Processo di estrusione dell’alluminio | La Guida
Quando parliamo di estrusione alluminio, a quale processo ci riferiamo?
In questo articolo trovi tutte le informazioni necessarie sulla lavorazione dell’alluminio tramite estrusione, un processo che porta alla produzione di profilati ad uso industriale.
Estrusione: cos’è
Innanzitutto è bene chiarire il significato deltermine estrusione per approfondire successivamente tale processo di lavorazione dell’alluminio.
Con il termine estrusione ci si riferisce al processo industriale che, tramite deformazione plastica, consente la produzione di pezzi a sezione costante. L’estrusione viene utilizzata soprattutto per materiali metallici, materie plastiche e per quei materiali che godono di elevata plasticità.
Più concretamente, durante il processo di estrusione, il materiale lavorato viene fuso grazie all’azione rotante di una vite all’interno di un cilindro riscaldato.
All’uscita dal cilindro, il materiale passa all’interno di una sezione definita “testa” o “filiera” che gli permette di ottenere la forma desiderata prima del suo raffreddamento.
L’estrusione è dunque un processo di lavorazione, mentre estrudere significa fabbricare, produrre attraverso il processo di estrusione, da cui l’uso come sinonimo di spingere, modellare e fabbricare.
Estrusione a caldo o freddo
L’estrusione è un processo che può avvenire sia a caldo che a freddo.
Ecco le differenze.
● L’estrusione a caldo comporta la lavorazione del metallo ad alte temperature per ottenere semilavorati di forma semplice o complessa con ottime proprietà meccaniche e alte performance funzionali.
Il materiale non ancora lavorato passa dallo stampo, la cosiddetta matrice, modellandosi proprio grazie alla malleabilità acquisita e alla minore resistenza alla deformazione, prima di essere opportunamente raffreddato.
● L’estrusione a freddo avviene grazie alla sola forza della pressione, a velocità e temperature controllate e porta alla realizzazione di recipienti in pressione (estintori speciali, bombole, bottiglie, borracce).
A differenza di quella a caldo, si ottiene grazie alla pressione di un punzone che comprime una barra di alluminio (definita “billetta”) sulla matrice.
L’alluminio viene in questo modo estruso a rovescio sul punzone.
Nonostante il nome, l’estrusione a freddo produce comunque calore che viene dissipato dallo speciale circuito di raffreddamento ad acqua dello stampo.
Estrusore: cos’è
Abbiamo introdotto alla vite che permette l’azione modellante plastica sul materiale metallico ma…
Cos’è e come è fatto un estrusore?
Generalmente, un tipico estrusore comunemente impiegato in ambito industriale, è composto da:
● un cilindro (costituito da un tubo di acciaio nitrurato)
● viti (se una si parla di “estrusore monovite”, se due si parla di “estrusore bivite”) Le viti ruotano senza fine all’interno del cilindro.
● una tramoggia di carico (talvolta preceduta da un dosatore)
Predisposta in corrispondenza dell’alimentazione al cilindro
● una filiera o matrice
Posizionata in corrispondenza dell’uscita del cilindro
● stampi chiusi (“stampaggio ad iniezione”)
Il prodotto estruso può infatti essere inviato in stampi chiusi oppure soffiato in modo da ottenere film (“filmatura per soffiaggio”).
Estrusione alluminio: il processo di lavorazione dei metalli
Ora che abbiamo adeguatamente approfondito il processo di estrusione ed i macchinari coinvolti, come si traduce tale produzione se in relazione a materiali metallici come l’alluminio?
Cos’è l’estrusione dell’alluminio
Il processo di estrusione dell’alluminio è una lavorazione industriale dell’alluminio che, attraverso una trasformazione meccanica per deformazione, porta alla realizzazione di profilati e semilavorati a partire da barre di alluminio grezzo dette “billette” (solitamente in forma di cilindri pieni).
Il processo di estrusione dell’alluminio consiste nella compressione del materiale metallico allo stato pastoso (lega di alluminio), attraverso una sagoma detta “matrice”, ciò che imprime la forma finale alle billette d’alluminio, opportunamente preriscaldate per abbassare la capacità di resistenza alla deformazione.
Dalla deformazione plastica dell’alluminio spinto attraverso la sezione della matrice, si ottengono barre sagomate in serie che, una volta raffreddate, acquisiscono ottime proprietà meccaniche e alte performance funzionali.
Estrusione diretta ed estrusione inversa
Il processo di estrusione dell’alluminio può avvenire attraverso due modalità:
● Estrusione diretta
La tecnica più utilizzata perché consente una maggiore flessibilità di produzione. L’alluminio procede nella stessa direzione del pistone.
● Estrusione inversa
Con l’estrusione inversa si ottengono tolleranze dimensionali migliori.
In questa tecnica il pistone sposta la matrice in direzione opposta.
Cos’è l’alluminio estruso
L’alluminio estruso è dunque ciascun semilavorato a sezione costante ottenuto come risultato del processo di deformazione dell’estrusione: particolare forma di lavorazione attraverso cui si ottengono forme, dimensioni e caratteristiche tecniche speciali.
Le leghe più indicate per l’estrusione dell’alluminio
Per raggiungere tale risultato, oltre al procedimento preciso e rigoroso che l’estrusione necessita, è fondamentale tenere in considerazione il materiale stesso da sottoporre alla lavorazione.
L’alluminio, in base alla propria composizione chimica, gode infatti di caratteristiche tecniche e qualità di lavorazione ben precise in relazione alla lega metallica (le abbiamo raccolte tutte in questo articolo).
Nello specifico, le principali leghe utilizzate per l’estrusione dell’alluminio sono le cosiddette “leghe tenere”, tenere perché considerate facili da lavorare e saldare.
Le leghe di alluminio più utilizzate per il processo di estrusione sono:
● Serie 1000
● Serie 3000
● Serie 6000
Come avviene l’estrusione dell’alluminio
Il processo industriale in 10 step
Nel concreto, come avviene l’estrusione dell’alluminio?
Vediamo insieme l’intero processo di deformazione e trasformazione della lega metallica.
1) La materia prima utilizzata (l’alluminio) viene trasformata in “billetta”. Questa si presenta generalmente sotto forma di log (masselli cilindrici di diametro 10” e lunghezze variabili da 5 a 7 m).
2) Per raggiungere lo stato fisico ideale alla lavorazione e assicurarsi la minore resistenza alla deformazione del materiale, le “billette” vengono riscaldate in un apposito forno alla temperatura di circa 450°-500°C (a seconda della lega utilizzata).
3) Dopo una fase di “fusione”, l’alluminio si avvicina alla fase di compressione. Ciascuna “billetta” viene quinditagliata secondo standard e misure definite dai software industriali della pressa, in relazione alla lunghezza dell’estruso finale che si desidera ottenere.
4) Le “billette” sono posizionate all’interno di una pressa orizzontale pronte per essere compresse.
La pressa comprime l’alluminio reso “pastoso” e semifuso dall’alta temperatura, forzando il suo passaggio attraverso la sezione della/e “matrici” grazie all’adeguata pressione esercitata.
5) All’uscita dalla matrice, il profilo subisce più fasi di raffreddamento mediante sistemi di aerazione (dopo i primi è infatti considerato ancora flessibile). Questa fase è cruciale perché consente all’alluminio estruso di riacquisire rigidità e mantenere la forma ottenuta.
6) Prima di essere nuovamente raffreddato, l’estruso viene posizionato su un rullo e, grazie a cesoie meccaniche, è sottoposto ad una prima operazione ditaglio.
7) Il semilavorato, ora raffreddato e ridimensionato, viene convogliato verso la fase di stiratura meccanica, procedimento che ne garantisce la perfetta linearità e la precisa forma geometrica.
8) Avviene ora la delicata fase di controllo del prodotto che certifica il rispetto di tutti i requisiti e le tolleranze ricercati.
Questa si suddivide in:
Dimensionale
Qualitativa
Un ulteriore macchinario, chiamato “Ascona”, controlla le misure e tolleranze di una porzione di profilo tramite un software dedicato.
In questo modo, il controllo a campione soggetto a possibili lacune, risulta maggiormente avvalorato dal confronto digitale delle sezioni ottenute con quelle richieste del cliente e con le tolleranze UNI di riferimento.
9) La nona fase prevede il taglio finale dell’estruso, prima di confluire insieme agli altri profili lavorati.
10) L’ultimo passo è il trattamento termico dell’alluminio in forni d’invecchiamento artificiale.
Attraverso quest’ultimo processo termico sono rafforzate le caratteristiche meccaniche del profilo, la sua struttura molecolare e le qualità di compattezza e resistenza.
Il processo di estrusione dell’alluminio è senza dubbio un processo complesso che richiede precisione lungo tutta la filiera produttiva.
Richiede le migliori tecnologie, ma anche le migliori abilità tecniche e tutta l’esperienza del settore.
A partire dalla realizzazione delle matrici in acciaio, il cui disegno è affidato a tecnici esperti, che a loro volta si affidano ai più moderni mezzi di progettazione bi e tri-dimensionale.
