Test SEO

Отклонения на любом этапе - от литья заготовки до охлаждения после прессования - могут привести к нарушению геометрии или снижению механических свойств. Поэтому понимание технологии критически важно для специалистов, отвечающих за выбор материалов и надежность конечных конструкций.

В статье вы узнаете:

• Определение алюминиевого профиля и его классификацию;
• Как производят алюминиевый профиль: полный цикл производства - от подготовки сырья до упаковки готовой продукции;
• Как устроена производственная линия: принципы работы экструзионного оборудования и вспомогательных линий (нагрева, охлаждения, термообработки);
• Как осуществляется контроль качества;
• Где применяются и как выглядят разные виды алюминиевого профиля.

Технология производства

Экструзия - наиболее распространённый и технологически отработанный метод производства алюминиевого профиля, обеспечивающий высокую точность геометрии, стабильность свойств и возможность реализации сложных конструктивных решений.

Суть процесса заключается в выдавливании алюминиевой заготовки, разогретой до температуры 480-530 °C, через формообразующий инструмент - матрицу, - которая задаёт поперечное сечение профиля. Благодаря контролю температурных режимов, скорости прессования и последующей термообработки достигается необходимый баланс механической прочности, коррозионной стойкости и эксплуатационной долговечности готовой продукции.

Далее более детально разберем каждый из этапов производства - от поставки алюминиевых заготовок до упаковки и маркировки готовых профилей.

Подготовка сырья

Основой для производства алюминиевого профиля выступают цилиндрические заготовки — так называемые блюмы или чушки, — которые изготавливаются в плавильно-литейном цехе под строгим контролем химического состава и структуры материала.
Готовые заготовки проходят контроль геометрии, массы и качества поверхности, после чего направляются на следующий этап — термомеханическую подготовку, где им придаются необходимые физико-механические свойства, обеспечивающие стабильность и предсказуемость поведения материала в процессе экструзии.

Этот этап включает в себя 2 ключевые технологии:

1. Торцовка — это процесс резки, фрезеровки, обдирки заготовки из алюминия с целью удаления поверхностных дефектов. Это обеспечивает готовность болванки к прессованию.

2. Гомогенизация — термическая обработка при температуре 500–580°C на протяжении 4–12 часов с последующим контролируемым охлаждением, которая осуществляется с целью придания алюминию однородной структуры. На этом этапе выравнивается концентрация легирующих веществ и уменьшается внутренняя напряженность металла, благодаря чему:

• Повышается пластичность и стабильность;
• Улучшаются механические свойства и поверхность готового профиля;
• Минимизируется риск появления трещин и повреждений в процессе экструзии.

Контроль качества:

1. Входной контроль сырья

Проверяется:

• Химический состав алюминиевого лома, первичного алюминия и легирующих добавок;
• Чистота (отсутствие масел, влаги, посторонних включений).

2. Контроль на этапе литья заготовок

Проверяется:

• Химический состав расплава;
• Отсутствие газов и шлака;
• Геометрия и поверхность заготовки.

Теперь, когда алюминиевые заготовки получили нужные свойства и готовы к последующей обработке, начинается ключевой этап — экструзия.

Экструзия

Экструзия — это ключевой этап, именно на нем алюминиевые заготовки превращаются в профильные изделия с необходимой формой поперечного сечения.

Этапы

1. Нагрев заготовки. Перед экструзией каждая заготовка нагревается до определенной температуры — диапазон от 480 до 530 °C. Конкретные параметры подбираются с учетом марки сплава заготовки.

Цель этапа: снизить риск появления трещин и повреждений, увеличить пластичность алюминия.

2. Нагрев матриц. Матрица предварительно нагревается до 420–470 °C.

Цель этапа: Снизить эффект термического шока при первом контакте горячей заготовки с матрицей. Это увеличивает износостойкость и долговечность матрицы.

3. Экструзия. Гидравлический пресс с усилием от 500 до 10000 и более тонн продавливает нагретую заготовку через матрицу. Стоит отметить, что существует 2 метода прессования:

• Прямая экструзия (популярное решение) — заготовка неподвижна (удерживается в контейнере), а пресс-шток движется, выдавливая металл через неподвижную матрицу. Алюминий течёт в том же направлении, что и движение штока.
• Обратная экструзия — заготовка неподвижна, матрица движется под усилием пресса к заготовке, пропуская металл через себя.

Во втором варианте трение между контейнером, в котором находится заготовка, и самой заготовкой снижается, поэтому требуется меньшее усилие пресса — на 15–30%. Поверхность готового профиля лучше в сравнении с прямым методом, но есть ключевой недостаток, из-за которого первый вариант остается самым популярным и востребованным. Это:

• Ограничение по длине и сложности профиля — производство теряет гибкость, а следственно ассортимент готовой продукции уменьшается.

К тому же, оборудование для обратного прессования более сложное с технической точки зрения — возрастает риск поломок и простоя.

Важная особенность производства: первые 100–500 мм алюминиевого профиля обрезаются и не идут в продажу. Это необходимо для сохранения высокого качества всей продукции и связано с тем, что в начале прессования нагретый металл неравномерно распределяется в контейнере и на выходе из матрицы.

Контроль качества:

1. Контроль перед прессованием

Проверяется:

• Температура заготовки (ИК-пирометры, ±5 °C);
• Температура матрицы;
• Состояние матрицы (износ, чистота).

Цель:

• Обеспечить стабильное течение металла;
• Предотвратить дефекты поверхности (рябь, царапины).

2. Контроль непосредственно после прессования

Параметры:

• Поверхность профиля — отсутствие царапин, ряби, окислов;
• Температура выхода (для корректного охлаждения);
• Удаление выброса (первые 100–500 мм — в брак).

Охлаждение и выравнивание

Охлаждение алюминиевого профиля после экструзии — критически важный этап, оказывающий влияние на микроструктуру, механические свойства и геометрическую стабильность готовой продукции. Охлаждение помогает:

• Придать металлу необходимую жесткость и твердость;
• Предотвратить коробление и искажение сечения;
• Подготовить профиль к выравниванию, термообработке и резке.

Виды охлаждения

Исходя из целей использования готовой продукции, охлаждение может осуществляться в соответствии с 2 технологиями:

1. Естественное (медленное) охлаждение — применяется для нетермоупрочняемых сплавов. Процесс остывания происходит естественным путем со скоростью 10–30 °C/мин.

Ключевой момент: при естественном охлаждении механические свойства алюминиевого профиля формируются в процессе прессования и зависят от степени деформации.

2. Ускоренное (принудительное) охлаждение — используется для подготовки термоупрочняемых сплавов Т5 и Т6 к дальнейшей обработке.

Методы:

• Воздушное охлаждение с обдувом, осуществляется с помощью вентиляторов или воздушных ножей (более продвинутый аналог вентилятору, который под давлением подает воздух через узкие щелевые сопла). Это самый распространенный способ охлаждения алюминиевого профиля.
• Туманное охлаждение — это высокоточный метод ускоренного охлаждения алюминиевых профилей после экструзии, применяемый для массивных, толстостенных или сложных сечений, где обычного воздушного обдува недостаточно для обеспечения требуемой скорости охлаждения. В 3–5 раз эффективнее воздушного охлаждения.

Стоит отметить, что ранее существовал еще один метод ускоренного охлаждения — водяной. Но ввиду своих негативных качеств, а именно высокого риска появления коробления, трещин и искажения сечения, он остался в прошлом и сейчас практически не используется.

Сравнение воздушного и туманного охлаждения

Выравнивание

Процесс выравнивания алюминиевого профиля после охлаждения — обязательный этап в производстве прессованных профилей, обеспечивающий соответствие геометрическим допускам.

Ключевая задача выравнивания — устранение остаточного напряжения, оставшегося после охлаждения.

Если не убрать напряжения, могут возникнуть неприятные последствия, а именно:

• Изгиб (коробление);
• Скручивание;
• Волнистость;
• Локальные искажения сечения.

Методы выравнивания

Существуют 2 основных метода выравнивания:

1. Растяжение на натяжной машине

Принцип работы:

• Профиль зажимается в челюстях натяжной машины;
• Подвергается пластической деформации растяжением на 0.5–2 % от длины;
• Это «выпрямляет» металл, снимая внутренние напряжения и фиксируя прямолинейную форму.

Оборудование:

• Гидравлическая натяжная машина;
• Системы захвата.

2. Правка на роликовых станах

Применяется:

• Для тонкостенных и полых профилей, у которых растяжение может деформировать сечение;
• Для длинномерных профилей в массовом производстве;
• В автоматизированных линиях, где важна высокая скорость обработки;
• Когда профиль имеет пазы, отверстия или другие элементы, мешающие надёжному зажиму в натяжной машине.

Принцип работы:

• Профиль пропускается через систему регулируемых правильных роликов;
• Ролики создают контрнапряжения, компенсирующие изгиб.

Недостатки:

• Требует точной настройки оборудования — при ошибке возможны вмятины на тонких стенках;
• Менее эффективна для устранения скручивания (торсионных деформаций), особенно без специальных оснасток.

Термическая обработка — только для термоупрочняемых сплавов

Термическая обработка алюминиевых профилей — это контролируемое нагревание и охлаждение готового прессованного изделия с целью улучшения его механических свойств. Термообработка помогает:

• Увеличить прочность профиля в 1,5–2 раза. Это происходит благодаря образованию мелких частиц интерметаллида Mg₂Si.
• Зафиксировать внутреннюю структуру профиля. Это исключает риск изменения или потери свойств ввиду естественного старения.
• Подготовить профили для последующей обработки. Благодаря термическому воздействию алюминий приобретает равномерную твердость, обеспечивая положительные условия для сверления, фрезерования, анодирования и сборки с использованием сжатия, заклепок.
• Обеспечить соответствие требованиям ГОСТ.

Виды термической обработки

1. Состояние Т5 — искусственное старение после экструзии

Подходит для сплавов:

• АД31 (6063 по международным стандартам);
• АД33 (6060 по международным стандартам);
• АД35 (6005A по международным стандартам).

Технология:

• Ускоренное охлаждение профиля воздушным методом;
• Искусственное старение под воздействием высокой температуры (170–185 °C) в течение 4–8 часов.

Состояние Т6 — искусственное старение в сочетании с закалкой

Закалка — это очень быстрое охлаждение из высокотемпературной области (500–530 °C) с целью:

• “Заморозить” атомы легирующих элементов в пересыщенном твердом растворе, чтобы предотвратить их выпадение в виде крупных частиц при медленном охлаждении.

Это подготовительный этап перед искусственным старением. Если его пропустить, то появляется риск, что магний и кремний выпадут в крупные частицы и не смогут участвовать в упрочнении металла.

Подходит для сплавов:

• АД33 (6060 по международным стандартам);
• АД35 (6005A по международным стандартам).

Технология:

• Ускоренное охлаждение профиля туманным методом для получения эффекта закалки;
• Выдержка при комнатной температуре на протяжении 4–6 часов;
• Искусственное старение при температуре 160–185 °C в течение 6–10 часов.

Что происходит с металлом?
Эффективное упрочнение за счет оптимального распределения упрочняющих фаз (Mg, Si), ввиду их правильной закалки и длительного нахождения под нагревом.

Резка, маркировка и упаковка

Резка, маркировка и упаковка — заключительный этап производства, после которого алюминиевый профиль приобретает товарный вид и может использоваться для продажи или конечного назначения.

Резка

Алюминиевый экструзионный профиль нарезается на стандартные длины:

• 3 метра;
• 4 метра;
• 6 метров.

Для этого используется специальное оборудование:

• Автоматические термопильные станки (точность ±1–2 мм);
• Стационарные пилы с ЧПУ (точность ±0.5 мм и выше).

Параметры резки:

• Скорость подачи и вращения диска — подбираются под сплав и сечение;
• Охлаждение при необходимости — предотвращает перегрев и оплавление кромки (особенно важно для анодированных профилей);
• Удаление заусенцев — автоматическими щетками или пневмосистемами.

Маркировка

После нарезания каждый профиль проходит этап маркировки. Она наносится с помощью несмываемой краски, лазера или самоклеящейся этикетки.

Что указывается при маркировке прессованных алюминиевых профилей?

Выдержка из ГОСТ 8617-2025

Упаковка

Цели упаковки:

• Защитить поверхность от повреждений при хранении и транспортировке;
• Упростить погрузку/разгрузку и складскую обработку.

Типы упаковки

Важно: грузовые места также требуют маркировки!

“9.8 Транспортная маркировка грузовых мест — по ГОСТ 14192 с дополнительными надписями:
- наименование полуфабриката;
- марка сплава;
- состояние материала и вид прочности;
- номер или шифр профиля;
- номер партии.”

Выдержка из ГОСТ 8617-2025

Преимущества метода прессования

1. Высокая геометрическая свобода

• Возможность изготовления сложных сечений любой конфигурации — от простых уголков до многокамерных фасадных профилей с уплотнительными камерами.

2. Отличное соотношение прочности и массы

• Алюминий в состоянии Т5/Т6 обеспечивает высокую удельную прочность (прочность/вес).
• Возможность оптимизации сечения (ребра жесткости, переменная толщина стенок) — максимум жесткости при минимуме материала.

3. Высокая точность и повторяемость

• Современные производства обеспечивают высокую точность, соответствующую требованиям ГОСТ.

4. Экономичность при средних и крупных партиях

• После изготовления матрицы (инструмента) себестоимость единицы продукции минимальна.
• Низкие отходы: возвраты (обрезь) — до 95% идут в переплавку.
• Энергоэффективность по сравнению с литьем или механической обработкой из заготовки.

5. Материальная эффективность

• Алюминий не теряет свойств при переработке — 100% вторичного использования.

6. Скорость вывода новых изделий на рынок

• Изготовление матрицы в среднем — от 5 до 20 дней.
• В отличие от литья или штамповки, не требует сложной оснастки — достаточно одной матрицы.

Какое оборудование необходимо для производства алюминиевых профилей?

1. Плавильно-литейная установка

• Индукционные или газовые плавильные печи;
• Установка рафинирования (рафинаж расплава);
• Литьё заготовок — литьевая машина непрерывного или полунепрерывного литья (DC-литьё);
• Оборудование для торцовки и гомогенизации.

2. Линия нагрева заготовок

• Индукционные нагреватели — современное решение;
• Газовые печи — используется реже, на устаревших линиях.

3. Гидравлический экструзионный пресс

• Пресс усилием от 500 до 10000 тонн и более;
• Контейнер, пуансон, матрицедержатель;
• Система подачи графитовой или керамической смазки на матрицу.

4. Система охлаждения и выравнивания

• Охлаждающая дорожка (10–60 м) с вентиляторами, воздушными ножами или форсунками туманного охлаждения;
• Устройство выравнивания — натяжная машина или правильные ролики.

5. Термическая линия

• Печи искусственного старения (160–200 °C, с ПЛК-управлением).

6. Обрезное, маркировочное и упаковочное оборудование

• Автоматический термопильный станок или стационарная пила с ЧПУ;
• Система нанесения маркировки;
• Упаковочная линия: стяжные станки, подъемники, оборудование для пленки/картона.

Классификация прессованных профилей из алюминия

В соответствии с ГОСТ 8617-2025 алюминиевые профили, изготовленные способом экструзии подразделяются:

а) По типу:

• Сплошные — площадью поперечного сечения до 200 см² и диаметром описанной окружности до 450 мм;
• Полые — площадью поперечного сечения до 95 см² и диаметром описанной окружности до 450 мм;

Примечание — По согласованию между изготовителем и потребителем для полых профилей допускается диаметр описанной окружности до 700 мм.

б) По состоянию материала:

• без термической обработки (горячепрессованные) — обозначаются маркой алюминия или алюминиевого сплава без дополнительных знаков;
• отожженные — М, О;
• закаленные и естественно состаренные — Т, Т3, Т4;
• закаленные и искусственно состаренные — Т1, Т6;
• закаленные и искусственно состаренные повышенной прочности — Т1(22), Т1(25), Т66;
• неполностью закаленные и искусственно состаренные¹⁾ — Т5;
• закаленные и искусственно перестаренные с максимальным перестариванием — Т73.

Примечание — состояния О, Т3, Т4, Т5, Т6, Т66 и Т73 аналогичны состояниям, указанным в [1].

в) По виду прочности:

• на профили нормальной прочности — обозначаются маркой сплава и состояния материала без дополнительных знаков;
• повышенной прочности — ПП.

г) По назначению:

• на профили общего назначения;
• электротехнического назначения.

¹⁾ Примечание к пункту 6: «неполностью закаленные» — уточнение, что закалка может быть не доведена до полной (например, при толстостенных профилях), но старение всё равно даёт требуемые свойства.

Выдержка из ГОСТ 8617-2025

Если немного отойти от ГОСТ, можно выделить еще 2 типа классификации:

По конструкции сечения:

• Открытые;
• Замкнутые;
• Комбинированные.

По типу поверхности:

• Без покрытия;
• С защитно-декоративным покрытием (анодирование, порошковая покраска).

Где применяют алюминиевый профиль?

Строительство и архитектура:

• Оконные и дверные системы;
• Фасадные и витринные конструкции;
• Навесные и светопрозрачные кровли;
• Ограждения, перила, лестничные элементы.

Машиностроение и промышленное оборудование:

• Каркасы станков, конвейеров, роботизированных модулей;
• Направляющие и несущие элементы автоматических линий;
• Корпуса и рамы для электрооборудования, щитов, шкафов управления.

Транспорт:

• Конструкции кузовов легковых и коммерческих автомобилей;
• Элементы салонов и кузовов железнодорожного подвижного состава;
• Компоненты электромобилей (батарейные модули, рамы).

Энергетика и электротехника:

• Шинные сборки и токопроводящие профили;
• Опорные конструкции для солнечных панелей;
• Корпуса распределительных устройств и трансформаторов.

Холодильное и торговое оборудование:

• Каркасы холодильных витрин, морозильных камер;
• Стеллажи, витрины, выставочные конструкции.

Почему алюминиевый профиль — надёжное решение для промышленности?

Производство алюминиевых прессованных профилей — это высокотехнологичный, контролируемый процесс, в котором каждый этап — от плавки и гомогенизации до экструзии, охлаждения, термообработки и выравнивания — напрямую влияет на качество готовой продукции. Благодаря точности прессования и строгому соблюдению режимов термической обработки, алюминиевые профили обеспечивают стабильные механические свойства, геометрическую точность и долговечность. Это делает их надежным и экономически эффективным решением для строительства, промышленности и транспорта.