Екструдиране

Горещото екструдиране е процес на формоване на метал за получаване на фиксиран профил на напречно-сечение чрез избутване на нагрята метална заготовка през матрица за желаната форма. Процесът на горещо екструдиране се извършва при температура над точката на рекристализация на металите, която обикновено е 50-75% от температурата на топене, което го прави по-ковък и по-лесен за деформиране с по-малко сила.

Описание

Горещата екструзия е в състояние да създаде сложни напречни-сечения и ще бъде еднаква по цялата дължина на екструдирания профил, а дизайнът на матрицата, съотношението на екструдиране, температурата на заготовката, смазването и скоростта на екструдиране ще повлияят на качеството на екструдиране. Като всеки друг процес на-формоване на метал, той се класифицира според температурата на гореща, студена и топла екструзия и процесът обикновено се извършва при повишени температури, за да се намали силата на екструзия и да се подобри пластичността на материала. Студената екструзия означава по-ниски производствени разходи поради намалените загуби на суровини и високата производителност.

Extruded Alu Profile

Горещо екструдиране срещу студено екструдиране

Горещата екструзия включва изработване на детайла над неговата температура на рекристализация и този процес може да подобри механичните свойства на детайла. По време на процеса на горещо екструдиране, тази гореща обработка ще избута и преразпредели материала, затваряйки празните места в разтопения метален материал. Следователно, примесите обикновено също се образуват в твърди включвания и се разпределят в цялата маса на детайла. Горещата обработка и екструдираният метал ще разбият неправилните структури и ще рекристализират масата на материала в по-фина кована зърнеста структура и следователно механичните свойства на детайла, като устойчивост на удар, пластичност и якостни характеристики, се подобряват. Повечето метални екструзии се извършват върху заготовки, които вече са били нагряти при температура над точката на рекристализация на металите, което прави възможно голяма промяна на формата. Един от основните недостатъци на горещата обработка на метали е окисляването, което се случва по повърхността на горещата обработка, което води до натрупване на слой от оксидна нагар по външните повърхности на детайла. Мащабът може да повлияе на повърхностното покритие и точността на частта, както и да увеличи триенето и износването на повърхностите на метала на матрицата. Горещото екструдиране обикновено се избира за по-големи части, които изискват големи промени във формата и по-сложна геометрия.

Студената екструзия на метал обикновено се използва за по-малки части, по-тънък материал, по-малко сложни форми, по-работоспособни материали и производството на дискретни екструзии, които създават една част с всяка операция. Студената екструзия има следните предимства:

√По-ниски разходи за енергия, този процес не изисква процес на нагряване.
√По-висока производителност
√Без окисление и котлен камък, следователно може да доведе до по-добро качество на повърхността.
√По-голяма геометрична точност
√По-добър ефект върху деформационното втвърдяване

Накратко, по-широките метални материали са подходящи за горещо екструдиране като мед, алуминий, стомана и стоманена сплав, неръждаема стомана, олово и калай и т.н., и този процес е по-подходящ за по-големи размери. Студеното екструдиране е процес на формоване на метал, извършван при или близка до стайна температура, при който метален блок се прокарва през матрица, за да се създаде желана форма на напречно-сечение. За разлика от горещата екструзия, тя се извършва под температурата на рекристализация на материала и този процес е известен също като студено коване или ударна екструзия за производство на прецизни части с отлични повърхностни покрития и подобрени механични свойства. Студената екструзия е много важен процес за автомобилната, строителната и инфраструктурната промишленост.

Extrusion Die

Екструдиране чрез механика на процеса

Процесите на екструдиране също могат да бъдат дефинирани чрез физическото разположение на бункер, заготовка и матрица, а по-долу е дадена тополова класификация:

√ Директното екструдиране, наричано още екструдиране напред, това е най-разпространеният метод на екструдиране. Заготовката се поставя в контейнер и буталката я избутва през неподвижна матрица, разположена в противоположния край, и екструдираната част тече в същата посока, в която се движи буталката. Този процес може да създаде значително триене, когато заготовката се плъзга по стената на контейнера и обикновено е необходима по-голяма сила. Това решение за екструдиране може да доведе до несъответствия в структурата на зърната между предната и задната част на продукта поради неравномерен поток на материала.
√ Непряка екструзия, наричана още обратна екструзия, матрицата е монтирана върху самата куха шайба. Докато буталото се натиска в неподвижния контейнер, металът е принуден да тече назад през матрицата в обратната посока на движението на буталото. Този процес изисква значително по-малко сила от директното екструдиране, тъй като няма триене за преодоляване по дължината на контейнера, плюс това може да създаде по-равномерна зърнеста структура и постоянни механични свойства. Следователно позволява производството на профили с по-тънки-стени и е по-подходящ за сплави с висока-якост.

√ Хидростатична екструзия, това е специализирана форма, при която заготовката е напълно заобиколена от течност под налягане вътре в контейнера. Бутонът натиска тази течност, която от своя страна прилага равномерно налягане върху всички страни на заготовката, принуждавайки я през матрицата. Предимството е, че триенето между заготовката и стената на контейнера е напълно елиминирано и силата е допълнително намалена.
√ Ударна екструзия, често се счита за вид студена екструзия, този процес използва удар с висока-скорост, за да удря метален плужец, карайки го да тече пластично в матрицата. Процесът може да се извърши напред, назад или комбинирано и може да формира завършена част с един удар на пресата. Този процес на формоване на метал често се използва за производство на кухи части с тънки стени.

По-долу е кратко резюме на различни решения за екструдиране:

Сравнение на видовете екструзия
Характеристика	Директно (напред) екструдиране	Индиректно (обратно) екструдиране	Хидростатична екструзия	Ударно екструдиране
Материален поток	Същата посока като овен	Противоположна посока на овен	Същата посока като овен	Напред, назад или комбинирано
Триене	Високо триене между заготовката и стената на контейнера	Без триене между заготовката и стената на контейнера	Без триене между заготовката и стената на контейнера; намалено триене на матрицата	Зависи от типа напред/назад, но разчита на смазване
Необходима сила	Най-високо поради триене	По-ниско от директното (25-30% по-малко)	Най-ниската поради липса на триене и течност под налягане	Висока сила на удара за кратко време.
Движение на заготовката	Заготовката се движи спрямо контейнера	Заготовката е неподвижна спрямо контейнера.	Заготовката се движи, избутана от течност.	Охлювът е неподвижен, преди да бъде ударен.
Материални отпадъци	Малка част (зад) от заготовката не може да бъде екструдирана.	По-малко отпадъци, тъй като задният край е по-малък или изобщо не съществува.	По стените на контейнера не остават остатъци от заготовки.	Много нисък разход на материал (почти-чиста-форма).
Качество на продукта	Потенциал за не-еднородна зърнеста структура и свойства.	По-равномерна зърнеста структура и постоянни свойства.	Отлично покритие на повърхността и еднородни свойства.	Добро покритие на повърхността и здравина от студена обработка.
Общи употреби	Плътни пръти, прости кухи форми, структурни профили.	Кухи или тръбни продукти, профили от-сплави с висока якост.	Крехки материали, сложни форми, високо-коефициент на екструдиране.	Кутии, туби, кутии за пожарогасители, крепежни елементи.
Сложност	Най-простите инструменти и процес.	По-сложна инструментална екипировка (куха шайба).	Най-сложен поради високо{0}}течност под налягане и уплътнение.	Изисква високоскоростни-преси и здрави инструменти.

Процес на екструдиране на метал

Този специален процес на металоформоване е предназначен за създаване на сложни форми от метални пръти чрез преминаване на пръта през матрица и процесът е обобщен по-долу:

√ Подготовка на заготовката, обикновено заготовката след това се нагрява за процеса на екструдиране, което прави метала по-ковък и по-лесен за оформяне.
√ Избутване и натиск върху разтопената заготовка и натиск върху заготовката срещу матриците, които са обработени с голяма прецизност, за да осигурят правилно прилягане.
√ Охлаждане и втвърдяване, металният детайл се прокарва напълно през матрицата и се охлажда и втвърдява за един час.
√ Рязане и оразмеряване, екструдираният метал след това се нарязва на желаната дължина.
√ Отгряване, за някои приложения, като напрмедна шинаще изисква отгряване за по-добра електрическа проводимост.

Като цяло алуминият и стоманата са обичайни метални материали, като се има предвид тяхната здравина и ковкост, и Fabmann е натрупал много опит в екструдирането, а нашият екип за инструменти и производствен инженеринг е в състояние да ви предостави най-икономичните решения за вас.