Екструзія

Гаряча екструзія – це процес формування металу для отримання фіксованого профілю поперечного-перерізу шляхом проштовхування нагрітої металевої заготовки через матрицю для отримання потрібної форми. Процес гарячої екструзії здійснюється при температурі, вищій за точку рекристалізації металів, яка зазвичай становить 50-75% від температури плавлення, що робить його більш пластичним і його легше деформувати з меншою силою.

опис

Гаряча екструзія може створювати складні поперечні-перерізи та буде рівномірною по всій довжині екструдованого профілю, а конструкція матриці, коефіцієнт екструзії, температура заготовки, змащення та швидкість екструзії впливатимуть на якість екструзії. Як і будь-який інший процес-формування металу, він класифікується за температурою на гарячу, холодну та теплу екструзію, і процес зазвичай виконується при підвищених температурах, щоб зменшити силу екструзії та покращити пластичність матеріалу. Холодна екструзія означає зниження собівартості виробництва завдяки зменшенню відходів сировини та високій продуктивності.

Extruded Alu Profile

Гаряча екструзія проти холодної екструзії

Гаряча екструзія передбачає виготовлення заготовки вище температури її рекристалізації, і цей процес може покращити механічні властивості заготовки. Під час процесу гарячої екструзії ця гаряча обробка буде штовхати та перерозподіляти матеріал, закриваючи вакансії в розплавленому металевому матеріалі. Тому домішки зазвичай також утворюються в твердих включеннях і розподіляються по всій масі заготовки. Гаряча обробка та екструдований метал розбиває нерегулярні структури та перекристалізує масу матеріалу в більш дрібну деформовану зернисту структуру, і, отже, покращуються механічні властивості деталі, такі як стійкість до ударів, пластичність і характеристики міцності. Більшість металевих екструзій виконується на заготовках, які вже були нагріті при температурі вище точки рекристалізації металів, що робить можливим значну зміну форми. Одним із головних недоліків гарячої обробки металів є окислення, яке відбувається на поверхні гарячої обробки, що призводить до утворення шару оксидної окалини на зовнішніх поверхнях заготовки. Окалина може вплинути на обробку поверхні та точність деталі, а також збільшити тертя та зношування на контактах металу матриці. Гаряча екструзія зазвичай вибирається для більших деталей, які потребують великих змін форми та складнішої геометрії.

Холодна екструзія металу зазвичай використовується для менших деталей, тоншого матеріалу, менш складних форм, більш придатних для обробки матеріалів і виготовлення дискретних екструзій, які створюють одну деталь під час кожної операції. Холодна екструзія має наступні переваги:

√Менша вартість енергії, цей процес не вимагає процесу нагрівання.
√Вища продуктивність
√Немає окислення та накипу, тому може забезпечити кращу якість обробки поверхні.
√Більша геометрична точність
√Кращий ефект на деформаційне зміцнення

Коротше кажучи, ширші металеві матеріали підходять для гарячої екструзії, такі як мідь, алюміній, сталь і сталевий сплав, нержавіюча сталь, свинець і олово тощо, і цей процес більше підходить для більшого розміру. Холодна екструзія – це процес формування металу, що виконується при кімнатній температурі або близько до неї, коли металевий брусок продавлюється через фільєру, щоб створити бажану форму поперечного-перерізу. На відміну від гарячої екструзії, вона виконується при температурі нижче температури рекристалізації матеріалу, і цей процес також відомий як холодне кування або ударна екструзія для виготовлення точних деталей із відмінною обробкою поверхні та покращеними механічними властивостями. Холодна екструзія є дуже важливим процесом для автомобільної, будівельної та інфраструктурної промисловості.

Extrusion Die

Екструзія за допомогою механіки процесу

Процеси екструзії також можна визначити за фізичним розташуванням штока, заготовки та матриці, і нижче наведено класифікацію тополі:

√ Пряма екструзія, яка також називається прямою екструзією, є найпоширенішим методом екструзії. Заготівля поміщається в контейнер, і штовхалка проштовхує її через нерухому матрицю, розташовану на протилежному кінці, і екструдована частина тече в тому ж напрямку, що й рух траверси. Цей процес може створити значне тертя, коли заготовка ковзає по стінці контейнера, і зазвичай потрібна більша сила. Це екструзійне рішення може призвести до невідповідності зернистої структури між передньою та задньою сторонами продукту через нерівномірний потік матеріалу.
√ Непряма екструзія, яка також називається зворотною екструзією, матриця встановлена на самому порожнистому барані. Коли циліндр штовхається в нерухомий контейнер, метал змушений текти назад через матрицю в напрямку, протилежному до руху циліндра. Цей процес потребує значно менших зусиль, ніж пряма екструзія, оскільки немає тертя, яке потрібно подолати вздовж довжини контейнера, крім того, він може створити більш однорідну структуру зерна та стабільні механічні властивості. Таким чином, він дозволяє виготовляти тонші-профілі та краще підходить для високо{4}}міцних сплавів.

√ Гідростатична екструзія, це спеціальна форма, коли заготовка повністю оточена рідиною під тиском всередині контейнера. Плунжер тисне на цю рідину, яка, у свою чергу, рівномірно тисне на всі сторони заготовки, проштовхуючи її через матрицю. Перевага полягає в тому, що тертя між заготовкою та стінкою контейнера повністю виключається, а сила ще більше зменшується.
√ Ударна екструзія, її часто вважають різновидом холодної екструзії. У цьому процесі використовується високо-швидкісний пуансон для удару по металевій кулі, що змушує її пластично текти в матрицю. Процес може виконуватися в прямому, зворотному або комбінованому режимі, і він може формувати готову деталь одним рухом преса. Цей процес обробки металу тиском часто використовується для виготовлення порожнистих деталей з тонкими стінками.

Нижче наведено короткий опис різних екструзійних рішень:

Порівняння типів екструзії
Особливість	Пряма (пряма) екструзія	Непряма (зворотна) екструзія	Гідростатична екструзія	Ударна екструзія
Матеріальний потік	Той же напрямок, що і таран	Протилежний напрямок тарана	Той же напрямок, що і таран	Вперед, назад або комбіновано
Тертя	Високе тертя між заготовкою та стінкою контейнера	Відсутність тертя між заготовкою та стінкою контейнера	Відсутність тертя між заготовкою і стінкою контейнера; зменшене тертя матриці	Залежить від типу вперед/назад, але покладається на змащення
Необхідна сила	Найвищий через тертя	Нижче прямого (на 25-30% менше)	Найнижча через відсутність тертя та рідини під тиском	Висока сила удару протягом короткого часу.
Рух заготовок	Заготовка рухається відносно контейнера	Заготовка нерухома відносно контейнера.	Заготовка рухається, підштовхувана рідиною.	Слимак нерухомий перед ударом.
Матеріальні відходи	Невелика частина (стик) заготовки не може бути видавлена.	Менше відходів, оскільки торець менший або відсутній.	На стінках ємності не залишається залишків заготовок.	Дуже низькі відходи матеріалу (майже-чистої-форми).
Якість продукції	Можливість неоднорідної структури та властивостей зерна-.	Більш однорідна зерниста структура та стабільні властивості.	Відмінна обробка поверхні та однорідні властивості.	Хороша обробка поверхні та міцність від холодної обробки.
Загальне використання	Суцільні прутки, прості порожнисті профілі, конструкційні профілі.	Порожнисті або трубчасті вироби,-профілі з високоміцних сплавів.	Крихкі матеріали, складні форми, високо{0}}екструзія.	Банки, туби, корпуси вогнегасників, кріплення.
Складність	Найпростіший інструмент і процес.	Більш складна оснастка (порожнистий трамблер).	Найскладніше через рідину під високим{0}}тиском і ущільнення.	Потрібні високошвидкісні-преси та надійний інструмент.

Процес екструзії металу

Цей спеціальний процес формування металу розроблений для створення складних форм із металевих прутків шляхом пропускання прутка через матрицю, і цей процес узагальнено нижче:

√ Підготовка заготовки, як правило, заготовку потім нагрівають для процесу екструзії, що робить метал більш пластичним і легшим для формування.
√ Проштовхування та тиск на розплавлену заготовку, і тиск на заготовку чиниться на матриці, які оброблені з високою точністю для забезпечення належної посадки.
√ Охолоджуючи та загартовуючи, металева заготовка повністю проходить через матрицю, охолоджується та твердіє протягом години.
√ Після різання та калібрування екструдований метал нарізається на потрібну довжину.
√ Відпал, для деяких застосувань, наприкладмідна шинапотребує відпалу для кращої електропровідності.

Загалом, алюміній і сталь є звичайними металевими матеріалами, враховуючи їх міцність і пластичність, і компанія Fabmann накопичила великий досвід у екструзії, і наша команда інструментів і виробничих інженерів може надати вам найбільш економічні рішення для вас.