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Diâmetro do círculo circunscrito e espessura mínima de parede

O diâmetro do círculo circunscrito, ou CCD, é o diâmetro do menor círculo que envolve a seção transversal de um perfil extrudado. É o número de que o fabricante de matrizes precisa antes de qualquer outra coisa, porque define de que tamanho de container o perfil tem de ser extraído e quão difícil será equilibrar o metal. Um perfil com um CCD grande numa prensa pequena não manterá as suas dimensões, e uma parede demasiado fina para o CCD não encherá. Esta página apresenta a relação de trabalho entre espessura mínima de parede, CCD e tamanho de prensa, para ligas macias e para ligas duras, e a extrudabilidade das ligas a que os números se aplicam.

O que o diâmetro do círculo circunscrito determina

No processo direto, o metal no centro do tarugo flui mais rapidamente do que o metal na periferia. Quanto maior o CCD, mais desse fluxo irregular a matriz tem de corrigir, e mais difícil é manter o perfil dentro da tolerância. Três consequências decorrem do CCD. Determina a estabilidade dimensional do perfil. Determina quanto da pele do tarugo, e com ela os óxidos e as inclusões não metálicas, pode fluir para a extrusão perto do fim do ciclo. E determina a espessura que o descarte tem de ter, porque um CCD maior exige um descarte mais espesso para evitar ondulação no fim da extrusão. A folga entre o CCD e o furo do container é, portanto, uma decisão de projeto, não um resto.

Dois rácios transformam o perfil num número de dificuldade. O fator de forma é o CCD dividido pela espessura mínima de parede. O fator de perfil é o perímetro da seção dividido pelo seu peso por unidade de comprimento. Ambos aumentam à medida que a seção se torna mais complexa e a parede mais fina, e ambos influenciam a taxa de produção, o custo de fabrico e o projeto da matriz e do seu ferramental.

Espessura mínima de parede em função do CCD e do tamanho de prensa, ligas macias e médias

A tabela abaixo é a relação de trabalho para as ligas macias e médias, as séries 1000, 3000, 5000 e 6000 que constituem a maior parte da tonelagem extrudada. Leia uma linha horizontalmente para encontrar a parede mais fina que um perfil dessa liga e tipo de seção pode suportar num dado CCD, e leia a linha inferior para encontrar a prensa que esse CCD implica. O tipo de seção A é um perfil maciço ou semioço, B é um perfil oco com parede uniforme, incluindo tubo, e C é um perfil oco com paredes de espessura diferente.

LigaTipo de seção<25<50<75<100<150<200<250<300<350<400<450
Al99-99.5A0.811.21.522.52.53445
AlMgSi0.5B0.811.21.522.52.53445
AlMg1C111.522.52.52.54556
AlMnC111.522.52.52.54556
AlMgSi1A11.21.21.522.534456
AlSi0.5MgB11.21.5222.534456
AlZnMg1B11.21.5222.534456
AlZnMg1C21.5223445566
Tamanho de prensa, MN…101010102525–353550508080

Relação entre espessura mínima de parede, diâmetro do círculo circunscrito e tamanho de prensa para diferentes ligas macias e médias. Os valores de espessura de parede estão em milímetros e os tamanhos de prensa em meganewtons. Layout da fonte preservado.

A mesma relação para ligas duras

As ligas duras seguem a mesma tabela com limites mais apertados, porque resistem ao fluxo e o seu intervalo de trabalho a quente é estreito. Um perfil de 2014 ou 7075 exige uma prensa mais pesada e uma parede mais espessa do que um perfil de 6063 com o mesmo CCD, e a diferença aumenta à medida que o CCD cresce. Os valores abaixo são indicativos. As temperaturas reais do tarugo e as velocidades de extrusão também dependem do perfil final e da razão de extrusão, e pode ser necessário começar com uma temperatura mais baixa do que a liga normalmente permitiria.

LigaTipo de seção<25<50<75<100<150<200<250<300<350<400<450
AlMg3A111.21.522.534456
AlMg5A111.21.522.534456
AlCuMg1A1.21.21.21.52355678
AlCuMg2A1.21.21.21.52355678
AlCuMg2B22345568101012
AlZn5MgCuA222.533568121214
Tamanho de prensa, MN…1010101010–2525–3535–505050–808080

Relação entre espessura mínima de parede, diâmetro do círculo circunscrito e tamanho de prensa para várias ligas mais duras. Quando a tabela apresenta apenas o tipo de seção A para uma liga, a versão oca desse perfil é extrudada sobre um mandril e exige uma parede ainda mais espessa. Layout da fonte preservado.

Diâmetro do círculo circunscrito e espessura mínima de parede, PDF para impressão O que o diâmetro do círculo circunscrito define, a espessura mínima de parede para um dado CCD e tamanho de prensa para ligas moles e duras, e a extrudabilidade das ligas às quais os números se aplicam, em uma folha de referência com nossos dados de contato.
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A extrudabilidade decide qual liga vai em qual prensa

A extrudabilidade é medida pela velocidade máxima de extrusão que uma liga suporta antes de trincar, e é a segunda metade da questão de projeto da matriz. Uma liga com classificação alta flui facilmente e pode ser conformada em uma forma complexa em uma prensa modesta. Uma liga com classificação baixa resiste ao fluxo, opera em baixa velocidade e precisa de uma prensa mais pesada, uma parede mais espessa e uma matriz que suporte mais carga. A fonte agrupa as ligas moles e médias em três faixas. Acima de 50 é fácil de extrudar, 30 a 50 é moderadamente difícil, e as ligas duras abaixo de 25 são difíceis. A tabela funde as duas classificações publicadas em uma única lista para que as duas famílias possam ser lidas uma contra a outra.

LigaTipoElementos de liga principaisExtrudabilidade relativa
1060Não tratável termicamenteAl (99.6)150
1100Não tratável termicamenteAl(99), Cu150
3003Não tratável termicamenteMn, Cu100
5052Não tratável termicamenteMg80
5154Não tratável termicamenteMg50
5254Não tratável termicamenteMg50
5454Não tratável termicamenteMg, Mn50
6061Tratável termicamenteMg, Si, Cu60
6063Tratável termicamenteMg, Si100
6066Tratável termicamenteMg, Si, Cu, Mn40
6101Tratável termicamenteMg, Si100
6463Tratável termicamenteMg, Si100
2014Tratável termicamenteCu, Si, Mn, Mg20
2024Tratável termicamenteCu, Mg, Mn15
5083Não tratável termicamenteMg, Mn, Cr20
5086Não tratável termicamenteMg, Mn, Cr25
5456Não tratável termicamenteMg, Mn, Cr20
7001Tratável termicamenteZn, Mg, Cu, Cr7
7075Tratável termicamenteZn, Mg, Cu, Cr10
7079Tratável termicamenteZn, Mg, Cu, Mn, Cr10

Extrudabilidade relativa das ligas cobertas pelas duas tabelas de espessura de parede. Para as ligas de grau mole e médio, uma classificação de 50 a 150 é fácil de extrudar e 30 a 50 é moderadamente difícil. Para as ligas duras, uma classificação de 25 ou menos é difícil.

O que isso significa para um pedido de aço para matrizes

O CCD define a carga, a parede define o apoio, e juntos definem o que o aço para matriz tem de suportar. O corpo da matriz é o aço cromo para trabalho a quente AISI H13 e seu equivalente europeu 1.2344, abordado em página do aço ferramenta H13, e o programa de fornecimento de matrizes de extrusão está em página de fornecimento de extrusão 1.2344 ESR H13. O grau por componente está em página dos melhores aços-ferramenta para matrizes de extrusão de alumínio. O apoio que a espessura de parede determina está em página de comprimento de apoio da matriz, o ferramental ao redor dele em página de tipos de matrizes e ferramental, e a forma como a matriz é consumida em página de desgaste de molde de extrusão de alumínio.

Antes de dimensionar uma matriz a partir destas tabelas

Esta página é um resumo de referência de prática publicada e não é uma especificação da Aobo Steel. Os valores de espessura de parede, CCD e tamanho de prensa e as classificações de extrudabilidade são reproduzidos da fonte, e as duas tabelas são orientação e não um limite. Um trabalho real também depende da forma, da razão de extrusão, da temperatura do tarugo e da prensa, e o fabricante de matrizes confirmará a espessura de parede e a prensa antes de a matriz ser cortada. O projeto final é confirmado no trabalho.

Fonte, Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000.