1. Karakteristik bahan ekstrusi presisi khusus aluminium dan paduan aluminium
Jenis produk ini memiliki bentuk khusus, ketebalan dinding tipis, bobot satuan ringan, dan persyaratan toleransi yang sangat ketat. Produk semacam ini biasanya disebut profil (pipa) paduan aluminium presisi (atau ultra-presisi), dan teknologi untuk memproduksinya disebut ekstrusi presisi (atau ultra-presisi).
Fitur utama ekstrusi presisi khusus (atau ultra-presisi) paduan aluminium adalah:
(1) Ada banyak jenisnya, batch kecil, dan sebagian besar merupakan material ekstrusi khusus, yang digunakan di hampir semua lapisan masyarakat dan semua aspek kehidupan masyarakat, termasuk semua produk ekstrusi, seperti pipa, batang, profil, dan kawat, yang melibatkan berbagai paduan dan kondisi. Karena penampang melintangnya kecil, ketebalan dindingnya tipis, bobotnya ringan, dan batch-nya kecil, umumnya sulit untuk mengatur produksi.
(2) Bentuk rumit dan kontur khusus, sebagian besar berbentuk pipih, lebar, bersayap, bergigi, dan berpori, atau berbentuk pipa. Luas permukaan per satuan volume besar, dan teknologi produksinya sulit.
(3) Aplikasi luas, kinerja khusus, dan persyaratan fungsional. Untuk memenuhi persyaratan penggunaan produk, banyak kondisi paduan dipilih, mencakup hampir semua paduan dari seri 1××× hingga 8××× dan puluhan kondisi perlakuan, dengan kandungan teknis yang tinggi.
(4) Penampilannya indah dan ketebalan dindingnya tipis, umumnya kurang dari 0,5 mm, bahkan ada yang mencapai sekitar 0,1 mm, berat per meternya hanya beberapa gram hingga puluhan gram, tetapi panjangnya bisa mencapai beberapa meter, atau bahkan ratusan meter.
5) Persyaratan akurasi dimensi dan toleransi geometrik penampang sangat ketat. Secara umum, toleransi profil presisi paduan aluminium kecil dua kali lebih ketat dibandingkan toleransi mutu khusus dalam standar JIS, GB, dan ASTM. Toleransi ketebalan dinding profil paduan aluminium presisi umum diharuskan berada di antara ±0,04 mm dan 0,07 mm, sementara toleransi ukuran penampang profil paduan aluminium ultra-presisi dapat mencapai ±0,01 mm. Misalnya, berat profil aluminium presisi yang digunakan untuk potensiometer adalah 30 g/m, dan rentang toleransi ukuran penampang adalah ±0,07 mm. Toleransi ukuran penampang profil aluminium presisi untuk alat tenun adalah ±0,04 mm, deviasi sudut kurang dari 0,5°, dan derajat tekuk adalah 0,83×L. Contoh lain adalah tabung datar ultra-tipis presisi tinggi untuk mobil, dengan lebar 20 mm, tinggi 1,7 mm, ketebalan dinding 0,17±0,01 mm, dan 24 lubang, yang merupakan profil paduan aluminium ultra-presisi yang umum.
(6) Memiliki kandungan teknis yang tinggi dan sangat sulit diproduksi, serta memiliki persyaratan khusus untuk peralatan ekstrusi, perkakas, billet, dan proses produksi. Gambar 1 adalah contoh penampang beberapa profil paduan aluminium presisi kecil.
2. Klasifikasi bahan ekstrusi presisi khusus paduan aluminium
Ekstrusi paduan aluminium presisi atau ultra-presisi banyak digunakan dalam instrumen elektronik, peralatan komunikasi dan sains mutakhir, industri pertahanan dan militer nasional, instrumen mekanik presisi, peralatan arus lemah, kedirgantaraan, industri nuklir, energi dan tenaga, kapal selam dan kapal, mobil dan alat transportasi, peralatan medis, peralatan perangkat keras, pencahayaan, fotografi dan peralatan elektronik. Secara umum, ekstrusi paduan aluminium presisi atau ultra-presisi dapat dibagi menjadi dua kategori sesuai dengan karakteristik penampilannya: kategori pertama adalah profil dengan dimensi kecil. Jenis profil ini juga disebut profil ultra-kecil atau bentuk mini. Ukuran keseluruhannya biasanya hanya beberapa milimeter, ketebalan dinding minimum kurang dari 0,5 mm, dan berat satuannya beberapa gram hingga puluhan gram per meter. Karena ukurannya yang kecil, biasanya diperlukan toleransi yang ketat. Misalnya, toleransi dimensi penampang kurang dari ± 0,05 mm. Selain itu, persyaratan untuk kelurusan dan torsi produk yang diekstrusi juga sangat ketat.
Jenis lainnya adalah profil yang tidak terlalu kecil dalam ukuran penampang tetapi memerlukan toleransi dimensi yang sangat ketat, atau profil yang memiliki bentuk penampang yang kompleks dan ketebalan dinding tipis meskipun ukuran penampang besar. Gambar 2 menunjukkan tabung berbentuk khusus (aluminium murni industri) yang diekstrusi oleh perusahaan Jepang pada pers hidrolik horizontal 16,3MN dengan cetakan split khusus untuk kondensor AC otomotif. Kesulitan pembentukan ekstrusi jenis profil ini tidak kurang dari jenis profil ultra-kecil sebelumnya. Profil yang diekstrusi dengan ukuran bagian besar dan persyaratan toleransi yang sangat ketat tidak hanya memerlukan teknologi desain cetakan canggih, tetapi juga memerlukan teknologi manajemen yang ketat untuk seluruh proses produksi dari kosong hingga produk jadi.
Sejak awal 1980-an, berkat penerapan praktis teknologi ekstrusi kontinu Conform dan perkembangan teknologi industri, ekstrusi profil kecil dan ultra-kecil telah berkembang pesat. Namun, karena berbagai alasan seperti keterbatasan peralatan, persyaratan kualitas produk, dan kemajuan teknologi ekstrusi, produksi profil kecil menggunakan peralatan ekstrusi konvensional masih mendominasi. Gambar 2 menunjukkan profil presisi hasil ekstrusi cetakan split konvensional. Umur cetakan (terutama kekuatan dan ketahanan aus jembatan shunt dan inti cetakan) serta aliran material selama proses ekstrusi menjadi faktor utama yang memengaruhi produksinya. Hal ini disebabkan oleh ukuran inti cetakan yang kecil dan bentuknya yang kompleks, sehingga kekuatan dan ketahanan aus merupakan faktor penting yang memengaruhi umur cetakan. Umur cetakan secara langsung memengaruhi biaya produksi. Di sisi lain, banyak profil presisi memiliki dinding tipis dan bentuk yang kompleks, sehingga aliran material selama proses ekstrusi secara langsung memengaruhi bentuk dan akurasi dimensi profil.
Untuk mencegah lapisan oksida dan minyak pada permukaan billet mengalir ke dalam produk dan memastikan kualitas produk yang seragam dan andal, billet yang dipanaskan hingga suhu yang ditentukan dapat dikupas sebelum ekstrusi (disebut pengelupasan panas), lalu segera dimasukkan ke dalam tabung ekstrusi untuk diekstrusi. Pada saat yang sama, gasket yang telah diekstrusi harus dijaga kebersihannya untuk mencegah minyak dan kotoran menempel pada gasket selama proses pembuangan tekanan berlebih setelah satu ekstrusi dan pemasangan gasket pada ekstrusi berikutnya.
Berdasarkan akurasi dimensi penampang dan toleransi bentuk serta posisi, ekstrusi paduan aluminium presisi khusus dapat dibagi menjadi profil paduan aluminium presisi khusus dan profil paduan aluminium presisi ultra-tinggi berukuran kecil (miniatur). Umumnya, akurasinya melebihi standar nasional (seperti GB, JIS, ASTM, dll.). Presisi ultra-tinggi disebut profil paduan aluminium presisi khusus. Misalnya, profil dan pipa dengan toleransi dimensi di atas ±0,1 mm, dan toleransi ketebalan dinding permukaan patah berada dalam kisaran ±0,05 mm hingga ±0,03 mm.
Bila keakuratannya lebih dari dua kali lipat standar nasional presisi ultra tinggi, maka disebut profil paduan aluminium presisi ultra tinggi kecil (miniatur), seperti toleransi bentuk ±0,09 mm, toleransi ketebalan dinding ±0,03 mm ~ ±0,01 mm untuk profil atau pipa kecil (miniatur).
3. Prospek pengembangan bahan ekstrusi presisi khusus aluminium dan paduan aluminium
Pada tahun 2017, produksi dan penjualan bahan pengolahan aluminium di dunia melebihi 6000kt/a, yang mana produksi dan penjualan bahan ekstrusi aluminium dan paduan aluminium melebihi 25000kt/a, terhitung lebih dari 40% dari total produksi dan penjualan aluminium. Batang aluminium ekstrusi sedang menyumbang 90%, yang mana profil dan batang umum dan profil bangunan sipil berukuran kecil dan menengah menyumbang lebih dari 80% batang, profil berukuran besar dan sedang dan profil dan batang khusus khusus hanya menyumbang sekitar 15%. Pipa menyumbang sekitar 8% dari bahan ekstrusi paduan aluminium, sedangkan pipa berbentuk dan pipa khusus khusus hanya menyumbang sekitar 20% dari pipa. Dapat dilihat dari atas bahwa produksi dan penjualan bahan ekstrusi aluminium dan paduan aluminium terbesar dan yang paling banyak digunakan adalah profil bangunan sipil berukuran kecil dan menengah, profil umum dan batang dan pipa. Sementara itu, profil, batang, dan pipa khusus hanya sekitar 15%. Karakteristik utama produk tersebut adalah: memiliki fungsi atau kinerja khusus; didedikasikan untuk tujuan tertentu; memiliki ukuran spesifikasi besar atau kecil; memiliki akurasi dimensi atau persyaratan permukaan yang sangat tinggi. Oleh karena itu, variasinya lebih banyak dan jumlah batch lebih sedikit, sehingga diperlukan peningkatan proses khusus atau penambahan peralatan dan perkakas khusus. Produksinya sulit dan kandungan teknisnya tinggi, sehingga biaya produksi meningkat dan nilai tambahnya pun meningkat.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta peningkatan taraf hidup masyarakat yang berkelanjutan, tuntutan terhadap hasil, kualitas, dan variasi produk ekstrusi aluminium dan paduan aluminium pun semakin tinggi. Terutama dalam beberapa tahun terakhir, munculnya personalisasi produk telah mendorong pengembangan profil dan pipa khusus dengan karakteristik personal dan penggunaan spesifik.
Profil ultra-presisi banyak digunakan dalam instrumen elektronik, komunikasi, peralatan pos dan telekomunikasi, mesin presisi, instrumen presisi, peralatan arus lemah, kedirgantaraan, kapal selam dan kapal nuklir, industri otomotif, dan bidang lain yang membutuhkan komponen presisi berukuran kecil, berdinding tipis, dan berukuran sangat presisi. Persyaratan toleransinya biasanya sangat ketat, misalnya, toleransi ukuran garis luar penampang kurang dari ±0,10 mm, dan toleransi ketebalan dinding kurang dari ±0,05 mm. Selain itu, toleransi kerataan, puntiran, dan bentuk serta posisi produk ekstrusi lainnya juga sangat ketat. Selain itu, dalam proses ekstrusi profil paduan aluminium ultra-presisi berukuran kecil khusus, persyaratan peralatan, cetakan, dan prosesnya sangat ketat. Karena pesatnya perkembangan industri modern, pertahanan nasional mutakhir dan penelitian ilmiah dan usaha-usaha lainnya dan peningkatan derajat personalisasi, jumlah, variasi dan kualitas profil ultra-presisi kecil semakin tinggi, meskipun dalam beberapa tahun terakhir, telah dikembangkan dan diproduksi banyak profil paduan aluminium ultra-presisi kecil berkualitas tinggi, tetapi masih belum dapat memenuhi kebutuhan pasar, Secara khusus, masih ada kesenjangan besar antara teknologi dan peralatan dalam negeri untuk produksi profil paduan aluminium ultra-presisi kecil dan tingkat lanjutan internasional, yang tidak dapat memenuhi permintaan pasar domestik dan luar negeri dan harus dikejar.
4. Kesimpulan
Ekstrusi presisi khusus aluminium dan paduan aluminium (profil dan pipa) memiliki bentuk yang kompleks, ketebalan dinding tipis, toleransi dimensi, serta persyaratan akurasi bentuk dan posisi yang sangat tinggi. Kandungan teknisnya tinggi, sehingga sulit untuk diproduksi dengan material berkualitas tinggi dan halus. Material ini merupakan material kunci yang sangat penting bagi perekonomian dan pertahanan nasional. Jangkauan penggunaannya sangat luas, dan prospek pengembangan material ini menjanjikan. Produksi produk ini memiliki persyaratan khusus untuk billet, perkakas, peralatan ekstrusi, dan proses ekstrusi. Serangkaian masalah teknis utama harus dipecahkan untuk mendapatkan produk unggulan dalam batch.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminum
Waktu posting: 07-Apr-2024
