Este guia de projeto de extrusões de alumínio aborda as regras que determinam se uma perfil personalizado pode ser barato e fácil de operar ou caro e propenso a ser descartado. A maioria desses fatores se resume à uniformidade com que o alumínio aquecido pode fluir através de uma matriz de aço.
Resumindo: mantenha o perfil dentro de um pequeno círculo circunscrito, mantenha as paredes o mais uniformes possível, arredonde todos os cantos, evite canais profundos e estreitos e use o 6063, a menos que precise da resistência do 6061. Em seguida, indique apenas as dimensões que realmente importam, pois tolerâncias restritas em todas as características aumentam o custo sem melhorar a peça.
Comece pelo círculo circunscrito
O diâmetro do círculo circunscrito (CCD) é o menor círculo que circunscreve toda a seção transversal. Ele determina qual prensa e qual tamanho de matriz podem ser utilizados para a produção do seu perfil, o que o torna o primeiro valor a ser verificado em qualquer projeto de extrusão.
As orientações do Conselho de Extrusoras de Alumínio indicam que a maioria dos perfis se enquadra em um círculo circunscrito de 12 polegadas. As extrusões são mais econômicas quando têm entre 1 e 10 polegadas, e os perfis com menos de 8 polegadas custam significativamente menos. Essas mesmas orientações favorecem perfis com peso igual ou inferior a 3 libras por pé.
| Tamanho do perfil | Orientação |
|---|---|
| Círculo circunscrito | A maioria dos perfis tem menos de 12 polegadas |
| Gama mais econômica | As extrusões são mais econômicas quando têm comprimento entre 1 e 10 polegadas |
| Menos de 8 polegadas | Os perfis custam bem menos |
| Peso | São preferidos perfis com peso igual ou inferior a 3 libras por pé |
Calcule o peso com antecedência
É possível estimar o peso antecipadamente. Multiplique a área da seção transversal em polegadas quadradas pela densidade da liga e por 12. Para a liga 6061, com densidade de aproximadamente 0,0975 lb/in³, um perfil de 2,5 in² pesa cerca de 2,9 lb/ft.
Regras básicas de perfil neste guia de projeto de extrusões de alumínio
Essas regras de projeto de extrusão são as que mais afetam a vida útil da matriz e o desperdício.
| Regra | Diretriz |
|---|---|
| Espessura da parede | Mantenha as paredes adjacentes com espessuras semelhantes; faça as transições de forma gradual |
| Cantos internos | Raio de pelo menos 0,015 pol. |
| Cantos externos | Raio de pelo menos 0,020 pol. |
| Relação entre a profundidade e a largura do canal | 3:1 ou menos |
| Simetria | Distribua a massa ao redor do centro, sempre que possível |
| Cavidades | Use apenas quando a função precisar de uma seção fechada |
Paredes uniformes
Paredes uniformes. O metal flui mais rapidamente por seções espessas do que por seções finas. Grandes diferenças causam distorção, torção e estrias na superfície. Nos pontos em que a espessura precisar mudar, faça uma transição suave com um raio generoso.
Cantos arredondados
Cantos arredondados. Cantos agudos concentram a tensão na matriz e na peça. Adicione raios em todos os pontos, a menos que uma peça de acoplamento precise de um canto interno agudo. Nesse caso, um alívio em forma de “osso de cachorro” mantém o encaixe preciso sem a necessidade de um recurso agudo na matriz.
Proporção da língua
Proporção da lingueta. Um canal profundo e estreito requer uma lingueta longa e fina de aço para matrizes para ser formado. Essa lingueta pode se desviar ou quebrar. Alargue a abertura, reduza a profundidade ou adicione um raio na raiz.
Cavidades
Formatos ocos. Os formatos ocos e semi-ocos exigem matrizes mais complexas do que os formatos sólidos. Eles valem a pena pela rigidez e pelos canais para parafusos, mas verifique se um perfil aberto seria suficiente para o trabalho.
Como projetar ranhuras em T, saliências para parafusos e aletas?
É nas características funcionais que ocorre a maior parte das alterações no projeto de extrusão.
Ranhuras em T
As ranhuras em T devem ter gargantas abertas e arredondadas, para que a seção da matriz que as forma não seja uma lingueta frágil. Verifique se a ranhura é compatível com o fixador que você utilizará.
Saliências para parafusos
Os ressaltos de parafuso formados como canais abertos em forma de C são mais fáceis de extrudar do que os ressaltos fechados. Dimensione-os de acordo com o parafuso de formação de rosca.
Aletas do dissipador de calor
As aletas do dissipador de calor são limitadas pela relação entre a altura da aleta e o espaço entre elas. Aletas altas com espaços estreitos exigem uma extrusora potente; portanto, verifique isso antes de confirmar o pedido.
Costelas
As nervuras reforçam as paredes finas e reduzem a torção em seções largas e planas.
Qual liga e tempero você deve escolher?
O 6063 é a opção padrão para perfis de extrusão de alumínio personalizados com formas complexas e superfícies visíveis. Ele é fácil de extrudar e apresenta bom desempenho na anodização. O 6061 é mais resistente e é utilizado para peças estruturais, mas é mais difícil de passar por matrizes complexas. Recomendamos o 6063-T5, a menos que um caso de carga comprove a necessidade do 6061-T6, pois as vantagens em termos de custo e acabamento geralmente superam a diferença de resistência.
| Liga | Ideal para | Notas |
|---|---|---|
| 6063 | Formas complexas e superfícies visíveis | Opção padrão; é fácil de extrudar e apresenta boa anodização; utilize 6063-T5, a menos que um caso de carga indique o contrário |
| 6061 | Peças estruturais | Mais resistente que o 6063, mas mais difícil de passar por matrizes complexas; use o 6061-T6 quando for necessária maior resistência |
| 6082 | Peças estruturais | Opção estrutural robusta, frequentemente utilizada na Europa |
Tolerâncias: o que especificar e o que deixar como está
As tolerâncias padrão para extrusão nos Estados Unidos são definidas pela norma ANSI H35.2, publicada pela Aluminum Association, e os requisitos de material pela norma ASTM B221. Essas tolerâncias variam de acordo com a liga, o CCD e o tipo de característica; portanto, verifique as tabelas atualizadas.
É possível definir tolerâncias mais apertadas do que as padrão, mas cada especificação mais restrita implica em mais ajustes na matriz, mais inspeções e mais refugo. Indique apenas as dimensões que se encaixam com outras peças.
| Decisão | Orientação |
|---|---|
| Tolerâncias padrão | Seguir a norma ANSI H35.2; as tolerâncias variam de acordo com a liga, o CCD e o tipo de característica |
| Mais apertado do que o padrão | É possível, mas cada tolerância apertada implica ajuste do molde, inspeção e material rejeitado |
| Recursos muito avançados | Processar após a extrusão, em vez de mantê-los na matriz |
| Quais dimensões devem ser destacadas | Apenas as dimensões que se encaixam com outras peças |
Projetar levando em conta a usinagem e o acabamento subsequentes
A maioria das extrusões é cortada, perfurada ou usinada posteriormente. Um erro comum no projeto de extrusões é incluir na matriz elementos que são mais baratos de usinar. Furos rosqueados, furos transversais, furos estreitos e cavidades devem ser incluídos em uma Operação de usinagem CNC, e não o perfil.
Deixe um pouco de material de reserva nas faces que serão usinadas. Se a peça for anodizada, lembre-se de que o revestimento aumenta a espessura e altera ligeiramente a cor entre as diferentes ligas. Nossas observações sobre a anodização preta de peças de alumínio e os acabamentos de superfície que oferecemos abordam as opções disponíveis. Para caixas, consulte nosso guia de projeto de caixas de alumínio.
O que enviar junto com uma solicitação de orçamento
Um pacote completo agiliza a elaboração de cotações para perfis de extrusão de alumínio personalizados:
| Item | O que incluir |
|---|---|
| Desenho de perfil e modelo 3D | Desenho em DXF e modelo 3D do perfil |
| Liga e temperamento | Liga e estado de endurecimento, por exemplo, 6063-T5 ou 6061-T6 |
| Comprimento de corte | Comprimento de corte e tolerância de comprimento |
| Concluir | Fresado, anodizado ou com revestimento em pó |
| Dimensões críticas | Marque as dimensões críticas no desenho |
| Operações secundárias | Liste todas as operações necessárias após a extrusão |
| Volume anual | Volume anual previsto |
Perguntas frequentes
Qual é a espessura mínima da parede de uma extrusão de alumínio?
Não existe um valor mínimo único. Isso depende da liga, do formato do perfil e do tamanho do círculo circunscrito; perfis maiores exigem paredes mais espessas. Ligas de fácil usinagem, como a 6063, permitem paredes mais finas do que a 6061. Solicite a tabela de espessuras à sua extrusora com antecedência, antes que o restante do perfil seja finalizado.
Qual liga de alumínio é a mais indicada para extrusão?
A liga 6063 é a escolha mais comum, pois é fácil de extrudar, mantém os detalhes e proporciona um bom acabamento anodizado. A liga 6061 é escolhida por oferecer maior resistência em peças estruturais. A liga 6082 é uma opção estrutural resistente, frequentemente utilizada na Europa. Escolha a liga mais fácil de trabalhar que atenda aos requisitos de carga e acabamento.
Quais tolerâncias as extrusões de alumínio podem suportar?
As tolerâncias padrão são definidas pela norma ANSI H35.2 e dependem da liga, do tipo de característica e do tamanho do perfil; portanto, um perfil 6063 pequeno apresenta tolerâncias mais restritas do que um perfil 6061 grande. É possível obter limites mais restritos mediante custo adicional. Características que exigem tolerâncias muito restritas são, geralmente, usinadas após a extrusão.
Como se projeta uma extrusão de alumínio com ranhura em T?
Dê à ranhura uma garganta aberta e arredondada, para que a matriz não forme uma saliência longa e fina. Mantenha as paredes ao redor da ranhura uniformes, dimensione a ranhura de acordo com o fixador ou porca real e adicione raios em todos os cantos internos. Confirme o perfil com sua extrusora antes de encomendar a matriz.
Qual é o diâmetro do círculo circunscrito na extrusão de alumínio?
O diâmetro do círculo circunscrito, ou CCD, é o menor círculo que circunscreve toda a seção transversal de um perfil. Ele determina qual prensa e qual tamanho de matriz podem ser utilizados para a extrusão do perfil; por isso, é o primeiro valor a ser verificado em qualquer projeto de extrusão. De acordo com as orientações do Conselho de Extrusoras de Alumínio, a maioria dos perfis tem menos de 12 polegadas, sendo que as extrusões mais econômicas variam entre 1 e 10 polegadas.
Como utilizar este guia de projeto de extrusões de alumínio em seu próximo perfil
Verifique se o projeto da sua extrusão de alumínio está em conformidade com as regras acima antes de enviá-lo: CCD, espessuras uniformes das paredes, raios, relação de lingueta, liga e tolerâncias. Os valores aqui apresentados servem apenas como orientação geral, e os limites variam de acordo com a extrusora e a prensa; portanto, confirme-os com seu fornecedor. Envie seu perfil para Usinagem XY para uma análise de DFM, ou confira nossos serviços personalizados de extrusão de alumínio para corte, usinagem e acabamento em um único pedido.
