คุณลักษณะ การจำแนกประเภท และแนวโน้มการพัฒนาวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมระดับไฮเอนด์

1. คุณสมบัติของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษ

ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้มีรูปร่างพิเศษ ความหนาของผนังบาง น้ำหนักต่อหน่วยเบา และข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมักเรียกว่าโปรไฟล์ (ท่อ) ของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแม่นยำ (หรือความแม่นยำสูง) และเทคโนโลยีสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเรียกว่าการอัดรีดที่มีความแม่นยำ (หรือความแม่นยำสูง)

คุณสมบัติหลักของการอัดขึ้นรูปโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ (หรือความแม่นยำสูงพิเศษ) มีดังนี้:

(1) มีหลายพันธุ์ เป็นล็อตเล็ก และส่วนใหญ่เป็นวัสดุรีดขึ้นรูปเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ ซึ่งใช้ในแทบทุกสาขาอาชีพและทุกด้านของชีวิตผู้คน รวมถึงผลิตภัณฑ์รีดขึ้นรูปทั้งหมด เช่น ท่อ แท่ง โปรไฟล์ และลวด ซึ่งเกี่ยวข้องกับโลหะผสมและสถานะต่างๆ เนื่องจากมีหน้าตัดเล็ก ความหนาของผนังบาง น้ำหนักเบา และล็อตเล็ก โดยทั่วไปแล้วการจัดระเบียบการผลิตจึงไม่ใช่เรื่องง่าย

(2) รูปทรงที่ซับซ้อนและส่วนโค้งพิเศษ ส่วนใหญ่เป็นรูปทรงแบน กว้าง มีปีก มีฟัน มีรูพรุน พื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรมีขนาดใหญ่ และเทคโนโลยีการผลิตมีความซับซ้อน

(3) การใช้งานที่หลากหลาย ประสิทธิภาพพิเศษ และข้อกำหนดการใช้งาน เพื่อตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานของผลิตภัณฑ์ จึงมีการเลือกโลหะผสมหลายสถานะ ซึ่งครอบคลุมโลหะผสมเกือบทั้งหมดตั้งแต่ซีรีส์ 1××× ถึง 8××× และสถานะการบำบัดหลายสิบสถานะ โดยมีเนื้อหาทางเทคนิคสูง

(4) รูปลักษณ์ที่สวยงามและความหนาของผนังบาง โดยทั่วไปน้อยกว่า 0.5 มม. บางชนิดถึงเพียง 0.1 มม. น้ำหนักต่อเมตรมีเพียงไม่กี่กรัมถึงหลายสิบกรัม แต่ความยาวอาจยาวถึงหลายเมตรหรืออาจถึงหลายร้อยเมตรก็ได้

5) ข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมิติและความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตของส่วนนั้นเข้มงวดมาก โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนของโปรไฟล์ความแม่นยำของโลหะผสมอลูมิเนียมขนาดเล็กนั้นเข้มงวดกว่าความคลาดเคลื่อนของเกรดพิเศษในมาตรฐาน JIS, GB และ ASTM มากกว่าสองเท่า ความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนังของโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำทั่วไปนั้นต้องอยู่ระหว่าง ±0.04 มม. ถึง 0.07 มม. ในขณะที่ความคลาดเคลื่อนของขนาดส่วนสำหรับโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำพิเศษอาจสูงถึง ±0.01 มม. ตัวอย่างเช่น น้ำหนักของโปรไฟล์อลูมิเนียมความแม่นยำที่ใช้สำหรับโพเทนชิออมิเตอร์คือ 30 กรัม/ม. และช่วงความคลาดเคลื่อนของขนาดส่วนคือ ±0.07 มม. ความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดของโปรไฟล์อลูมิเนียมความแม่นยำสำหรับเครื่องทอผ้าคือ ±0.04 มม. ความเบี่ยงเบนของมุมน้อยกว่า 0.5° และองศาการดัดคือ 0.83×L ตัวอย่างอีกประการหนึ่งคือท่อแบนบางพิเศษที่มีความแม่นยำสูงสำหรับรถยนต์ ซึ่งมีความกว้าง 20 มม. ความสูง 1.7 มม. ความหนาของผนัง 0.17±0.01 มม. และมี 24 รู ซึ่งเป็นโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงแบบทั่วไป

(6) มีเนื้อหาทางเทคนิคสูงและผลิตได้ยากมาก และมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับอุปกรณ์การอัดรีด เครื่องมือ แท่งโลหะ และกระบวนการผลิต รูปที่ 1 เป็นตัวอย่างของส่วนโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียมความแม่นยำขนาดเล็กบางส่วน

2. การจำแนกประเภทของวัสดุอัดรีดโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ

การอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำหรือความแม่นยำสูงนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์สื่อสารและวิทยาศาสตร์ที่ล้ำสมัย การป้องกันประเทศและอุตสาหกรรมการทหาร เครื่องมือกลที่มีความแม่นยำ อุปกรณ์กระแสไฟฟ้าอ่อน อวกาศ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ พลังงานและไฟฟ้า เรือดำน้ำและเรือ รถยนต์และเครื่องมือขนส่ง อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมือฮาร์ดแวร์ แสงสว่าง การถ่ายภาพและเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว การอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำหรือความแม่นยำสูงนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทตามลักษณะที่ปรากฏ ประเภทแรกคือโปรไฟล์ที่มีขนาดเล็ก โปรไฟล์ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าโปรไฟล์ขนาดเล็กพิเศษหรือรูปร่างเล็ก ขนาดโดยรวมโดยทั่วไปจะมีเพียงไม่กี่มิลลิเมตร ความหนาของผนังขั้นต่ำน้อยกว่า 0.5 มม. และน้ำหนักต่อหน่วยคือหลายกรัมถึงสิบกรัมต่อเมตร เนื่องจากมีขนาดเล็ก จึงมักต้องมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดน้อยกว่า ±0.05 มม. นอกจากนี้ ข้อกำหนดสำหรับความตรงและการบิดของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปนั้นยังเข้มงวดมากอีกด้วย

ประเภทอื่นคือโปรไฟล์ที่มีขนาดหน้าตัดไม่เล็กมากแต่ต้องมีค่าความคลาดเคลื่อนของมิติที่เข้มงวดมาก หรือโปรไฟล์ที่มีรูปร่างหน้าตัดที่ซับซ้อนและความหนาของผนังบางแม้ว่าขนาดหน้าตัดจะใหญ่ก็ตาม รูปที่ 2 แสดงท่อรูปทรงพิเศษ (อลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับอุตสาหกรรม) ที่อัดขึ้นรูปโดยบริษัทญี่ปุ่นบนเครื่องอัดไฮดรอลิกแนวนอนขนาด 16.3MN พร้อมแม่พิมพ์แยกพิเศษสำหรับคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศในรถยนต์ ความยากในการขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปของโปรไฟล์ประเภทนี้ไม่น้อยไปกว่าโปรไฟล์ขนาดเล็กพิเศษประเภทก่อนหน้า โปรไฟล์อัดขึ้นรูปที่มีขนาดหน้าตัดใหญ่และข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมากไม่เพียงแต่ต้องใช้เทคโนโลยีการออกแบบแม่พิมพ์ขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังต้องใช้เทคโนโลยีการจัดการที่เข้มงวดสำหรับกระบวนการผลิตทั้งหมดตั้งแต่ชิ้นงานเปล่าจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอีกด้วย

ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา การอัดรีดโปรไฟล์ขนาดเล็กและขนาดเล็กพิเศษได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเนื่องมาจากการใช้งานจริงของเทคโนโลยีการอัดรีดแบบต่อเนื่องของ Conform และการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม เนื่องมาจากเหตุผลต่างๆ เช่น ข้อจำกัดของอุปกรณ์ ความต้องการคุณภาพผลิตภัณฑ์ และความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการอัดรีด การผลิตโปรไฟล์ขนาดเล็กบนอุปกรณ์การอัดรีดแบบธรรมดาจึงยังคงมีสัดส่วนที่มาก รูปที่ 2 แสดงโปรไฟล์ความแม่นยำของการอัดรีดแม่พิมพ์แยกแบบธรรมดา อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอของสะพานเชื่อมและแกนแม่พิมพ์) และการไหลของวัสดุระหว่างการอัดรีดเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการผลิต เนื่องจากเมื่อทำการอัดรีดโปรไฟล์ ขนาดของแกนแม่พิมพ์จะเล็กและรูปร่างมีความซับซ้อน และความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของแม่พิมพ์ อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิต ในทางกลับกัน โปรไฟล์ความแม่นยำหลายรายการมีผนังบางและรูปร่างที่ซับซ้อน และการไหลของวัสดุในระหว่างกระบวนการอัดขึ้นรูปส่งผลโดยตรงต่อรูปร่างและความแม่นยำของมิติของโปรไฟล์

เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิล์มออกไซด์และน้ำมันบนพื้นผิวของแท่งเหล็กไหลเข้าไปในผลิตภัณฑ์และเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสม่ำเสมอและเชื่อถือได้ แท่งเหล็กที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้สามารถลอกออกได้ก่อนการอัดรีด (เรียกว่าการลอกแบบร้อน) จากนั้นจึงใส่ลงในถังอัดรีดเพื่ออัดรีดอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน ควรรักษาปะเก็นที่อัดรีดให้สะอาดเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันและสิ่งสกปรกเกาะติดบนปะเก็นในระหว่างกระบวนการขจัดแรงดันส่วนเกินหลังจากการอัดรีดครั้งหนึ่งและการติดตั้งปะเก็นในการอัดรีดครั้งต่อไป

ตามความแม่นยำของมิติและรูปร่างและค่าความคลาดเคลื่อนของตำแหน่ง การอัดขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษสามารถแบ่งได้เป็นโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษและโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงพิเศษขนาดเล็ก (จิ๋ว) โดยทั่วไป ความแม่นยำจะเกินมาตรฐานแห่งชาติ (เช่น GB, JIS, ASTM เป็นต้น) โปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำสูงพิเศษเรียกว่าโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ เช่น ค่าความคลาดเคลื่อนของมิติอยู่เหนือ ±0.1 มม. ค่าความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนังสำหรับพื้นผิวที่แตกจะอยู่ภายใน ±0.05 มม. ~ ±0.03 มม. สำหรับโปรไฟล์และท่อ

เมื่อความแม่นยำมีมากกว่ามาตรฐานความแม่นยำสูงพิเศษแห่งชาติสองเท่า จะเรียกว่าโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียมความแม่นยำสูงพิเศษขนาดเล็ก (จิ๋ว) เช่น ความคลาดเคลื่อนของรูปร่าง ±0.09 มม. ความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนัง ±0.03 มม. ~ ±0.01 มม. สำหรับโปรไฟล์หรือท่อขนาดเล็ก (จิ๋ว)

3. แนวโน้มการพัฒนาของวัสดุอัดรีดความแม่นยำพิเศษของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม

ในปี 2017 การผลิตและการขายวัสดุแปรรูปอลูมิเนียมทั่วโลกเกิน 6,000 kt/a ซึ่งการผลิตและการขายวัสดุรีดอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมเกิน 25,000 kt/a คิดเป็นมากกว่า 40% ของการผลิตและการขายอลูมิเนียมทั้งหมด แท่งอลูมิเนียมรีดขนาดกลางคิดเป็น 90% โดยโปรไฟล์และแท่งทั่วไปและโปรไฟล์อาคารโยธาขนาดเล็กและขนาดกลางคิดเป็นมากกว่า 80% ของแท่ง โปรไฟล์ขนาดใหญ่และขนาดกลางและโปรไฟล์และแท่งพิเศษพิเศษคิดเป็นเพียงประมาณ 15% ท่อคิดเป็นประมาณ 8% ของวัสดุรีดโลหะผสมอลูมิเนียม ในขณะที่ท่อขึ้นรูปและท่อพิเศษพิเศษคิดเป็นเพียงประมาณ 20% ของท่อ จากข้างต้นจะเห็นได้ว่าการผลิตและการขายวัสดุรีดโลหะผสมอลูมิเนียมและอลูมิเนียมที่ใหญ่ที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือโปรไฟล์อาคารโยธาขนาดเล็กและขนาดกลาง โปรไฟล์ทั่วไปและแท่งและท่อ และโปรไฟล์พิเศษแท่งและท่อคิดเป็นเพียงประมาณ 15% ลักษณะสำคัญของผลิตภัณฑ์ดังกล่าวคือ: มีฟังก์ชันหรือประสิทธิภาพพิเศษ อุทิศให้กับวัตถุประสงค์เฉพาะ มีขนาดข้อมูลจำเพาะขนาดใหญ่หรือเล็ก มีความแม่นยำของมิติหรือข้อกำหนดพื้นผิวที่สูงมาก ดังนั้นความหลากหลายจึงมากขึ้นและชุดผลิตภัณฑ์น้อยลง จำเป็นต้องเพิ่มกระบวนการพิเศษหรือเพิ่มอุปกรณ์และเครื่องมือพิเศษบางอย่าง การผลิตยากและเนื้อหาทางเทคนิคสูง ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นและมูลค่าเพิ่มเพิ่มขึ้น

ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คนอย่างต่อเนื่อง ความต้องการด้านผลผลิต คุณภาพ และความหลากหลายของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่ถูกรีดขึ้นรูปจึงสูงขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเกิดขึ้นของการปรับแต่งผลิตภัณฑ์ได้ส่งเสริมการพัฒนาโปรไฟล์และท่อพิเศษที่มีลักษณะเฉพาะและการใช้งานเฉพาะ

โปรไฟล์ความแม่นยำสูงใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสาร อุปกรณ์ไปรษณีย์และโทรคมนาคม เครื่องจักรความแม่นยำ เครื่องมือความแม่นยำ อุปกรณ์กระแสไฟฟ้าอ่อน การบินและอวกาศ เรือดำน้ำและเรือนิวเคลียร์ อุตสาหกรรมยานยนต์ และสาขาอื่นๆ ของชิ้นส่วนที่มีผนังบางและมีขนาดเล็กมาก โดยปกติแล้ว ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนจะเข้มงวดมาก เช่น ความคลาดเคลื่อนของขนาดโครงร่างของส่วนจะน้อยกว่า ±0.10 มม. ความคลาดเคลื่อนของความหนาของผนังจะน้อยกว่า ±0.05 มม. นอกจากนี้ ความเรียบ การบิด และค่าความคลาดเคลื่อนของรูปแบบและตำแหน่งอื่นๆ ของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปก็เข้มงวดมากเช่นกัน นอกจากนี้ ในกระบวนการอัดขึ้นรูปโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงพิเศษขนาดเล็ก อุปกรณ์ แม่พิมพ์ และกระบวนการต่างๆ ล้วนมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมาก เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ การป้องกันประเทศที่ล้ำสมัย การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการดำเนินการอื่นๆ และการปรับปรุงระดับของการปรับแต่ง จำนวน ความหลากหลาย และคุณภาพของโปรไฟล์ความแม่นยำสูงขนาดเล็กจึงเพิ่มมากขึ้น แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้พัฒนาและผลิตโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงขนาดเล็กคุณภาพสูงจำนวนมาก แต่ยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยังคงมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างเทคโนโลยีในประเทศและอุปกรณ์สำหรับการผลิตโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมความแม่นยำสูงขนาดเล็กกับระดับขั้นสูงระหว่างประเทศ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดในและต่างประเทศได้ และจะต้องตามให้ทัน

4. บทสรุป

การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแม่นยำพิเศษ (โปรไฟล์และท่อ) เป็นประเภทที่มีรูปร่างซับซ้อน ความหนาของผนังบาง ความคลาดเคลื่อนของมิติ และข้อกำหนดความแม่นยำของรูปร่างและตำแหน่งนั้นมีความเข้มงวดมาก มีเนื้อหาทางเทคนิคสูง การผลิตวัสดุคุณภาพสูงและละเอียดทำได้ยาก เป็นวัสดุหลักที่ขาดไม่ได้สำหรับเศรษฐกิจของประเทศและการป้องกันประเทศ มีการใช้งานที่หลากหลายมาก วัสดุนี้มีแนวโน้มการพัฒนาที่ดี การผลิตผลิตภัณฑ์นี้มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับแท่งโลหะ เครื่องมือ อุปกรณ์การอัดขึ้นรูป และกระบวนการอัดขึ้นรูป และต้องแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญหลายประการเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพเยี่ยมเป็นชุดๆ

เรียบเรียงโดย เมย์ เจียง จาก MAT Aluminum