Kui inimesed küsivadmis on ekstrusioon, hakkavad enamik selgitusi kohe tehniliseks muutuma. Kuid põhiidee pole nii keeruline -, kui surute materjali läbi vormitud ava, et saada pikk tükk, millel on sama ristlõige läbi-. Mõelge sellele nagu hambapasta pigistamisele, välja arvatud juhul, kui tuubi ava on mis tahes kujuga, mida soovite lõpptoote jaoks luua.
Protsess töötab metallide, plastide ja isegi toiduga. Ja see on kestnud kauem, kui arvate, esimese pliitorude ekstrusiooni hüdraulilise pressiga patenteeris 1797. aastal Joseph Bramah. See on üle 200 aasta kraami läbi stantside surumist.
Miks tootjad seda meetodit kasutavad
Kulud loevad. Palju. Kui valmistate tuhandeid jalgu alumiiniumkanalist või vasktorust, võimaldab ekstrusiooniprotsess teil pidevalt töötada, ilma et peaksite üksikuid tükke tegema. Üks suuremaid alumiiniumitootjaid Hydro teatab, et nende ekstrusioonipressid võivad sõltuvalt sulamist ja keerukusest toota profiile kiirusega kuni 25 meetrit minutis -, mis pärinevad nende 2023. aasta aruandest saidil hydro.com.
Kuid kiirus pole ainus põhjus. Saadud mõõtmete täpsust on raske teiste vormimismeetoditega võrrelda. Me räägime tolerantsidest, mis võivad kriitilistel mõõtmetel ületada ±0,1 mm, mis ületab enamiku valamise või valtsimise toiminguid.
Temperatuurivahemikud on olulisemad, kui inimesed aru saavad
Alumiiniumi kuumpressimine toimub tavaliselt vahemikus 350-500 kraadi. See on lai vahemik, sest erinevad sulamid vajavad erinevat temperatuuri. 6061 alumiinium ekstrudeerub kõige paremini umbes 450 kraadi juures, samas kui 7075 peab jääma jahedamaks, muidu tekib pragunemine. Keegi ei selgita seda osa tavajuhendites hästi.
Vask ja messing kuumenevad - enamiku vasesulamite puhul 600–900 kraadi. Teras läheb isegi kõrgemale, mõnikord roostevaba terase puhul üle 1200 kraadi.
Külmekstrusioon toimub toatemperatuuril või veidi kõrgemal. Rõhunõuded hüppavad märkimisväärselt, kuigi - räägime jõududest, mis võivad mõnede teraskomponentide puhul ületada 1400 MPa, tuginedes saidil steel.org avaldatud tootmisandmetele.
Otsene vs kaudne ja miks see asju muudab
Enamik ekstrusioone on otsene (või "edasi"), kus ramm surub materjali läbi statsionaarse stantsi. Toorik liigub, stants mitte. Piisavalt lihtne.
Kaudne ekstrusioon muudab selle ümber -, stants liigub koos rammiga, samal ajal kui toorik jääb konteineris suhteliselt paigale. Väiksem hõõrdumine tähendab, et saate ekstrudeerida kõvemaid sulameid või keerukamaid kujundeid. Kuid varustus maksab rohkem ja teie pikkus on piiratud.
Tõeliselt kõvade materjalide või keerukate{0}}ristlõigete puhul on kaudne kasutamine mõistlik. Pehmemate sulamite standardkujude puhul pole lisakulud seda väärt.
Rakendused, millest palju ei räägita
Kõik mainivad ehitustalasid ja aknaraame. Need on ilmselged. Kuid seal on terve maailm ekstrudeeritud komponente, millele ei pöörata erilist tähelepanu.
Meditsiiniseadmetes kasutatakse palju väikese{0}}läbimõõduga ekstrusioone - kirurgilisi instrumente, kateetri komponente ja spetsiaalseid torusid. Teatud ekstrudeeritud titaanisulamite biosobivus muudab need ideaalseks implantaatide jaoks. Zimmer Biomet kasutab ekstrudeeritud titaani puusa- ja põlveliigese asenduskomponentide jaoks ning nende spetsifikatsioonid on saadaval zimmerbiomet.com tehnilise dokumentatsiooni kaudu.
Elektroonika jahutusradiaatorid sõltuvad peaaegu täielikult ekstrusioonist. Teil on vaja neid õhukesi täpsete vahedega ribisid ja nende valmistamiseks pole muud ökonoomset viisi kui alumiiniumist läbi matriitsi surumine. Soojusjuhtivus püsib kõrge, kuna tera struktuur joondub ekstrusiooniprotsessi ajal.
Mererakendused tarbivad tonni ekstrudeeritud alumiiniumi ja vasesulameid, sest soolane vesi hävitab enamiku muid materjale. Rööpad, klambrid, tekitarvikud -, kui see on paadil ja metallil, on tõenäoline, et need on välja pressitud.
Dieedi disain muutub kiiresti keeruliseks
Täis on koht, kus maagia juhtub ja ka kulud lisanduvad. Lihtne tahke stants ümarvarraste jaoks on lihtne. Õõnesprofiilid vajavad südamikke või sillastantse, mis suurendab keerukust eksponentsiaalselt.
Survenurgad mõjutavad kõike. Liiga järsk ja tekivad pinnadefektid. Liiga madal ja survenõuded käivad läbi katuse. Enamikus ekstrusioonivormides kasutatakse sisendnurki vahemikus 45–90 kraadi, alumiiniumi puhul on tavaline 60 kraadi.
Mis ei tööta hästi
Mitte iga metall ei pressi kergesti välja. Kõrge süsinikusisaldusega-terased on problemaatilised - need pragunevad deformatsiooni all. Väga rabedaid sulameid, nagu mõnda malmi, ei saa üldse välja pressida.
Suuruse piirangud on samuti olemas. Ekstrusioonipressi mahutavus on praktiline maksimum. Enamiku kommertspresside võimsus on umbes 10 000 tonni, mis piirab toorikute suurust ja ristlõiget{4}}.
Pinnaviimistlus valmistab mõnikord pettumuse. Tekkivad stantsijooned (väikesed kriimud matriitsi kontaktist), mida on raske täielikult eemaldada. Ekstrusioonijärgsed-operatsioonid, nagu joonistamine või lihvimine, võivad aidata, kuid lisavad kulusid.
Kogu pidev osa
Tulles tagasi selle "pideva vormimise" kontseptsiooni juurde pealkirjas -, see on tegelikult see, mis eraldab ekstrusiooni teistest vormimismeetoditest. Sa ei tee üht osa korraga. Protsess kestab seni, kuni toorik on ära kasutatud, andes teile ühe pika tüki, mis lõigatakse hiljem õigeks.
See järjepidevus loob materjali omadused, mida te teiste protsessidega ei saavuta. Terastruktuur voolab piki ekstrusioonisuunda, mis üldiselt parandab tugevust paralleelselt selle suunaga. Rist-tera tugevus annab löögi, kuid enamiku rakenduste jaoks on see vastuvõetav.
Mitme lühikese tüki kokku keevitamine võtaks igaviku ja tekitaks igas ühenduskohas nõrgad kohad. Ekstrusioon kõrvaldab selle probleemi.
Materjalikäitlus enne ja pärast
Toorik (teie lähtematerjal) peab olema õige temperatuuriga ja puhas. Katlakivi või saaste pinnal kandub otse teie valmistootele. Eelsoojendamine võtab aega ja energiat, mis mõjutab teie tootmiskulusid.
Matriitsist välja tulles on materjal kuum ja pehme. See vajab tuge või see vajub ja moondub. Enamikul ekstrusiooniliinidel on rullikutega väljavoolutabelid, mis hoiavad jahtumise ajal kõik sirgena.
Jahutuskiirus mõjutab ka omadusi. Teatud alumiiniumisulamite karastamine kohe pärast pressimist parandab lahuse kuumtöötluse kaudu tugevust. Teised sulamid vajavad pragunemise vältimiseks aeglasemat jahutamist.
Protsessi variatsioonid, millega kohtate
Hüdrostaatilisel ekstrusioonil kasutatakse mehaanilise trumli asemel vedeliku rõhku. Toorik istub vedelikuga täidetud kambris ja surve sunnib selle läbi matriitsi. Vähem hõõrdumist, parem pinnaviimistlus, kuid see on kallis ja seda kasutatakse enamasti erirakendustes.
Löögiekstrusioon on täiesti erinev - kui lööte materjali löögiga ja see voolab ümber selle tagasi. Sel viisil valmistatakse alumiiniumist hambapastatuubid ja akuümbrised. Kiire, odav suurte mahtude jaoks, kuid piiratud kujuga.
Hõõrdekstrusioon on uuem, kasutades pöörlevat tööriista, mis tekitab hõõrdumise kaudu soojust. Materjal pehmendab ja voolab sulamata. Mõned huvitavad võimalused erinevate materjalide ühendamiseks, kuigi see pole veel tavatootmisse jõudnud.
Kus asjad valesti lähevad
Seadmete kulumine põhjustab mõõtmete järkjärgulisi muutusi. Matriitsid kuluvad, eriti teravate nurkade korral. See, mis algab konkreetselt, kaob aeglaselt, kui läbite rohkem materjali.
Temperatuurikontrolli tõrked rikuvad partiid. Liiga kuum ja tekib liigne teraviljakasv, mis vähendab tugevust. Liiga külm ja materjal ei voola korralikult, mis võib pressi kinni kiiluda.
Toorikute vale ettevalmistamine põhjustab defekte. Kui teie toorik sisaldab sisemisi tühimikke või saastumist, levivad need vead läbi kogu ekstrusiooni.
Kiirus loeb rohkem, kui enamik operaatoreid mõistab. Lükake materjal liiga kiiresti läbi ja tekitate deformatsioonist liigset soojust, muutes materjali omadusi. Liiga aeglane ja tootlikkuse paagid.
Majandus muutub keeruliseks, kui mahud vähenevad. Ekstrusioon on mõttekas tuhandete jalgade pikkuse toote jaoks. Lühikeste jooksude puhul hävitavad stantsi hind ja seadistamisaeg teie marginaalid. See on koht, kus töötlemine või muud protsessid võtavad võimust hoolimata suurematest-tükikuludest.