Экструзияэто своего рода процесс пакетной формовки. В этом процессе металл заготовки проталкивается или сжимается через отверстие матрицы для достижения определенной формы поперечного сечения.

Короче говоря, экструзия — это процесс обработки металла, который включает в себя продавливание металла через отверстие матрицы под повышенным давлением для сжатия его поперечного сечения.

Благодаря развитию технологии экструзии мир стал использовать экструзию для производства прутков, труб, полых или сплошных профилей любой формы.

Поскольку эта операция включает в себя проталкивание или протягивание заготовки через матрицу, сила, необходимая для выдавливания заготовки, довольно велика. Горячая экструзия является наиболее распространенным методом, поскольку сопротивление деформации металла ниже при высоких температурах, тогда как холодная экструзия обычно применяется только к мягким металлам.

История:

Хотя концепция экструзии родилась из процесса формования. Согласно записям, в 1797 году инженер по имени Джозеф Брама подал заявку на патент на процесс экструзии. Испытание включало предварительный нагрев металла, а затем продавливание его через полость матрицы для изготовления труб из заготовки. Он использовал ручной плунжер, чтобы протолкнуть металл.

Брама изобрел гидравлический процесс после изобретения экструдера. Затем Томас Берр объединил различные технологии, используя технологию гидравлического пресса и базовую технологию экструзии, для производства труб (полых). Он также получил патент в 1820 году.

Затем эта технология стала основной потребностью постоянно развивающегося мира, и этот процесс не подходит для твердых металлов. В 1894 году Томас Берр представил экструзию медных и латунных сплавов, положив начало развитию технологии экструзии.

С момента изобретения технологии экструзии этот процесс развился в множество технологий, позволяющих производить продукцию различной сложной структуры с минимально возможными затратами.

Классификация или типы процессов экструзии:

1.Процесс горячей экструзии:

В этом процессе горячей экструзии заготовка обрабатывается при температуре, превышающей температуру ее рекристаллизации. Такая горячая обработка может предотвратить нагартование заготовки и облегчить ее проталкивание штампом через штамп.

Горячая экструзия обычно проводится на горизонтальном гидравлическом прессе. Давление, участвующее в этом процессе, может находиться в диапазоне от 30 МПа до 700 МПа. Для неповрежденного высокого давления применяется смазка. В качестве смазки для низкотемпературных профилей используют масло или графит, а для высокотемпературных – стеклянный порошок. Обеспечьте нагрев от 0,5 до 0,75 Тм для заготовки, чтобы обеспечить ее качественную работу.

Температуры горячей экструзии для некоторых часто используемых материалов следующие:

Температура материала (°C):

алюминий от 350 до 500, медь от 600 до 1100, магний от 350 до 450, никель от 1000 до 1200, сталь от 1200 до 1300, титан от 700 до 1200, ПВХ180, нейлон290.

Преимущества:

● Деформацией можно управлять по мере необходимости.

● Заготовка не будет упрочнена из-за наклепа.

● Требует меньшего давления.

● Также можно обрабатывать материалы с преждевременными трещинами.

Недостатки:

● Плохое качество поверхности.

● Это повлияет на точность размеров.

● Сокращение срока службы контейнера.

● Возможность поверхностного окисления.

2.Холодная экструзия:

Это процесс формирования металла путем удара пули по металлу. Такое выбивание производится ударом или пуансоном в закрытой полости. Плунжер проталкивает металл через полость матрицы, преобразуя твердую заготовку в твердую форму.

При этом процессе заготовка деформируется при комнатной температуре или чуть выше комнатной.

Если требуется слишком большое усилие, в этой технологии используется мощный гидравлический пресс. Диапазон давления может достигать 3000 МПа.

Преимущества:

● Отсутствие окисления.

● Увеличение прочности продукта.

● Более жесткие допуски.

● Улучшите качество поверхности.

● Твердость увеличивается.

Недостатки:

● Требует большей силы.

● Для работы требуется больше энергии.

● Непластичные материалы не подлежат обработке.

● Деформационное упрочнение экструдированного материала является ограничением.

3.Процесс теплой экструзии:

Теплая экструзия — это процесс экструзии заготовок при температуре выше комнатной и ниже температуры рекристаллизации материала. Этот процесс используется в тех случаях, когда необходимо предотвратить микроструктурные изменения материала во время экструзии.

Этот процесс важен для достижения надлежащего баланса необходимой силы и пластичности. Температура любого металла, используемого в этой операции, может колебаться от 424 до 975 градусов Цельсия.

Преимущества:

● Повышенная прочность.

● Повышенная твердость изделия.

● Отсутствие окисления.

● Могут быть достигнуты очень малые допуски.

Недостатки:

● Непластичные материалы нельзя экструдировать.

● Кроме того, имеется нагревательное устройство.

4.Фрикционная экструзия:

В технологии экструзии трением заготовка и контейнер вынуждены вращаться в противоположных направлениях. В то же время во время работы заготовка проталкивается через полость матрицы для получения необходимого материала.

На этот процесс влияет относительная скорость вращения между загрузкой и матрицей. Относительное вращательное движение шихты и матрицы оказывает важное влияние на процесс.

Во-первых, это вызовет большое напряжение сдвига, приводящее к пластической деформации заготовки. Во-вторых, во время относительного движения между заготовкой и матрицей будет выделяться большое количество тепла. Таким образом, нет необходимости в предварительном нагреве, и процесс становится более эффективным.

Он может напрямую генерировать в основном консолидированные проволоки, стержни, трубы и другие металлические изделия некруглой формы из различных исходных материалов, таких как металлические порошки, хлопья, обработанные отходы (стружка или стружка) или твердые заготовки.

Преимущества:

● Не требуется подогрев.

● Создание напряжения сдвига может повысить усталостную прочность изделия.

● В качестве заготовки можно использовать любой тип материала, что делает этот процесс экономичным.

● Низкое энергопотребление.

● Улучшенная коррозионная стойкость.

Недостатки:

● Ожидаемое окисление.

● Высокая начальная настройка.

● Сложная техника.

5.Процесс микроэкструзии:

Как можно понять из названия, этот процесс предполагает производство изделий субмиллиметрового диапазона.

Подобно макроэкструзии, здесь заготовка проталкивается через отверстие матрицы, чтобы придать заготовке ожидаемую форму. Выходной сигнал может проходить через квадрат размером 1 мм.

Прямая или прямая и обратная или непрямая микроэкструзия — это два основных метода, используемых в эту эпоху для производства микрокомпонентов. При прямой микроэкструзии плунжер заставляет заготовку двигаться вперед. Направление движения заготовки одинаковое. При обратной микроэкструзии направления движения плунжера и заготовки противоположны. Микроэкструзия широко используется в производстве рассасывающихся и имплантируемых компонентов медицинских устройств, от биорассасывающихся стентов до систем с контролируемым высвобождением лекарств. В области механики можно широко наблюдать применение в производстве микрошестерен, микротруб и других аспектов.

Преимущества:

● Возможно изготовление очень сложных поперечных сечений.

● Можно создавать крошечные элементы.

● Улучшенные геометрические допуски.

Недостатки:

● Изготовление небольшого штампа и контейнера для удовлетворения наших потребностей является непростой задачей.

● Требуются квалифицированные рабочие.

6.Прямая или вперед экструзия:

В процессе прямой экструзии металлическую заготовку сначала помещают в контейнер. Контейнер имеет формовочное отверстие. Плунжер используется для проталкивания металлической заготовки через отверстие матрицы для изготовления изделия.

В этом типе направление потока металла совпадает с направлением движения плунжера.

Когда заготовка вынуждена двигаться к отверстию матрицы, между поверхностью заготовки и стенкой контейнера возникает сильное трение. Из-за наличия трения усилие плунжера необходимо значительно увеличить, тем самым потребляя больше энергии.

В этом процессе очень сложно экструдировать хрупкие металлы, такие как вольфрам и титановые сплавы, поскольку во время этого процесса они ломаются. Напряжение на протяжении всего процесса способствует быстрому образованию микротрещин, приводящих к разрушению.

Хрупкие металлы, такие как вольфрам и титановые сплавы, трудно экструдировать, поскольку они ломаются во время обработки. Напряжение приводит к быстрому образованию микротрещин, что приводит к разрушению.

Кроме того, наличие оксидного слоя на поверхности заготовки усугубит трение. Этот оксидный слой может стать причиной дефектов экструдированного продукта.

Чтобы решить эту проблему, между затвором и рабочей заготовкой помещается заглушка, позволяющая уменьшить трение.

Примерами являются трубы, банки, чашки, шестерни, валы и другие экструдированные изделия.

Некоторые части заготовки всегда остаются в конце каждой экструзии. Это называется задница. Отрезаем его от изделия сразу на выходе из матрицы.

Преимущества:

● Этот процесс позволяет выдавливать более длинные заготовки.

● Улучшение механических свойств материала.

● Хорошее качество поверхности.

● Возможна как горячая, так и холодная экструзия.

● Способен работать непрерывно.

Недостатки:

● Хрупкие металлы нельзя экструдировать.

● Требования к большой силе и высокой мощности.

● Возможность окисления.

7.Непрямая или обратная экструзия:

В этом процессе обратной экструзии матрица остается неподвижной, в то время как заготовка и контейнер движутся вместе. Матрица установлена ​​на плунжере вместо контейнера.

Металл течет через отверстие матрицы со стороны плунжера в направлении, противоположном движению плунжера при сжатии заготовки.

Когда заготовка сжимается, материал проходит между оправками и, таким образом, через отверстие матрицы.

Поскольку относительного движения между заготовкой и контейнером нет, трение не регистрируется. По сравнению с прямой экструзией это улучшает процесс и приводит к использованию меньшего усилия плунжера, чем при прямой экструзии.

Чтобы матрица оставалась неподвижной, используется «стержень», длина которого превышает длину контейнера. Прочность колонны стержня определяет конечную и максимальную длину экструзии. Поскольку заготовка движется вместе с контейнером, все трения легко устраняются.

Преимущества:

● Требует меньшего усилия экструзии.

● Возможность выдавливания меньших поперечных сечений.

● Снижение трения на 30%.

● Увеличьте скорость работы.

● Зарегистрирован очень незначительный износ.

● Благодаря более равномерному течению металла менее вероятны дефекты экструзии или крупнозернистые кольцевые зоны.

Недостатки:

● Поперечное сечение экструдируемого материала ограничено размером используемого стержня.

● Возможность остаточного напряжения после экструзии.

● Примеси и дефекты могут повлиять на качество поверхности и изделие.

8.Гидростатическая экструзия:

В процессе гидростатической экструзии заготовка окружена жидкостью в контейнере, и жидкость выталкивается к заготовке за счет движения плунжера вперед. Благодаря наличию жидкости внутри контейнера трение в отверстии матрицы очень незначительное.

При заполнении отверстия контейнера заготовка не будет нарушена, поскольку на нее оказывается равномерное гидростатическое давление. Благодаря этому успешно производятся заготовки с огромным соотношением длины к диаметру. Даже рулоны могут идеально выдавливаться или иметь неравномерное поперечное сечение.

Основное различие между гидростатической экструзией и прямой экструзией заключается в том, что во время процесса гидростатической экструзии между контейнером и заготовкой нет прямого контакта.

При работе при высоких температурах требуются специальные жидкости и процессы.

Когда материал подвергается гидростатическому давлению и отсутствует трение, его пластичность увеличивается. Следовательно, этот метод может подойти для металлов, которые слишком хрупкие для типичных методов экструзии.

Этот метод используется для пластичных металлов и обеспечивает высокую степень сжатия.

Преимущества:

● Экструдированный продукт имеет превосходный эффект полировки поверхности и точные размеры. ● Нет проблем с трением.

● Минимизируйте требования к силе.

● В этом процессе нет остаточных пробелов.

● Равномерный поток материала.

Недостатки:

● При работе при высоких температурах следует использовать специальные жидкости и процедуры.

● Перед работой каждую заготовку необходимо подготовить и заточить с одного конца.

● Трудно контролировать жидкость.

9.Ударная экструзия:

Ударная экструзия – еще один основной метод производства металлических экструдированных профилей. По сравнению с традиционными процессами экструзии, которые требуют высоких температур для размягчения материалов, при ударной экструзии обычно используются заготовки из холодного металла. Эти заготовки экструдируются под высоким давлением и с высокой эффективностью.

Во время традиционной операции ударной экструзии правильно смазанный блок помещается в полость матрицы и наносится ударом пуансона за один ход. Это приводит к тому, что металл течет обратно вокруг пуансона через зазор между матрицей и пуансоном.

Этот процесс больше подходит для более мягких материалов, таких как свинец, алюминий или олово.

Этот процесс всегда выполняется в холодном состоянии. Процесс обратного удара позволяет получить очень тонкие стенки. Например, изготовление тюбиков для зубной пасты или корпусов для батареек.

Выполняется на более высокой скорости и с более коротким ходом. Вместо приложения давления для выдавливания заготовки через матрицу используется ударное давление. С другой стороны, удар может быть осуществлен посредством прямой или обратной экструзии или их комбинации.

Преимущества:

● Значительно уменьшен размер.

● Быстрый процесс. Время обработки сокращается до 90%.

● Повышение производительности.

● Улучшение целостности допусков.

● Экономия до 90% сырья.

Недостатки:

● Требует очень высоких сжимающих усилий.

● Размер заготовки является ограничением.

Факторы, влияющие на силу экструзии:

● Рабочая температура.

● Конструкция оборудования, горизонтальная или вертикальная.

● Тип экструзии.

● Коэффициент экструзии.

● Величина деформации.

● Параметры трения.

Применение или использование процесса экструзии:

● Широко используется при производстве труб и полых труб. А также используется при производстве пластиковых изделий.

● Процесс экструзии используется для производства рам, дверей, окон и т. д. в автомобильной промышленности.

● Металлический алюминий используется для строительных работ во многих отраслях промышленности.