Einführung in das Aluminium-Strangpressverfahren

Das Aluminium-Strangpressen ist ein äußerst vielseitiges und weit verbreitetes Fertigungsverfahren, bei dem eine Aluminiumlegierung durch ein Werkzeug gepresst und dadurch in bestimmte Formen und Profile umgewandelt wird. Aufgrund seiner Effizienz bei der präzisen Herstellung komplexer Formen ist dieses Verfahren für zahlreiche Branchen unverzichtbar. Der folgende Leitfaden erläutert ausführlich das Aluminium-Strangpressverfahren, die Anlagen, Produkttypen, Parameter, typischen Herausforderungen, Kostenschätzung und Anwendungen in verschiedenen Sektoren.

Was ist Aluminium-Strangpressen?

Definition:
Beim Aluminium-Strangpressen wird eine Aluminiumlegierung in gewünschte Profile geformt, indem sie durch ein Werkzeug gedrückt wird. Die Öffnung des Werkzeugs bestimmt die Form des Endprodukts. Dadurch können Hersteller komplexe Querschnitte erzeugen, die mit anderen Verfahren nur schwer oder kostenintensiv herzustellen wären.

Vergleich:
Stellen Sie sich vor, Sie drücken Zahnpasta aus einer Tube: Die Form der Öffnung bestimmt die Form der austretenden Paste. Beim Aluminium-Strangpressen wirkt das Werkzeug wie die Öffnung, und das Aluminium nimmt beim Durchtritt dessen Form an.

Das Aluminium-Strangpressverfahren

Das Aluminium-Strangpressverfahren umfasst mehrere präzise Schritte, die jeweils die Festigkeit, Maßhaltigkeit und Qualität des Endprodukts sicherstellen sollen. Nachfolgend finden Sie einen Überblick:

Schritt 1: Vorbereitung des Werkzeugs

Das Strangpresswerkzeug, das üblicherweise aus gehärtetem Stahl besteht, wird auf die erforderliche Profilform bearbeitet. Anschließend wird es auf Temperaturen zwischen 450 °C und 500 °C vorgewärmt, um einen gleichmäßigen Metallfluss sicherzustellen und seine Lebensdauer zu verlängern. Die Qualität des Strangpresswerkzeugs spielt eine entscheidende Rolle für das Strangpressergebnis von Aluminiumprofilen. Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren.

Schritt 2: Vorwärmen des Pressbolzens

Der Aluminium-Pressbolzen, ein massiver zylindrischer Block, wird auf Temperaturen zwischen 400 °C und 500 °C vorgewärmt. Durch das Vorwärmen wird der Bolzen ausreichend verformbar, um durch das Werkzeug zu fließen, ohne zu schmelzen.

Schritt 3: Einlegen des Pressbolzens

Der vorgewärmte Bolzen wird in die Strangpresse eingelegt. Häufig werden Schmiermittel auf Bolzen und Pressstempel aufgetragen, damit das Aluminium nicht an den Oberflächen von Werkzeug und Presse haftet.

Schritt 4: Druck aufbringen

Ein hydraulischer Pressstempel übt extremen Druck aus – bis zu 15.000 Tonnen – und zwingt den Aluminiumbolzen, durch die geformte Öffnung des Werkzeugs zu fließen.

Schritt 5: Strangpressen

Unter dem ausgeübten Druck dehnt sich das Bolzenmaterial aus und fließt durch das Werkzeug. Dabei entsteht ein vollständig geformtes Profil mit gleichmäßigem Querschnitt.

Schritt 6: Abschrecken

Unmittelbar nach dem Strangpressen wird das Material mithilfe von Luft oder Wasser schnell abgekühlt, um sein Gefüge zu verfestigen und gleichzeitig die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.

Schritt 7: Abscheren

Das stranggepresste Profil wird beim Austritt aus der Presse mit einer Heißsäge auf handhabbare Längen geschnitten, um die weitere Verarbeitung zu erleichtern.

Schritt 8: Abkühlen auf Raumtemperatur

Nach dem ersten Abschrecken lässt man die Profile vollständig abkühlen, bevor weitere Arbeitsschritte erfolgen.

Schritt 9: Strecken

Um Verzug oder Verdrehung zu korrigieren, die während des Strangpressens entstanden sein können, wird das Profil mechanisch gestreckt. Dieser Schritt sorgt dafür, dass das stranggepresste Material gerade und maßhaltig ist.

Schritt 10: Endzuschnitt

Nach dem Strecken wird das Strangpressprofil entsprechend den Anforderungen der Anwendung auf die endgültig festgelegten Längen geschnitten.

Schritt 11: Auslagern

Das Auslagern von Aluminiumprofilen bezeichnet das Erwärmen der Aluminiumlegierung, damit die festigkeitssteigernden Phasen im Inneren vollständig ausscheiden und dadurch Festigkeit und Stabilität des Werkstoffs verbessern. Vereinfacht gesagt lässt man das Aluminium bei einer geeigneten Temperatur „reifen“, bis seine Leistung den optimalen Zustand erreicht. Wenn Aluminiumprofile mit höherer Festigkeit benötigt werden, müssen sie zunächst geglüht werden.

Schritt 12: Oberflächenbehandlung

Die stranggepressten Profile können Oberflächenbehandlungen wie Eloxieren, Lackieren oder Polieren durchlaufen, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, die Optik zu verbessern oder andere funktionale Anforderungen zu erfüllen.

Arten von Anlagen für das Aluminium-Strangpressen

Beim Aluminium-Strangpressverfahren kommen unterschiedliche Arten von Strangpressen und zugehörigen Anlagen zum Einsatz, die jeweils auf bestimmte Produktionsanforderungen zugeschnitten sind.

Direkte Strangpressen:

Beim direkten Strangpressen drückt der Pressstempel den Bolzen durch das Werkzeug. Die Fließrichtung des Materials entspricht der Bewegungsrichtung des Stempels. Dies ist die in der Fertigung am häufigsten eingesetzte Art von Strangpressanlage.

Indirekte Strangpressen:

Beim indirekten Strangpressen steht das Werkzeug fest, während der Pressstempel den hohlen Bolzen über das Werkzeug bewegt. Dieses Verfahren reduziert Reibung und Energiebedarf und eignet sich daher zur Herstellung hochwertiger Strangpressprofile bei geringem Werkzeugverschleiß.

Horizontale und vertikale Strangpressen:

Horizontale Strangpressen werden in der kommerziellen Produktion am häufigsten eingesetzt. Vertikale Pressen können dagegen für Spezialanwendungen oder bei begrenztem Platz verwendet werden.

Hilfsanlagen:

Zu den Hilfsanlagen gehören Bolzenerwärmungsöfen, Abzugsvorrichtungen, Streckmaschinen und Anlagen für die Oberflächenbehandlung wie Eloxalbäder oder Pulverbeschichtungslinien. Sie sind entscheidend für die Verbesserung der Strangpressqualität, der Produktionsgeschwindigkeit und der nachgelagerten Behandlungen.

Arten stranggepresster Aluminiumprodukte

Aluminium-Strangpressprofile sind in zahlreichen Formen und Ausführungen erhältlich und werden nach Funktion und Anwendung in mehrere Kategorien eingeteilt.

• Vollprofile: Vollprofile besitzen keine inneren Hohlräume und umfassen einfache Formen wie Stäbe, Leisten und Winkel.
• Hohlprofile: Diese Profile weisen einen oder mehrere Hohlräume auf, die durch ihren Querschnitt verlaufen. Beispiele sind Rohre sowie rechteckige oder quadratische Hohlprofile.
• Halbhohlprofile: Diese Profile besitzen teilweise geschlossene Hohlräume. Sie bilden einen Mittelweg zwischen Voll- und Hohlprofilen und werden häufig in tragenden Anwendungen eingesetzt.
• Komplexe Profile: Strangpressprofile mit komplizierten Formen und mehreren Hohlräumen oder Konturen gelten als komplexe Profile. Sie werden typischerweise in spezialisierten Branchen wie Luft- und Raumfahrt sowie Automobilbau für stark kundenspezifische Bauteile eingesetzt.

Wichtige Strangpressparameter

Mehrere kritische Parameter beeinflussen Qualität, Präzision und Effizienz des Aluminium-Strangpressverfahrens:

• Temperatur:Die richtige Temperatur von Bolzen und Werkzeug gewährleistet einen optimalen Materialfluss und reduziert das Risiko von Fehlern wie Rissen oder unregelmäßigen Oberflächen.
• Druck:Die vom hydraulischen Pressstempel aufgebrachte Kraft beeinflusst die Qualität des Strangpressprofils. Komplexe Formen oder härtere Aluminiumlegierungen erfordern einen höheren Druck.
• Geschwindigkeit:Die Strangpressgeschwindigkeit muss optimiert werden, um Produktionseffizienz und Oberflächenqualität ausgewogen zu verbinden.
• Abkühlgeschwindigkeit:Kontrolliertes Abschrecken ist erforderlich, damit das stranggepresste Material die gewünschten mechanischen Eigenschaften erreicht, ohne sich zu verziehen oder zu verformen.

Typische Herausforderungen beim Aluminium-Strangpressverfahren

Beim Aluminium-Strangpressen können mehrere Herausforderungen auftreten, die bei unzureichender Kontrolle die Produktqualität beeinträchtigen:

• Oberflächenfehler:Sie können durch Verunreinigungen im Bolzen oder eine ungeeignete Werkzeugkonstruktion entstehen. Kratzer, Risse oder ungleichmäßige Oberflächen sind typische Probleme.
• Verdrehen und Biegen:Eine falsche Temperaturregelung oder unsachgemäßes Strecken kann zu gebogenen oder verdrehten Profilen führen.
• Werkzeugverschleiß:Im Laufe der Zeit kann das Werkzeug verschleißen und dadurch die Präzision der stranggepressten Profile beeinträchtigen.
• Uneinheitliche Maße:Schwankungen der Temperatur oder des Materialflusses können dazu führen, dass Teile die Maßtoleranzen nicht erfüllen.

Kostenschätzung beim Aluminium-Strangpressen

Die Schätzung der Kosten des Aluminium-Strangpressens hängt von mehreren Faktoren ab:

• Materialkosten:Der Preis der im Strangpressverfahren verwendeten Aluminiumlegierungen ist ein wesentlicher Kostenfaktor.
• Werkzeugkosten:Kundenspezifische Werkzeuge können insbesondere bei komplexen Profilen teuer sein. Bei Großserien fallen die Werkzeugkosten häufig einmalig an.
• Bearbeitung und Oberflächenbehandlung:Nachgelagerte Bearbeitung, Oberflächenbehandlungen und weitere Finish-Arbeiten tragen zu den Gesamtkosten bei.
• Produktionsvolumen:Höhere Produktionsmengen führen aufgrund von Skaleneffekten üblicherweise zu niedrigeren Stückkosten.