압력을 받는 상황: 알루미늄 압출재 제작 방법

언제든지 여러 프로젝트가 진행 중일 가능성이 크며, 이는 물론 다양한 단계의 방치를 의미합니다. 나의 현재 큰 프로젝트는 T-슬롯 압출 알루미늄 프로파일과 같이 실제 해커의 신뢰를 받는 일부 재료를 사용할 기회를 마침내 얻은 것 같은 프로젝트입니다. 우리 모두는 80/20이 자신들의 버전이라고 부르기를 좋아하는 "산업 설치자 세트"를 본 적이 있습니다. 그리고 우리 모두는 CNC 기계부터 무역 박람회 디스플레이에 이르기까지, 그리고 팬데믹 시대에 가끔 소매점의 재채기 경비원으로 사용되는 멋진 프로젝트를 보았습니다.

알루미늄 T-슬롯 프로파일은 강력하고 가벼우며 다양한 패스너와 쉽게 연결되고 필요에 따라 무한히 구성 및 재구성이 가능해 작업하기 매우 좋습니다. 결코 저렴하지는 않지만 절약된 제작 시간을 고려하면 프로젝트에 필요한 사양을 지정하는 것이 순 이익이 될 수 있습니다. 그래도 내 지갑에 타격이 예상됨에 따라 더 저렴한 대안을 찾고 있습니다.

나의 탐험은 나를 어리둥절할 정도로 풍부한 알루미늄 압출의 세계로 이끌었습니다. 맥주, 탄산음료 캔과 같은 일상적인 품목을 제외하더라도 지금 당장은 압출 알루미늄 제품에 둘러싸여 있을 것입니다. 컴퓨터 방열판부터 창틀, 스크린 도어를 구성하는 부품까지 모든 것이 압출 알루미늄으로 만들어집니다. 그렇다면 이 유비쿼터스 물건은 정확히 어떻게 만들어지는 걸까요?

알루미늄을 압출하는 기본 공정은 겉보기에 3D 프린터에서 사용하는 압출 공정만큼 이해하기 쉽습니다. 즉, 재료를 가열하고 원하는 모양과 크기의 다이에 밀어넣는 것입니다. 그러나 PLA가 거대한 알루미늄 통나무로 교체되고 Bowden 케이블과 스테퍼 모터가 거대한 유압 램으로 교체되면 세부 사항이 기본 개념의 단순성을 빠르게 흐리게 합니다.

다이 설계는 아마도 압출 공정에서 가장 중요한 부분일 것입니다. 다이는 고온에서 엄청난 힘을 견뎌야 하며, 그러는 동안 치수 안정성을 유지해야 합니다. 압출 다이는 직경이 최대 1미터 이상이지만 일반적으로 약 30cm인 공구강의 둥근 막대로 시작됩니다. 다이는 일반적으로 직경에 비해 프로파일이 상당히 얇습니다. 알루미늄이 다이를 통과할 때 걸리는 경로가 길어질수록 마찰이 커지기 때문입니다. 더 많은 마찰은 더 많은 힘을 의미하며 이는 더 큰 프레스, 더 많은 다이 마모 및 일반적으로 더 높은 비용을 의미합니다.

다이는 일반적으로 숙련된 다이 설계 엔지니어와 기계 기술자를 고용하는 전문 제조업체에서 제작됩니다. 디자인을 다이로 바꾸는 과정은 일반적으로 CNC 선반에서 블랭크를 황삭하는 것부터 시작하여 일련의 CNC 밀링 작업으로 진행됩니다. 방전 가공(EDM)은 매끄러운 마감을 제공하는 데 필요한 미세한 세부 사항을 얻고, 다이를 통과하는 알루미늄의 흐름을 제어하는 ​​데 필요한 정밀한 형상을 얻기 위해 광범위하게 사용됩니다.

대부분의 압출에는 파이프의 루멘과 같은 하나 이상의 빈 챔버가 있거나 80/20 프로파일의 경우 T 슬롯과 중앙 보어의 네거티브 공간이 있습니다. 다이는 연화된 금속의 유입 흐름에 다이의 일부가 "떠다니도록" 요구하는 기능을 생성해야 합니다. 다이메이커는 다이의 상류 부분에 있는 공간을 연결하는 암에 이러한 기능을 매달아 이를 수행합니다. 이러한 암의 모양과 표면 마감은 금속이 암 주위로 흐르고 서로 결합하여 완제품의 약화로 이어질 수 있는 빈 공간 없이 부드럽고 연속적인 재료 흐름을 생성하도록 신중하게 설계되어야 합니다.

유동하는 금속에 의해 가해지는 유체역학적 힘을 주의 깊게 고려하는 것도 다이 설계에 중요합니다. 다이의 출구 쪽은 완성된 압출의 크기와 모양과 거의 정확히 일치하지만 입구 쪽은 전혀 다릅니다. 일부 추정에 따르면 알루미늄을 압출하는 동안 사용되는 에너지의 절반은 금속과 다이 사이의 마찰을 극복하는 데 사용되므로 이러한 힘을 줄이기 위해 수행할 수 있는 모든 것은 은행에 있는 돈과 같습니다. 다이의 입구는 들어오는 금속이 가능한 한 부드럽고 쉽게 최종 모양으로 향하도록 설계되어야 하며, 이는 다이 설계자가 다이 폭에 걸쳐 매우 관대한 구배 각도를 포함하는 이유 중 하나입니다.