قالب اکستروژن

عوامل موثر بر تعیین قیمت قالب اکستروژن

قالب اکستروژن باید براساس نیاز صنایع کاری مختلف طراحی و ساخته شود. ۷ عامل مهم روی قیمت قالب اکستروژن و ساخت آن تأثیرگذار هستند که در ادامه به این موارد پرداخته شده است.

ساخت قالب استاندارد یا سفارشی

اولین عاملی که روی هزینه تولید قالب اکستروژن اثر می‌گذارد نوع آن است. بطور کلی قالب اکستروژن در دو نوع (قالب استاندارد یا کاملاً سفارشی) تولید می‌شود. فرم قالبهای استاندارد به گونه‌ای است که به شکل روتین تولید می‌شوند.

قالبهای اکستروژن استاندارد معمولاً برای تولید قوطی، نبشی، کانال و یا پروفیلهای توخالی استفاده می‌شوند (مثل قوطیهای با سطح مقطع مربعی یا مستطیلی که یک حفره دارند). هزینه ساخت قالبهای توپر استاندارد تقریباً مشخص است ولی قالبهای توخالی هزینه ساخت بالاتری دارند.

با این حال تعیین قیمت دقیق امکان پذیر نیست و به شکل محدوده قیمتی بیان می‌شود که بخاطر سایز، شکل قالب و میزان فشار مورد نیاز طی فرایند ساخت می‌باشد.

قالبهای سفارشی در فرم و شکل خاصی ساخته می‌شوند تا در صنایع مشخصی استفاده شوند. این نوع قالبها برای ساخت فرمهای پیچیده پروفیلهای آلومینیومی تولید می‌گردند. به طور کلی هزینه ساخت قالبهایی که طراحی و فرم سفارشی دارند بالاتر است. هزینه نهایی هم عمدتاً به میزان پیچیدگی فرم و شکل بستگی دارد.

سایز قالب اکستروژن

دومین عامل تأثیرگذار در قیمت ساخت قالب اکستروژن، سایز آن است. روش اندازه‌گیری که معمولاً برای یک پروفیل اکستروژنی استفاده می‌کنند، اندازه‌گیری براساس قطر دایره احاطه کننده پروفیل است.

قطر کوچکترین دایره‌ای که به طور کامل سطح مقطع قالب اکستروژنی را در بر می‌گیرد تعیین کننده سایز آن خواهد بود. براساس سایز قالب می‌توان تعیین کرد که برای تولید آن چه میزان فشار مورد نیاز است. عمدتاً پروفیلها قطری کمتر از ۲۰ سانتیمتر دارند. با این حال برخی شرکتها  می‌توانند اکستروژنهایی بزرگتر از این مقدار مثلاً با قطر ۴۵ سانتیمتر تولید کنند.

در هر صورت بسته به اینکه قالب باید چگونه طراحی شود تا شکل مدنظر پروفیل از آن خارج شود، شاید به قالب بزرگتر و در نتیجه به فشار بیشتری برای فرایند اکستروژن پروفیل آلومینیومی نیاز باشد. برای عبور دادن بیلت آلومینیومی از درون قالب باید فشار بسیار زیادی اعمال شود.

پس اگر پروفیل آلومینیومی مدنظر چندین حفره دارد، باید چندین حفره هم در مرحله طراحی و ساخت قالب برای آن در نظر گرفت. بنابراین قالب مدنظر باید کمی بزرگتر از شکل نهایی پروفیل باشد تا فرایند اکستروژن با دقت بالا انجام شود. با این کار، بیلت آلومینیومی بدون نیاز به اعمال فشار منفی زیاد از درون قالب عبور خواهد کرد. پس طبیعی است که قالبهای بزرگتر هزینه تولید بیشتری داشته باشند و مدت زمان ساخت آنها بیشتر طول بکشد.

شکل قالب اکستروژن

شکل قالب سومین عامل موثر بر روی هزینه ساخت قالب اکستروژن است. موقع طراحی اکستروژنهای آلومینیومی، هر چقدر شکل پروفیل تقارن کمتری داشته باشد، میزان پیچیدگی فرایند ساخت قالب هم بیشتر خواهد شد.

با اینکه امکان ساخت قالبهایی با شکل نامتقارن امکان پذیر می‌باشد اما میزان سرعت حرکت بیلت آلومینیومی از درون بخشهای باریکتر و نامتقارن کندتر خواهد بود. همین عامل باعث می‌شود تا مشکلاتی در رابطه با کیفیت محصول نهایی پیش بیاید.

طراحی نامتقارن مشکلاتی از قبیل عدم امکان حفظ گوشه‌های قالب در ابعاد کلی یا حفظ هموار بودن و صاف بودن سطح قالب به وجود می‌آورد. از طرفی صاف بودن همه قسمتهای پروفیل اکسترود شده دشوار است چون معمولاً به خاطر اعمال فشار بیشتر به یک سمت، از وسط خم می‌شوند.

در صورتی که تصمیم بر این شود که پروفیلهایی با شکل نامتقارن ساخته شوند طبیعتاً هزینه ساخت و مدت زمان مورد نیاز برای تولید قالب، بیشتر خواهد شد چون باید قالبهای پیچیده‌ای ساخته شوند.

در این حالت سرعت فرایند اکستروژن کمتر می‌شود که به نوبه خود به معنای عبور بیلت آلومینیومی با سرعت کمتر از درون قالب می‌باشد تا جلوی شکسته شدن آن گرفته شود.

از طرفی هر چقدر تعداد گوشه‌ها و کانالها در یک قالب بیشتر باشد، فرایند اکستروژن پروفیل هم پر هزینه‌تر خواهد شد ضمن اینکه دقت و کیفیت کار هم کاهش پیدا خواهد کرد. این حالت معمولاً زمانی پیش می‌آید که طراحان قصد داشته باشند پروفیلی با چندین ویژگی مختلف تولید گنند.

قابلیت ویژه اکستروژنهای آلومینیومی این است که می توان چندین اسلات یا محل اتصال درون فرم کلی آنها قرار دارد با این حال چنین کاری به طراحیهای بسیار پیشرفته نیاز است که هزینه ساخت چنین اکستروژنهایی را خیلی بالا می‌برد یا حتی شاید امکان اکسترود کردن وجود نداشته باشد.

ضخامت قالب

عامل مهم بعدی که روی قیمت ساخت قالب اکستروژن تأثیر می‌گذارد ضخامت آن است. برای اینکه یکپارچگی ساختاری پروفیل حفظ شود و کج شدگی و انحراف ساختاری پیش نیاید، متریال اکسترود شده باید با سرعت یکنواخت از قالب خارج شود.

در اکستروژنهای آلومینیومی با شکلهای نامتقارن، ساخت قالبهایی که ضخامت دیواره در بخشهای مختلف آن یکسان نیست دشوار است. چون بیلت آلومینیومی داغ از درون مقاطعی که پهن‌تر هستند با سرعت بیشتری عبور می‌کند.

در صورتی که قسمتهای باریکتر به خوبی کل پروفیل را در برنگیرند، باعث خراب شدن و پیچ خوردن پروفیل در طی فرایند اکستروژن خواهند شد. بنابراین باید قبل از ساخت قالب، تنظیمات و تستهای مناسب انجام شوند.

 

Tongue Ratio قالب اکستروژن

عامل مهم بعدی که روی میزان پیچیدگی پروفیل آلومینیومی و در نتیجه ساخت قالب و هزینه آن تأثیر می‌گذارد، Tongue Ratio می‌باشد. Tongue Ratio از طریق تقسیم مساحت کل پروفیل به مجذور سایز کوچکترین منفذ به دست می‌آید. هر چقدر این میزان بیشتر باشد، فرایند اکسترود قطعه مدنظر دشوارتر خواهد بود.

اگر عدد به دست آمده از محاسبات شما بیشتر از ۴ به ۱ شود، اکستروژن پروفیل آلومینیومی هم دشوارتر خواهد شد چون میزان فشاری که برای عبور دادن بیلت آلومینیومی از درون قالب اکستروژن مورد نیاز است، خیلی بیشتر از حد استقامت و قدرت فولاد سازنده قالب می‌باشد.

در نتیجه قالب اکستروژن خمیدگی پیدا می‌کند یا زودتر از حد انتظار می‌شکند که باعث کمتر شدن تحمل قالب در برابر فشار شده و یا حتی ممکن است کاملاً بلا استفاده شود. در چنین مواقعی به دلیل از بین رفتن قالب، مدت زمان تولید پروفیل آلومینیومی بیشتر شده و تأخیرهای برنامه ریزی نشده به وجود خواهند آمد.

مثلاً اگر یک هیت سینک آلومینیومی با شکل نامنظم را در نظر بگیرید، نسبت Tongue Ratio بسیار بالاست که باعث خمیده شدن متریال و موج دار شدن سطح آن خواهد شد. محصول طراحی شده هم پایداری ابعادی قابل قبولی نخواهد داشت چون تیغه‌های هیت سینک خیلی باریک و بلند هستند و به احتمال خیلی زیاد قالب اکستروژن هم به خاطر فشار مضاعفی که به صفحه آن وادر می‌گردد دچار شکستگی خواهد شد.

در چنین مواقعی برای ساخت قالب اکستروژن، هیت سینک با تیغه‌های کوتاه‌تر و باریکتر را برای ساخت در نظر می‌گیرند یا روش اتصال تیغه‌ها (bonded Fin) را اجرا می‌کنند که در آن فرایند اکستروژن تیغه‌ها و پایه هیت سینک به طور جداگانه انجام شده و سپس به هم متصل می‌شوند.

توان تحمل و استقامت قالب اکستروژن

عامل بعدی که تأثیر زیادی روی هزینه ساخت قالب اکستروژن دارد، توان تحمل و استقامت اکستروژنها می‌باشد. موقع کار با اکستروژن‌های آلومینیومی باید در رابطه با مقادیر مجاز و استاندارد تحمل ساختاری در خصوص ویژگیهایی مثل صاف بودن و هموار بودن سطح و پیچ خوردگی اطلاعات کاملی داشته باشید.

معمولاً مقادیر تحمل مجاز در قالب استانداردهای آلومینیوم و راهنمای داده‌ها (Data Guide) ذکر می‌شوند. با اینکه مقادیر تحمل استاندارد صنعتی، دقت و کیفیت ساخت قالبها و اکستروژنهای آلومینیومی را بالا می‌برند، محصولاتی که پیچیدگی بالایی دارند به اندازه‌گیریهای هندسی و تحمل سنجی بیشتر و دقیقتری نیاز دارند تا فرم نهایی قالب متناسب با پیچیدگیهای طراحی و ساختاری محصول اکستروژن آلومینیوم باشد.

 

نوع آلیاژ آلومینیومی

آخرین عامل تأثیرگذار بر روی قیمت قالب اکستروژن، نوع آلیاژ آلومینیومی مورد استفاده در فرایند اکستروژن است. برخی قالبها می‌توانند به اندازه اکسترود شدن ۹۰۰۰ تا ۱۴۰۰۰ کیلوگرم آلومینیوم، فشار تحمل کنند و پس از آن باید تعویض شوند. برخی قالبها تحمل و استقامت چندین برابری دارند.

این مورد به خاطر نوع آلیاژ آلومینیومی است که در فرایند اکستروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی آلیاژها به خاطر عناصر آلیاژی مثل مس، منیزیم، منگنز و روی بسیار مقاومتر از آلیاژهای دیگر هستند و قالبها را سریعتر دچار سایش و خوردگی می‌کنند.

از طرفی دقت داشته باشید که هر چقدر قدرت آلیاژ آلومینیومی مورد استفاده بیشتر باشد، سرعت فرایند اکستروژن باید کمتر شود که به نوبه خود هزینه‌ها را افزایش خواهد داد. حتی برخی صنایع کاری نیاز به یکسری آلیاژهای خاص برای ساخت قالب دارند ولی هیچ موقع نباید آلیاژی با درجه مقاومت بیشتر از حد نیاز صنایع کاری استفاده شود.

برخی اوقات افزایش ابعاد و اکسترود کردن پروفیل با آلیاژهایی که مقداری نرمتر هستند ولی اکستروژن آنها ساده‌تر است، هزینه‌های بیشتری در پی خواهد داشت.