1. 알루미늄 및 알루미늄 합금 특수 정밀 압출 소재의 특성
이러한 유형의 제품은 특수한 형상, 얇은 벽 두께, 가벼운 단위 중량, 그리고 매우 엄격한 공차 요건을 갖습니다. 이러한 제품은 일반적으로 알루미늄 합금 정밀(또는 초정밀) 프로파일(파이프)이라고 하며, 이러한 제품을 생산하는 기술을 정밀(또는 초정밀) 압출이라고 합니다.
알루미늄 합금 특수 정밀(또는 초정밀) 압출의 주요 특징은 다음과 같습니다.
(1) 다양한 종류가 있고, 소량 생산이며, 대부분 특수 목적 압출 소재로, 파이프, 봉재, 프로파일, 와이어 등 다양한 합금 및 주형을 포함하는 모든 압출 제품을 포함하여 거의 모든 생활 영역과 사람들의 삶의 모든 측면에 사용됩니다. 작은 단면적, 얇은 두께, 가벼운 무게, 소량 생산으로 인해 일반적으로 생산 조직화가 쉽지 않습니다.
(2) 복잡한 형상 및 특수한 윤곽으로, 주로 정형, 편평, 폭, 날개형, 톱니형, 다공성 프로파일 또는 파이프 형상을 가지며, 단위 체적당 표면적이 크고 생산 기술이 까다롭다.
(3) 광범위한 적용 범위, 특수 성능 및 기능 요구 사항. 제품의 사용 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 합금 상태를 선택하여 1×××에서 8××× 시리즈에 이르는 거의 모든 합금과 수십 가지 처리 상태를 포괄하며 높은 기술 함량을 제공합니다.
(4) 외관이 정교하고 벽 두께가 얇으며 일반적으로 0.5mm 이하이고 어떤 것은 0.1mm 정도에 달하기도 하며, 1미터당 무게는 수 그램에서 수십 그램에 불과하지만 길이는 수 미터, 심지어 수백 미터에 달할 수 있습니다.
5) 단면의 치수 정밀도 및 기하 공차 요구 사항은 매우 엄격합니다. 일반적으로 소형 알루미늄 합금 정밀 프로파일의 공차는 JIS, GB 및 ASTM 표준의 특수 등급 공차보다 두 배 이상 엄격합니다. 일반 정밀 알루미늄 합금 프로파일의 벽 두께 공차는 ±0.04mm에서 0.07mm 사이여야 하는 반면, 초정밀 알루미늄 합금 프로파일의 단면 크기 공차는 최대 ±0.01mm까지 가능합니다. 예를 들어, 전위차계에 사용되는 정밀 알루미늄 프로파일의 무게는 30g/m이고 단면 크기 공차 범위는 ±0.07mm입니다. 직기용 정밀 알루미늄 프로파일의 단면 크기 공차는 ±0.04mm이고, 각도 편차는 0.5° 미만이며, 굽힘 각도는 0.83×L입니다. 또 다른 예로는 자동차용 고정밀 초박형 플랫 튜브가 있는데, 폭 20mm, 높이 1.7mm, 벽 두께 0.17±0.01mm, 구멍 24개를 갖는 전형적인 초정밀 알루미늄 합금 프로파일입니다.
(6) 기술 함량이 높고 생산이 매우 까다로우며, 압출 장비, 공구, 빌렛 및 생산 공정에 대한 특수 요구 사항이 있습니다. 그림 1은 일부 소형 정밀 알루미늄 합금 프로파일의 단면 예시입니다.
2. 알루미늄 합금 특수 정밀 압출 소재의 분류
정밀 또는 초정밀 알루미늄 합금 압출재는 전자 기기, 통신 장비 및 첨단 과학, 국방 및 군수 산업, 정밀 기계 기기, 약전류 장비, 항공우주, 원자력 산업, 에너지 및 전력, 잠수함 및 선박, 자동차 및 운송 도구, 의료 장비, 하드웨어 도구, 조명, 사진 및 전자 제품에 널리 사용됩니다. 일반적으로 정밀 또는 초정밀 알루미늄 합금 압출재는 외관 특성에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주는 치수가 작은 프로파일입니다. 이러한 유형의 프로파일은 초소형 프로파일 또는 미니 형상이라고도 합니다. 전체 크기는 일반적으로 수 밀리미터에 불과하고 최소 벽 두께는 0.5mm 미만이며 단위 무게는 미터당 수 그램에서 수십 그램입니다. 크기가 작기 때문에 일반적으로 엄격한 공차가 요구됩니다. 예를 들어 단면 치수 공차는 ±0.05mm 미만입니다. 또한 압출 제품의 직진도 및 비틀림에 대한 요구 사항도 매우 엄격합니다.
다른 유형은 단면 크기가 매우 작지는 않지만 매우 엄격한 치수 공차를 요구하는 프로파일, 또는 단면 크기는 크지만 복잡한 단면 형상과 얇은 벽 두께를 갖는 프로파일입니다.그림 2는 일본 회사가 자동차 에어컨 콘덴서용 특수 분할 다이를 갖춘 16.3MN 수평 유압 프레스로 압출한 특수 형상 튜브(산업용 순수 알루미늄)를 보여줍니다.이 유형의 프로파일을 압출 성형하는 어려움은 이전 유형의 초소형 프로파일과 마찬가지로 어렵습니다.단면 크기가 크고 공차 요구 사항이 매우 엄격한 압출 프로파일은 고급 금형 설계 기술을 필요로 할 뿐만 아니라 블랭크에서 완제품까지 전체 생산 공정에 대한 엄격한 관리 기술을 필요로 합니다.
1980년대 초부터 Conform 연속 압출 기술의 실용화와 산업 기술의 발전으로 소형 및 초소형 프로파일의 압출이 급속히 발전했습니다. 그러나 장비 제한, 제품 품질 요구 사항, 압출 기술의 발전 등 다양한 이유로 기존 압출 장비를 이용한 소형 프로파일 생산이 여전히 큰 비중을 차지하고 있습니다. 그림 2는 기존 분할 다이의 압출 정밀 프로파일을 보여줍니다. 금형의 수명(특히 션트 브리지와 금형 코어의 강도 및 내마모성)과 압출 중 재료 흐름이 생산에 영향을 미치는 주요 요인이 됩니다. 프로파일 압출 시 금형 코어의 크기가 작고 형상이 복잡하며, 강도와 내마모성이 금형 수명에 영향을 미치는 중요한 요소이기 때문에 금형 수명은 생산 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 반면, 많은 정밀 프로파일은 벽이 얇고 형상이 복잡하며, 압출 공정 중 재료 흐름이 프로파일의 형상 및 치수 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
빌릿 표면의 산화막과 오일이 제품 내부로 유입되는 것을 방지하고 제품의 균일하고 안정적인 품질을 보장하기 위해, 설정 온도까지 가열된 빌릿을 압출 전에 박리(열박리)한 후 신속하게 압출 배럴에 넣어 압출할 수 있습니다. 동시에, 압출된 개스킷은 압출 후 과도한 압력을 제거하고 다음 압출에 개스킷을 장착하는 과정에서 오일과 먼지가 개스킷에 달라붙지 않도록 깨끗하게 유지해야 합니다.
특수 정밀 알루미늄 합금 압출은 단면 치수 정밀도, 형상 및 위치 공차에 따라 특수 정밀 알루미늄 합금 프로파일과 소형(미니어처) 초고정밀 알루미늄 합금 프로파일로 구분할 수 있습니다. 일반적으로 정밀도가 국가 표준(GB, JIS, ASTM 등)을 초과하는 초고정밀 알루미늄 합금 프로파일을 특수 정밀 알루미늄 합금 프로파일이라고 합니다. 예를 들어, 치수 공차는 ±0.1mm 이상, 파단면 두께 공차는 ±0.05mm ~ ±0.03mm 이내입니다.
그 정밀도가 국가표준 초고정밀도의 2배 이상일 경우 소형(미니어처) 초고정밀 알루미늄 합금 형재라 하며, 소형(미니어처) 형재나 파이프의 경우 형상공차가 ±0.09mm, 두께공차가 ±0.03mm ~ ±0.01mm이다.
3. 알루미늄 및 알루미늄 합금 특수정밀 압출소재의 개발 전망
2017년 전 세계 알루미늄 가공재의 생산 및 판매는 6000kt/a를 넘어섰고, 그 중 알루미늄 및 알루미늄 합금 압출재의 생산 및 판매는 25000kt/a를 넘어 알루미늄 전체 생산 및 판매의 40% 이상을 차지했습니다. 알루미늄 압출 중형 막대가 90%를 차지했는데, 그 중 일반 형강 및 막대와 중소형 토목 건축용 형강이 막대의 80% 이상을 차지했고, 대형 및 중형 형강과 특수 특수 형강 및 막대는 약 15%에 불과했습니다. 파이프는 알루미늄 합금 압출재의 약 8%를 차지하는 반면, 성형 파이프와 특수 특수 파이프는 파이프의 약 20%에 불과했습니다. 위에서 볼 수 있듯이 알루미늄 및 알루미늄 합금 압출재의 생산 및 판매가 가장 많고 가장 널리 사용되는 것은 중소형 토목 건축용 형강, 일반 형강 및 막대와 파이프입니다. 특수 프로파일, 막대, 파이프는 전체 제품의 약 15%에 불과하며, 이러한 제품의 주요 특징은 다음과 같습니다. 특수 기능 또는 성능, 특정 용도 전용, 크거나 작은 규격 크기, 매우 높은 치수 정확도 또는 표면 요구 사항. 따라서 품종은 다양하고 배치는 적으며, 특수 공정을 늘리거나 특수 장비 및 도구를 추가해야 할 필요성이 커지고, 생산이 어렵고 기술 내용이 복잡하며, 생산 비용이 증가하고 부가가치가 높아집니다.
과학기술의 진보와 국민생활수준의 지속적인 향상에 따라 알루미늄 및 알루미늄 합금 압출제품의 생산량, 품질, 종류에 대한 요구가 점점 높아지고 있습니다. 특히 최근에는 제품 개인화가 확산되면서 개인화된 특성과 특정 용도를 갖춘 특수 프로파일과 파이프의 개발이 촉진되었습니다.
초정밀 프로파일은 전자 기기, 통신, 우편 및 통신 장비, 정밀 기계, 약전류 장비, 항공우주, 핵잠수함 및 선박, 자동차 산업 등 소형, 박형, 단면 크기가 매우 정밀한 부품 분야에 널리 사용됩니다. 일반적으로 공차 요구 사항은 매우 엄격합니다. 예를 들어, 단면 외형 크기 공차는 ±0.10mm 미만, 두께 공차는 ±0.05mm 미만입니다. 또한, 압출 제품의 평탄도, 비틀림 등 형상 및 위치 공차 또한 매우 엄격합니다. 특히, 특수 소형 초정밀 알루미늄 합금 프로파일의 압출 공정에서는 장비, 금형, 공정에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 현대 산업의 급속한 발전, 첨단 국방 및 과학 연구 등의 사업과 개인화 정도의 향상으로 인해 소형 초정밀 프로파일의 수, 종류 및 품질이 점점 높아지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 고품질 소형 초정밀 알루미늄 합금 프로파일을 많이 개발하고 생산했지만 여전히 시장 수요를 충족시키지 못하고 있습니다. 특히 소형 초정밀 알루미늄 합금 프로파일을 생산하는 국내 기술 및 장비와 국제 선진 수준 사이에는 여전히 큰 격차가 있으며, 이는 국내외 시장 수요를 충족시키지 못하고 반드시 따라잡아야 합니다.
4. 결론
알루미늄 및 알루미늄 합금 특수 정밀 압출(프로파일 및 파이프)은 형상이 복잡하고 두께가 얇으며, 치수 공차, 형상 및 위치 정확도에 대한 요구 사항이 매우 까다롭습니다. 기술 함량이 높고, 생산이 어려운 고급 정밀 소재입니다. 국가 경제와 국방에 필수적인 핵심 소재로, 용도가 매우 광범위하여 개발 전망이 밝습니다. 이 제품의 생산은 빌릿, 금형 및 압출 장비, 그리고 압출 공정에 대한 특수한 요구 사항을 가지고 있으며, 우수한 제품을 대량 생산하기 위해서는 일련의 핵심 기술 문제를 해결해야 합니다.
MAT Aluminum의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2024년 4월 7일
