از بوکسیت تا اکسترود آلومینیوم

از بوکسیت تا اکسترود آلومینیوم

در این مقاله سعی داریم مراحل مختصر تولید تیغه‌ی اکسترود آلومینیوم را بیان کنیم.

1-بوکسیت چیت؟

بوکسیت، سنگ معدن فلز آلومینیوم است و منبع اصلی تهیه این فلز به شمار می‌آید. این سنگ معدن متشکل از کانی‌های دیاسپور، بوهمیت، گیبسیت و کانی‌های آهن، تیتان و سیلیس است. نخستین بار بشر در روستایی در جنوب فرانسه به نام لِه‌بو، متوجه وجود آلومینیوم در بوکسیت شد و پیر برتیه،زمین‌شناس فرانسوی، آن را نام‌گذاری کرد.

بوکسیت به طور طبیعی ایجاد می‌شود و بوکسیت‌ها بر اساس کاربرد تجاری‌شان به انواع مختلف تقسیم می‌شوند که نام آنها به این شرح است؛ سنباده‌ای، سیمانی، شیمیایی، متالورژی، نسوز و….نزدیک ۸۵درصد بیشترین بوکسیتی که در جهان تولید می‌شود، به عنوان خوراک تولید آلومینا در فرآیند بایِر استفاده می‌شود. در واقع امروز روش بایِر مهم‌ترین روش صنعتی تولید آلومینا از سنگ معدن بوکسیت است که فرآیندی تصفیه‌ای، شیمیایی، مرطوب و سوزان به شمار می‌آید؛ این روش را کارل بایر در سال ۱۸۸۷ میلادی (۱۲۶۶ خورشیدی) اختراع کرد.

‍2- بیلت آلومینیومی چیست؟

بیلت آلومینیومی نوعی شمش آلومینیومی است که جزو محصولات نیمه ساخته ریخته گری محسوب می‌شود و اغلب در صنایع اکستروژن کاربرد دارد و بر اساس سفارش مشتریان در انواع گروه های آلیاژی کارپذیر طبق استاندارد بین المللی AA ودر قطرهای مختلف تولید می‌شود.

شمشال یا بیلت آلومینیومی یکی از پرکاربردترین محصولات نیمه ساخته ریخته گری آلومینیوم است  که عمده مصرف آن درصنایع  اکستروژن آلومینیوم می‌باشد و به روش ریخته گری پیوسته یا DC تولید می‌شود.فرایند ریخته گری پیوسته( DC)که در سال 1933گسترش پیداکرد روشی هست که امروزه برای تولید بیلت آلومینیوم مذاب در قالب آب گرد با عمق کم ریخته میشود.

این قالب معمولا سطح مقطعی گرد دارد که به هنگام شروع انجماد مذاب درقالب قسمت زیرین قالب (دامی)با سرعت کنترل شده ای شروع به پایین رفتن می‌کند و بر روی سطح تازه منجمد شده ی بیلت درحال خروج از قالب آب پاشیده می‌شود .

آلیاژها و اندازه های بیلت های مختلف نیازمند قالب های متفاوت هستند.

در ریخته گری بیلت آلومینیوم فلز مذاب درون کوره از طریق راه گاه های انتقال و توزیع مذاب که با آسترهای نسوزی که در قسمت های مختلف سیستم به کار رفته اند به واحد گاز زدایی و سپس به واحد فیلتراسیون و در نهایت به واحد انجماد با استفاده از مبرد های مستقیم عمودی  (DC)انتقال می‌یابد .

روش ریخته گری (DC)در مقایسه با روش های دیگر مانند ریخته گری با قالب تک بار خصوصا برای تولید آلیاژ های پر استحکامی مانند سری های 2000و 7000داری مزایایی هست :

2-1 حداقل جدایش فلزی

2- 2 توانایی تولید بیلت های بزرگ

2-3 کمترین مقدار ترک در آلیاژهای پر استحکام

2-4 انتقال آرام و یک نواخت  مذاب در دمای با نسبت پایین برای جلوگیری بروز مشکلات عدیده.

به طور کلی کیفیت بیلت آلومینیوم به طور مستقیم و غیر مستقیم بر بهره وری و کیفیت محصول اکستروژن اثر دارد .

3- انواع بیلت های آلومینیومی :

3-1 بیلت وارداتی

مانند بیلت های وارداتی از شرکت های دوبال ،روسال،تالکو،و ….

3-2 بیلت استاندار

شامل محصولات ایرالکو و المهدی می‌باشد که دربازار با نام بیلت استاندار شناخته می‌شود

3-3 بیلت (DC)

بیلت های تولید شده از آلومینیوم مذاب به روش ریخته گری DC که عمدتا به علت تمایز با محصولات دو شرکت ایرالکو و المهدی از این اصطلاح استفاده می‌شود .

3-4 بلیت ذوب مجدد یا تبدیلی

بیلت هایی هستند که از ذوب مجدد ضایعات آلومینیومی تولید می‌شوند  که آلیاژ بندی کمتری دارند.

4- اسامی محصولات نیم ساز ریختگی:

شمشال (billet)

شمش(ingot)

شمشه(bloom)

تختال(slab)

ورق(sheet metal)

5- آلیاژ گروه 7000:

در بین آلیاژهای آلومینیوم ، آلیاژهای آلومینیوم سری 7000 از استحکام بالایی برخوردارند. در میان آلیاژهای این گروه آلیاژ7075 شناخته شده تر است. این گروه از آلیاژهای آلومینیوم کاربرد زیادی در صنعت خودرو سازی، هواپیما سازی ، کاربردهای نظامی ، هسته ای  و صنایع دیگر دارند.

6- آلیاژ‌های گروه 6000:

در بین آلیاژ‌های گروه 6000 آلیاژ 6063 دارای نرخ اکسترود پذیری بالاتری هستند که امکان تولید اشکال خیلی پیچیده را ایجاد می کنند. اکسترود پذیری عامل بسیار مهمی است که با ماکزیمم سرعت اکستروژن تعیین می شود و بر هزینه ها و بازدهی فرایند اکستروژن تاثیر دارد.

قابلیت جوشکاری خوب ، مقاومت به خوردگی و  جلوه آنودایز بسیار خوب و قابلیت ماشین کاری متوسط از خصوصیات این آلیاژ است .

به صورت مفتول ، میله ، لوله ، نرده ، مقاطع اکسترودی و پروفیل در ساخت در و پنجره ، قطعات ساختمانی ، لوازم آشپزخانه ، لوله های آبیاری ، ورق های آجدار برای پوشش سقف ها ، قطعات معماری اکسترود شده و سقف های کاذب ، کف کامیون و تریلر استفاده می شود.

(بیلت)

7- اکسترود آلمینیوم چیست؟

در حالت کلی به عملیاتی اکسترود آلومینیوم گفته میشود که در آن عملیات بیلت آلومینیوم که یک حجم استوانه توپر از آلومینیوم است در اثر فشار مجبور به عبور از داخل یک قالب یا مقطع شکل خاص گردد و در اثر این عبور، فرم و شکل قالب خروجی را به خود بگیرد. به طور کلی در تولید انواع پروفیل آلومینیوم از روش اکسترود آلومینیوم مستقیم استفاده میگردد که در شکل 2 اجزاء و المان‌های تشکیل دهنده ی محفظه ی بیلت و قالب را با جزییات ذکر کرده ایم.

یکی از مهمترین بخش ها در دستگاه پرس اکستروژن، محفطه کانتینر دستگاه میباشد که از چندین لایه فولادی تشکیل شده و  این محظه توانایی تحمل تنش‌های وارده از سوی بیلت آلومینیوم را دارد.

در این مرحله بیلت در داخل محفطه کانتینر قرار میگیرد و سپس دامی از پشت به انتهای بیلت فشار وارد میکند. در اثر این فشار، مواد آلومینیوم که به حالت نیمه خمیری هستند تحت فشار پروسه اکسترود آلومینیوم را انجام میدهند و از قالب بیرون می‌آید.

یکی از مهمترین مواد در پروسه اکسترود آلومینیوم ، وجود اصطکاک در بین قالب و بیلت است که بهره گیری از روانساز ها به ما در انجام بهتر و روان تر پروسه اکستروژن آلومینیوم کمک میکنند و قطعا در کاهش فشار پرس اکستروژن موثر هستند.

به طور کلی در اثر این فشار، عدم هماهنگی در خروجی پروفیل که ناشی از عدم وارد شدن فشار یکنواخت و همچنین اشکالات طراحی قالب است به وجود می آید که به آن مشکلات سرشاخه پروفیل میگویند که از روی آن به خیلی موارد مرتبط با اکسترود آلومینیوم میتوان پی برد.

برای کمک به پروسه اکستروژن، کشیدن پروفیل توسط دست یا پولر به کاهش فشار اکستروژن کمک میکند. مسلما این کاهش فشار، بر روی کیفیت تمام شده پروفیل آلومینیوم هم تاثیر گذار خواهد بود.

بعد از پایان عملیات اکسترود آلومینیوم، عملیات کشش و برش کاری انجام میگیرد که عملیات کشش به منظور صاف کردن و از بین بردن میزان شمشیری شدگی پروفیل و برش کاری هم مطابق نیاز مشتری بر اساس 2 ،3 یا 6 متری و… انجام میشود.

(2)

باید در نظر داشت که پارامتر دما بسیار نقش مهمی را  در فرایند اکسترود آلومینیوم بازی می‌کند. توجه به این نکته ضروری است که  با افزایش دما، میزان  تنش بین مواد کاسته شده  و عملیات اکستروژن به راحتی بیشتری انجام می‌گیرد . همواره در پروسه اکستروژن توجه به سه پارامتر دما، فشار و سرعت در تولید هرچه بهتر پروفیل نقش بسزایی دارد.