多孔質金型アルミプロファイル押出の生産効率を向上させる方法

1 はじめに

アルミニウム産業の急速な発展とアルミニウム押出機の生産能力の継続的な増加に伴い、多孔質アルミ押出技術が登場しました。多孔質アルミ押出は、押出成形の生産効率を大幅に向上させる一方で、金型設計と押出成形プロセスに対する技術的要求も高まっています。

2 押出プロセス

押出プロセスが多孔質金型アルミニウム押出の生産効率に与える影響は、主にブランク温度、金型温度、出口温度の 3 つの側面の制御に反映されます。

2.1 ブランク温度

ブランク温度の均一性は、押出量に大きな影響を与えます。実際の生産においては、表面が変色しやすい押出機は、一般的にマルチブランク炉を用いて加熱されます。マルチブランク炉は、断熱性に優れ、より均一で徹底したブランク加熱を実現します。また、高効率を確保するため、「低温高速」方式が採用されることが多くなります。この場合、ブランク温度と出口温度は押出速度に厳密に一致させる必要があり、押出圧力の変化やブランク表面の状態を考慮した設定が必要です。ブランク温度の設定は実際の生産条件によって異なりますが、一般的な目安として、ポーラスモールド押出の場合、ブランク温度は通常420～450℃に保たれ、フラットダイの場合はスプリットダイよりも10～20℃高く設定されます。

2.2 金型温度

現場での生産経験に基づき、金型温度は420～450℃に維持する必要があります。加熱時間が長すぎると、運転中に金型が浸食される可能性があります。さらに、加熱中は金型を適切に配置することが重要です。金型は互いに密集させすぎず、間隔を空けてください。成形炉の空気出口を塞いだり、不適切な配置をしたりすると、加熱ムラや押出品質のばらつきにつながる可能性があります。

3つのカビの要因

金型設計、金型加工、そして金型メンテナンスは、押出成形において極めて重要であり、製品の表面品質、寸法精度、そして生産効率に直接影響を及ぼします。生産現場の実践と金型設計の共有経験に基づき、これらの側面を分析してみましょう。

3.1 金型設計

金型は製品成形の基盤であり、製品の形状、寸法精度、表面品質、材料特性を決定する上で重要な役割を果たします。高い表面品質が求められる多孔質金型プロファイルの場合、分流穴の数を減らし、分流ブリッジの配置を最適化してプロファイルの主要な装飾面を避けることで、表面品質を向上させることができます。さらに、平型ダイの場合、逆流ピット設計を採用することで、ダイキャビティへの均一な金属流入口を確保できます。

3.2 金型加工

金型加工においては、ブリッジ部における金属流動抵抗を最小限に抑えることが極めて重要です。分流ブリッジを滑らかにフライス加工することで、分流ブリッジの位置精度が確保され、均一な金属流動が得られます。太陽光パネルのように、表面品質が求められる形状の場合は、良好な溶接結果を得るために、溶接チャンバーの高さを上げるか、二次溶接工程の使用を検討してください。

3.3 金型メンテナンス

定期的な金型メンテナンスも同様に重要です。金型の研磨と窒素化メンテナンスを実施することで、金型の作業領域における硬度の不均一化などの問題を防ぐことができます。

4 ブランクの品質

ブランクの品質は、製品の表面品質、押出効率、そして金型の損傷に重大な影響を与えます。品質の低いブランクは、溝、酸化による変色、金型寿命の低下といった品質問題を引き起こす可能性があります。ブランクの品質には、適切な組成と成分の均一性が含まれ、これらはいずれも押出量と表面品質に直接影響します。

4.1 コンポジション構成

太陽光パネルのプロファイルを例に挙げると、多孔質成形押出用の特殊合金6063において、Si、Mg、Feの適切な組成は、機械的特性を損なうことなく理想的な表面品質を実現するために不可欠です。SiとMgの総量と割合は極めて重要であり、長年の製造経験に基づくと、Si+Mgを0.82～0.90%の範囲に維持することが、望ましい表面品質を得るのに適しています。

太陽光パネル用不適合ブランクの分析において、微量元素および不純物が不安定であったり、基準値を超えていたりすることが判明し、表面品質に重大な影響を与えています。溶解工程における合金化工程では、微量元素の不安定化や過剰添加を避けるため、元素添加を慎重に行う必要があります。業界の廃棄物分類では、押出成形廃棄物には端材や母材などの一次廃棄物が含まれ、二次廃棄物には酸化や粉体塗装などの工程後処理廃棄物が含まれ、断熱材は三次廃棄物に分類されます。酸化処理されたプロファイルには専用のブランクを使用する必要があり、材料が十分であれば、通常は廃棄物は添加されません。

4.2 ブランク製造工程

高品質のブランクを得るには、窒素パージ時間とアルミニウムの沈降時間に関するプロセス要件を厳守することが不可欠です。合金元素は通常、ブロック状で添加され、溶解を促進するために十分に混合されます。適切な混合により、合金元素の局所的な高濃度領域の形成を防ぎます。

結論

アルミニウム合金は、新エネルギー車（NEV）において、車体、エンジン、ホイールなどの構造部品や部材に広く使用されています。自動車業界におけるアルミニウム合金の使用増加は、エネルギー効率と環境持続可能性への要求、そしてアルミニウム合金技術の進歩によって推進されています。多数の内部穴と高い機械性能が求められるアルミニウム製バッテリートレイなど、高い表面品質が求められるプロファイルの場合、多孔質成形の押出効率を向上させることは、エネルギー変換の分野で企業が成功を収めるために不可欠です。

MAT AluminumのMay Jiangによる編集