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.
| Liga | Tipo de seção | <25 | <50 | <75 | <100 | <150 | <200 | <250 | <300 | <350 | <400 | <450 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Al99-99.5 | A | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 |
| AlMgSi0.5 | B | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 |
| AlMg1 | C | 1 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 4 | 5 | 5 | 6 |
| AlMn | C | 1 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 4 | 5 | 5 | 6 |
| AlMgSi1 | A | 1 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlSi0.5Mg | B | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlZnMg1 | B | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlZnMg1 | C | 2 | 1.5 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 | 5 | 6 | 6 |
| Tamanho de prensa, MN | … | 10 | 10 | 10 | 10 | 25 | 25–35 | 35 | 50 | 50 | 80 | 80 |
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.
| Liga | Tipo de seção | <25 | <50 | <75 | <100 | <150 | <200 | <250 | <300 | <350 | <400 | <450 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AlMg3 | A | 1 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlMg5 | A | 1 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 |
| AlCuMg1 | A | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| AlCuMg2 | A | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.5 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| AlCuMg2 | B | 2 | 2 | 3 | 4 | 5 | 5 | 6 | 8 | 10 | 10 | 12 |
| AlZn5MgCu | A | 2 | 2 | 2.5 | 3 | 3 | 5 | 6 | 8 | 12 | 12 | 14 |
| Tamanho de prensa, MN | … | 10 | 10 | 10 | 10 | 10–25 | 25–35 | 35–50 | 50 | 50–80 | 80 | 80 |
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.
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.
| Liga | Tipo | Elementos de liga principais | Extrudabilidade relativa |
|---|---|---|---|
| 1060 | Não tratável termicamente | Al (99.6) | 150 |
| 1100 | Não tratável termicamente | Al(99), Cu | 150 |
| 3003 | Não tratável termicamente | Mn, Cu | 100 |
| 5052 | Não tratável termicamente | Mg | 80 |
| 5154 | Não tratável termicamente | Mg | 50 |
| 5254 | Não tratável termicamente | Mg | 50 |
| 5454 | Não tratável termicamente | Mg, Mn | 50 |
| 6061 | Tratável termicamente | Mg, Si, Cu | 60 |
| 6063 | Tratável termicamente | Mg, Si | 100 |
| 6066 | Tratável termicamente | Mg, Si, Cu, Mn | 40 |
| 6101 | Tratável termicamente | Mg, Si | 100 |
| 6463 | Tratável termicamente | Mg, Si | 100 |
| 2014 | Tratável termicamente | Cu, Si, Mn, Mg | 20 |
| 2024 | Tratável termicamente | Cu, Mg, Mn | 15 |
| 5083 | Não tratável termicamente | Mg, Mn, Cr | 20 |
| 5086 | Não tratável termicamente | Mg, Mn, Cr | 25 |
| 5456 | Não tratável termicamente | Mg, Mn, Cr | 20 |
| 7001 | Tratável termicamente | Zn, Mg, Cu, Cr | 7 |
| 7075 | Tratável termicamente | Zn, Mg, Cu, Cr | 10 |
| 7079 | Tratável termicamente | Zn, Mg, Cu, Mn, Cr | 10 |
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.