ลักษณะเฉพาะ การจำแนกประเภท และแนวโน้มการพัฒนาของวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมระดับไฮเอนด์

1. ลักษณะของวัสดุอัดรีดอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ

ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มีรูปร่างพิเศษ ความหนาของผนังบาง น้ำหนักต่อหน่วยเบา และข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มักเรียกว่าโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูง (หรือความแม่นยำสูงพิเศษ) (ท่อ) และเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทนี้เรียกว่าการอัดรีดความแม่นยำสูง (หรือความแม่นยำสูงพิเศษ)

คุณสมบัติหลักของการอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ (หรือความแม่นยำสูงพิเศษ) มีดังนี้:

(1) มีหลายแบบให้เลือก ผลิตเป็นชุดเล็ก และส่วนใหญ่เป็นวัสดุรีดขึ้นรูปเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ ซึ่งใช้ในแทบทุกสาขาอาชีพและทุกด้านของชีวิต รวมถึงผลิตภัณฑ์รีดขึ้นรูปทุกชนิด เช่น ท่อ แท่ง โปรไฟล์ และลวด ซึ่งเกี่ยวข้องกับโลหะผสมและโลหะต่างๆ ด้วยขนาดหน้าตัดเล็ก ผนังบาง น้ำหนักเบา และผลิตเป็นชุดเล็ก ทำให้การจัดการการผลิตโดยทั่วไปไม่ง่ายนัก

(2) รูปทรงที่ซับซ้อนและรูปทรงพิเศษ ส่วนใหญ่เป็นรูปทรงแบน กว้าง มีปีก มีฟัน มีรูพรุน หรือเป็นท่อ พื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรมีขนาดใหญ่ และเทคโนโลยีการผลิตมีความซับซ้อน

(3) การใช้งานที่หลากหลาย ประสิทธิภาพพิเศษ และข้อกำหนดด้านฟังก์ชันการทำงาน เพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานของผลิตภัณฑ์ จึงได้เลือกใช้โลหะผสมหลายชนิด ครอบคลุมโลหะผสมแทบทุกประเภท ตั้งแต่ซีรีส์ 1××× ถึง 8××× และโลหะผสมอีกนับสิบชนิด พร้อมคุณสมบัติทางเทคนิคขั้นสูง

(4) รูปลักษณ์ที่สวยงามและความหนาของผนังบาง โดยทั่วไปน้อยกว่า 0.5 มม. บางชนิดถึงเพียง 0.1 มม. น้ำหนักต่อเมตรมีเพียงไม่กี่กรัมถึงสิบกรัม แต่ความยาวอาจยาวถึงหลายเมตรหรือหลายร้อยเมตรก็ได้

5) ข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมิติและความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตของหน้าตัดมีความเข้มงวดมาก โดยทั่วไปแล้ว ความคลาดเคลื่อนของโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงนั้นเข้มงวดกว่าความคลาดเคลื่อนเกรดพิเศษในมาตรฐาน JIS, GB และ ASTM ถึงสองเท่า โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแม่นยำสูงทั่วไปต้องมีความคลาดเคลื่อนระหว่าง ±0.04 มม. ถึง 0.07 มม. ในขณะที่โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแม่นยำสูงพิเศษอาจมีความคลาดเคลื่อนได้ถึง ±0.01 มม. ตัวอย่างเช่น น้ำหนักของโปรไฟล์อลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงที่ใช้กับโพเทนชิโอมิเตอร์คือ 30 กรัม/ม. และช่วงความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดคือ ±0.07 มม. โปรไฟล์อลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงสำหรับเครื่องทอผ้ามีค่าความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดอยู่ที่ ±0.04 มม. ความเบี่ยงเบนของมุมน้อยกว่า 0.5° และองศาการดัดคือ 0.83×L ตัวอย่างอีกประการหนึ่งคือท่อแบนบางเฉียบที่มีความแม่นยำสูงสำหรับรถยนต์ ซึ่งมีความกว้าง 20 มม. ความสูง 1.7 มม. ความหนาของผนัง 0.17±0.01 มม. และมี 24 รู ซึ่งเป็นโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงทั่วไป

(6) มีเนื้อหาทางเทคนิคสูงและผลิตได้ยาก และมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับอุปกรณ์การอัดรีด เครื่องมือ ชิ้นงาน และกระบวนการผลิต รูปที่ 1 เป็นตัวอย่างชิ้นส่วนของโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียมขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูง

2. การจำแนกประเภทของวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษของโลหะผสมอลูมิเนียม

การอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงหรือความแม่นยำสูงพิเศษถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์สื่อสาร และวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัย ​​อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศและการทหาร เครื่องมือกลที่มีความแม่นยำ อุปกรณ์กระแสไฟฟ้าอ่อน การบินและอวกาศ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ พลังงานและไฟฟ้า เรือดำน้ำและเรือ รถยนต์และเครื่องมือขนส่ง อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมือฮาร์ดแวร์ อุปกรณ์ให้แสงสว่าง การถ่ายภาพ และเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยทั่วไป การอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงหรือความแม่นยำสูงพิเศษสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทตามลักษณะภายนอก ประเภทแรกคือโปรไฟล์ขนาดเล็ก โปรไฟล์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าโปรไฟล์ขนาดเล็กพิเศษหรือรูปทรงมินิ โดยทั่วไปแล้วขนาดโดยรวมจะมีเพียงไม่กี่มิลลิเมตร ความหนาของผนังขั้นต่ำน้อยกว่า 0.5 มิลลิเมตร และน้ำหนักต่อหน่วยอยู่ระหว่างหลายกรัมถึงหลายสิบกรัมต่อเมตร เนื่องจากมีขนาดเล็ก จึงมักต้องการความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด ตัวอย่างเช่น ความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดน้อยกว่า ±0.05 มิลลิเมตร นอกจากนี้ ข้อกำหนดด้านความตรงและแรงบิดของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปก็เข้มงวดมากเช่นกัน

อีกประเภทหนึ่งคือโปรไฟล์ที่มีขนาดหน้าตัดไม่เล็กมาก แต่ต้องการความคลาดเคลื่อนทางมิติที่เข้มงวดมาก หรือโปรไฟล์ที่มีรูปร่างหน้าตัดที่ซับซ้อนและความหนาของผนังบาง แม้ว่าขนาดหน้าตัดจะใหญ่ก็ตาม รูปที่ 2 แสดงท่อรูปทรงพิเศษ (อะลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับอุตสาหกรรม) ที่บริษัทญี่ปุ่นอัดขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิกแนวนอนขนาด 16.3MN พร้อมแม่พิมพ์แยกพิเศษสำหรับคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศรถยนต์ ความยากลำบากในการขึ้นรูปโปรไฟล์ประเภทนี้ไม่น้อยไปกว่าโปรไฟล์ขนาดเล็กพิเศษประเภทเดิม โปรไฟล์รีดขึ้นรูปที่มีขนาดหน้าตัดใหญ่และต้องการความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก ไม่เพียงแต่ต้องใช้เทคโนโลยีการออกแบบแม่พิมพ์ขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังต้องใช้เทคโนโลยีการจัดการที่เข้มงวดสำหรับกระบวนการผลิตทั้งหมด ตั้งแต่ชิ้นงานเปล่าจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

นับตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา การอัดรีดโปรไฟล์ขนาดเล็กและขนาดเล็กพิเศษได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการนำเทคโนโลยีการอัดรีดแบบต่อเนื่องของ Conform มาใช้ในทางปฏิบัติและการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลหลายประการ เช่น ข้อจำกัดของอุปกรณ์ ข้อกำหนดด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์ และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการอัดรีด การผลิตโปรไฟล์ขนาดเล็กด้วยอุปกรณ์อัดรีดแบบเดิมยังคงมีสัดส่วนสูง รูปที่ 2 แสดงโปรไฟล์ความแม่นยำของการอัดรีดแม่พิมพ์แบบแยกส่วน (Split Die) ทั่วไป อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอของสะพานชันท์และแกนแม่พิมพ์) และการไหลของวัสดุระหว่างการอัดรีด กลายเป็นปัจจัยหลักที่มีผลต่อการผลิต เนื่องจากเมื่อทำการอัดรีดโปรไฟล์ ขนาดของแกนแม่พิมพ์มีขนาดเล็กและมีความซับซ้อน อีกทั้งความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่ออายุการใช้งานของแม่พิมพ์ อายุการใช้งานของแม่พิมพ์จึงส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิต ในทางกลับกัน โปรไฟล์ความแม่นยำหลายชนิดมีผนังบางและรูปร่างที่ซับซ้อน และการไหลของวัสดุในระหว่างกระบวนการอัดรีดส่งผลโดยตรงต่อรูปร่างและความแม่นยำของมิติของโปรไฟล์

เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิล์มออกไซด์และน้ำมันบนพื้นผิวของแท่งโลหะไหลเข้าไปในผลิตภัณฑ์ และเพื่อรับประกันคุณภาพที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้ของผลิตภัณฑ์ แท่งโลหะที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดสามารถลอกออกได้ก่อนการอัดรีด (เรียกว่าการลอกแบบร้อน) จากนั้นจึงนำเข้าสู่ถังอัดรีดอย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกัน ควรรักษาความสะอาดของปะเก็นที่อัดรีด เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันและสิ่งสกปรกเกาะติดปะเก็นในระหว่างกระบวนการกำจัดแรงดันส่วนเกินหลังจากการอัดรีดครั้งหนึ่ง และการติดตั้งปะเก็นในการอัดรีดครั้งต่อไป

ตามความแม่นยำของมิติ ความคลาดเคลื่อนของรูปทรงและตำแหน่ง โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษสามารถแบ่งออกได้เป็นโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษ และโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษขนาดเล็ก (จิ๋ว) โดยทั่วไปแล้ว ความแม่นยำของโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษจะสูงกว่ามาตรฐานแห่งชาติ (เช่น GB, JIS, ASTM เป็นต้น) โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษจะเรียกว่าโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงพิเศษ เช่น โปรไฟล์และท่อที่มีขนาดความคลาดเคลื่อนของมิติมากกว่า ±0.1 มม. และโปรไฟล์และท่อที่มีความหนาไม่เกิน ±0.05 มม. ถึง ±0.03 มม.

เมื่อความแม่นยำนั้นมากกว่ามาตรฐานความแม่นยำสูงพิเศษระดับชาติสองเท่า จะเรียกว่าโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงพิเศษขนาดเล็ก (จิ๋ว) เช่น ความคลาดเคลื่อนของรูปร่าง ±0.09 มม. ความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนัง ±0.03 มม. ~ ±0.01 มม. สำหรับโปรไฟล์หรือท่อขนาดเล็ก (จิ๋ว)

3. แนวโน้มการพัฒนาของวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม

ในปี 2560 การผลิตและการขายวัสดุแปรรูปอลูมิเนียมทั่วโลกเกิน 6,000 กิโลตันต่อปี โดยการผลิตและการขายวัสดุอัดรีดอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมเกิน 25,000 กิโลตันต่อปี คิดเป็นมากกว่า 40% ของปริมาณการผลิตและการขายอลูมิเนียมทั้งหมด แท่งอลูมิเนียมรีดขึ้นรูปขนาดกลางคิดเป็น 90% โดยเป็นแท่งและโปรไฟล์ทั่วไปและโปรไฟล์อาคารขนาดเล็กและขนาดกลางคิดเป็นมากกว่า 80% ของแท่งทั้งหมด โปรไฟล์ขนาดใหญ่และขนาดกลาง และโปรไฟล์และโปรไฟล์พิเศษเฉพาะทางคิดเป็นเพียงประมาณ 15% ท่อคิดเป็นประมาณ 8% ของวัสดุอัดรีดอลูมิเนียมอัลลอยด์ ในขณะที่ท่อขึ้นรูปและท่อพิเศษเฉพาะทางคิดเป็นเพียงประมาณ 20% ของท่อทั้งหมด จากที่กล่าวมาข้างต้น จะเห็นได้ว่าการผลิตและการขายวัสดุอัดรีดอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่ใหญ่ที่สุดและแพร่หลายที่สุด คือ โปรไฟล์อาคารขนาดเล็กและขนาดกลาง โปรไฟล์ทั่วไปและแท่งและท่อ ส่วนโปรไฟล์พิเศษ แท่ง และท่อมีสัดส่วนเพียงประมาณ 15% เท่านั้น คุณสมบัติหลักของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้คือ: มีฟังก์ชันหรือประสิทธิภาพพิเศษ; ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ; มีขนาดสเปคที่ใหญ่หรือเล็ก; มีความแม่นยำของมิติหรือข้อกำหนดพื้นผิวที่สูงมาก ดังนั้น จึงมีความหลากหลายมากขึ้นและผลิตน้อยลง จำเป็นต้องเพิ่มกระบวนการพิเศษหรือเพิ่มอุปกรณ์และเครื่องมือพิเศษบางอย่าง การผลิตจึงยากลำบากและต้องใช้เทคนิคสูง ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นและมูลค่าเพิ่มก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คนอย่างต่อเนื่อง ความต้องการด้านผลผลิต คุณภาพ และความหลากหลายของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่ถูกรีดขึ้นรูปจึงถูกยกระดับขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเกิดขึ้นของการปรับแต่งผลิตภัณฑ์ได้ส่งเสริมการพัฒนาโปรไฟล์และท่อพิเศษที่มีลักษณะเฉพาะและการใช้งานเฉพาะ

โปรไฟล์ความแม่นยำสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์สื่อสาร อุปกรณ์ไปรษณีย์และโทรคมนาคม เครื่องจักรความแม่นยำ เครื่องมือวัด อุปกรณ์กระแสไฟฟ้าอ่อน อากาศยาน เรือดำน้ำนิวเคลียร์ และเรือ อุตสาหกรรมยานยนต์ และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ผนังบาง และต้องการความแม่นยำสูง โดยปกติแล้ว ข้อกำหนดด้านความคลาดเคลื่อนจะเข้มงวดมาก เช่น ความคลาดเคลื่อนของขนาดโครงร่างของส่วนตัดน้อยกว่า ±0.10 มม. และค่าความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนังน้อยกว่า ±0.05 มม. นอกจากนี้ ความคลาดเคลื่อนด้านความเรียบ การบิดตัว และรูปทรงและตำแหน่งอื่นๆ ของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านกระบวนการรีดขึ้นรูปก็เข้มงวดมากเช่นกัน นอกจากนี้ ในกระบวนการรีดขึ้นรูปโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแม่นยำสูงขนาดเล็กพิเศษ อุปกรณ์ แม่พิมพ์ และกระบวนการต่างๆ ล้วนมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมาก เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ การป้องกันประเทศที่ล้ำสมัย การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการดำเนินการอื่นๆ และการปรับปรุงระดับการปรับแต่งส่วนบุคคล จำนวน ความหลากหลาย และคุณภาพของโปรไฟล์ความแม่นยำสูงขนาดเล็กจึงเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้พัฒนาและผลิตโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงขนาดเล็กคุณภาพสูงจำนวนมาก แต่ยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยังคงมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างเทคโนโลยีในประเทศและอุปกรณ์สำหรับการผลิตโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงขนาดเล็กกับระดับสูงระดับนานาชาติ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดในและต่างประเทศได้ และจำเป็นต้องตามให้ทัน

4. บทสรุป

การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงพิเศษ (โปรไฟล์และท่อ) มีรูปร่างที่ซับซ้อน ความหนาของผนังบาง ความคลาดเคลื่อนของขนาด และความแม่นยำของรูปทรงและตำแหน่งสูง มีความต้องการทางเทคนิคสูง การผลิตวัสดุคุณภาพสูงและละเอียดเป็นเรื่องยาก วัสดุหลักที่ขาดไม่ได้สำหรับเศรษฐกิจและการป้องกันประเทศ มีการใช้งานที่หลากหลาย และมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดี การผลิตผลิตภัณฑ์นี้มีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับบิลเล็ต เครื่องมือ อุปกรณ์อัดขึ้นรูป และกระบวนการอัดขึ้นรูป จึงต้องแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญหลายประการเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงในแต่ละล็อต

แก้ไขโดย May Jiang จาก MAT Aluminum