Extrusieis een soort batchvormingsproces. Bij dit proces wordt het werkstukmetaal door het matrijsgat geperst of gecomprimeerd om een ​​bepaalde dwarsdoorsnedevorm te bereiken.

Kort gezegd is extrusie een metaalverwerkingsproces waarbij metaal onder verhoogde druk door een matrijsgat wordt geperst om de dwarsdoorsnede te comprimeren.

Dankzij de ontwikkeling van de extrusietechnologie is de wereld afhankelijk geworden van extrusie om staven, buizen en holle of massieve profielen van welke vorm dan ook te produceren.

Omdat deze handeling gepaard gaat met het duwen of trekken van de plano door de matrijs, is de kracht die nodig is om de plano te extruderen vrij groot. Hete extrusie is de meest gebruikte methode omdat de vervormingsweerstand van metaal lager is bij hoge temperaturen, terwijl koude extrusie meestal alleen op zachte metalen wordt uitgevoerd.

Geschiedenis:

Hoewel het concept van extrusie voortkwam uit het gietproces. Volgens gegevens heeft een ingenieur genaamd Joseph Bramah in 1797 patent aangevraagd voor het extrusieproces. De test omvatte het voorverwarmen van het metaal en het vervolgens door de matrijsholte duwen om pijpen uit het plano te vervaardigen. Hij gebruikte een handmatige plunjer om het metaal te duwen.

Bramah vond het hydraulische proces uit nadat hij de extruder had uitgevonden. Vervolgens combineerde Thomas Burr verschillende technologieën met behulp van hydraulische perstechnologie en basisextrusietechnologie om buizen (hol) te produceren. Hij verkreeg ook een patent in 1820.

Deze technologie werd toen een basisbehoefte voor de voortdurend evoluerende wereld, en dit proces is niet geschikt voor harde metalen. In 1894 introduceerde Thomas Burr de extrusie van koper en messinglegeringen, wat de ontwikkeling van de extrusietechnologie teweegbracht.

Sinds de uitvinding van de extrusietechnologie heeft dit proces zich ontwikkeld tot meerdere technologieën die in staat zijn producten met verschillende complexe structuren te produceren tegen de laagst mogelijke kosten.

Classificatie of soorten extrusieprocessen:

1.Heet extrusieproces:

Bij dit hete extrusieproces wordt de plano verwerkt bij een temperatuur die hoger is dan de herkristallisatietemperatuur. Deze hete verwerking kan voorkomen dat het werkstuk uithardt en maakt het voor de ponsmachine gemakkelijk om het door de matrijs te duwen.

Hete extrusie wordt meestal uitgevoerd op een horizontale hydraulische pers. De druk die bij dit proces betrokken is, kan variëren van 30 MPa tot 700 MPa. Voor intacte hoge druk wordt smering toegepast. Olie of grafiet wordt gebruikt als smeermiddel voor profielen met lage temperaturen, en glaspoeder wordt gebruikt voor profielen met hoge temperaturen. Zorg voor warmte tussen 0,5 Tm en 0,75 Tm voor de plano om een ​​hoogwaardige werking te verkrijgen.

De hete extrusietemperaturen voor verschillende veelgebruikte materialen zijn als volgt:

Materiaaltemperatuur (°C):

aluminium 350 tot 500, koper 600 tot 1100, magnesium 350 tot 450, nikkel 1000 tot 1200, staal 1200 tot 1300, titanium 700 tot 1200, PVC180 nylon290.

Voordelen:

● Vervorming kan naar wens worden beheerst.

● De knuppel wordt niet versterkt als gevolg van verharding.

● Vereist minder druk.

● Materialen met voortijdige scheuren kunnen ook worden verwerkt.

Nadelen:

● Slechte oppervlakteafwerking.

● De maatnauwkeurigheid wordt beïnvloed.

● Verkort de levensduur van de container.

● Mogelijkheid tot oppervlakteoxidatie.

2.Koude extrusie:

Dit is het proces waarbij metaal wordt gevormd door metaal met een kogel te raken. Dit kloppen gebeurt door middel van een stoot of pons in een gesloten holte. De plunjer duwt het metaal door de matrijsholte en transformeert de massieve plano in een massieve vorm.

Bij dit proces wordt het werkstuk vervormd bij kamertemperatuur of iets boven kamertemperatuur.

Bij te veel kracht wordt bij deze technologie gebruik gemaakt van een krachtige hydraulische pers. Het drukbereik kan 3000 MPa bereiken.

Voordelen:

● Geen oxidatie.

● Vergroot de productsterkte.

● Nauwere toleranties.

● Verbeter de oppervlakteafwerking.

● De hardheid wordt verhoogd.

Nadelen:

● Vereist meer kracht.

● Er is meer kracht nodig om te kunnen werken.

● Niet-ductiele materialen kunnen niet worden verwerkt.

● Vervormingsharding van het geëxtrudeerde materiaal is een beperking.

3.Warm extrusieproces:

Warme extrusie is het proces waarbij blanco's worden geëxtrudeerd boven kamertemperatuur en onder de herkristallisatietemperatuur van het materiaal. Dit proces wordt gebruikt in gevallen waarin microstructurele veranderingen in het materiaal tijdens extrusie moeten worden voorkomen.

Dit proces is belangrijk voor het bereiken van de juiste balans tussen vereiste kracht en ductiliteit. De temperatuur van elk metaal dat bij deze bewerking wordt gebruikt, kan variëren van 424 graden Celsius tot 975 graden Celsius.

Voordelen:

● Verhoogde sterkte.

● Verhoogde hardheid van het product.

● Gebrek aan oxidatie.

● Er kunnen zeer kleine toleranties worden bereikt.

Nadelen:

● Niet-ductiele materialen kunnen niet worden geëxtrudeerd.

● Daarnaast is er een verwarmingsapparaat.

4.Wrijving extrusie:

Bij wrijvingsextrusietechnologie worden het plano en de container gedwongen in tegengestelde richtingen te draaien. Tegelijkertijd wordt de plano tijdens bedrijf door de matrijsholte geduwd om het benodigde materiaal te produceren.

Dit proces wordt beïnvloed door de relatieve rotatiesnelheid tussen het opladen en de matrijs. De relatieve rotatiebeweging van de lading en de matrijs heeft een belangrijke invloed op het proces.

Ten eerste zal dit een grote hoeveelheid schuifspanning veroorzaken, wat resulteert in plastische vervorming van de plano. Ten tweede zal er een grote hoeveelheid warmte worden gegenereerd tijdens de relatieve beweging tussen het plano en de matrijs. Daarom is voorverwarmen niet nodig en is het proces efficiënter.

Het kan direct geconsolideerde draden, staven, pijpen en andere niet-cirkelvormige metaalgeometrieën genereren uit verschillende precursorladingen zoals metaalpoeders, vlokken, verwerkt afval (spanen of spaanders) of vaste plano's.

Voordelen:

● Geen verwarming nodig.

● Het genereren van schuifspanning kan de vermoeiingssterkte van het product verbeteren.

● Elk type materiaal kan als blanco worden gebruikt, wat dit proces economisch maakt.

● Lage energie-input.

● Betere corrosieweerstand.

Nadelen:

● Verwachte oxidatie.

● Hoge initiële setup.

● Complexe machines.

5.Micro-extrusieproces:

Zoals uit de naam blijkt, omvat dit proces de productie van producten in het submillimeterbereik.

Net als bij macro-extrusie wordt hier de plano door het matrijsgat geperst om de verwachte vorm op de plano te produceren. De uitvoer kan door een vierkant van 1 mm gaan.

Voorwaartse of directe en omgekeerde of indirecte micro-extrusie zijn de twee meest fundamentele technieken die in dit tijdperk worden gebruikt voor de productie van microcomponenten. Bij voorwaartse micro-extrusie drijft de plunjer de plano aan om vooruit te bewegen. De bewegingsrichting van de plano is hetzelfde. Bij omgekeerde micro-extrusie zijn de bewegingsrichtingen van de plunjer en de plano tegengesteld. Micro-extrusie wordt veel gebruikt bij de productie van absorbeerbare en implanteerbare componenten van medische hulpmiddelen, variërend van bioabsorbeerbare stents tot systemen voor medicijngecontroleerde afgifte. Op mechanisch gebied zijn toepassingen bij de productie van microtandwielen, microbuizen en andere aspecten algemeen waarneembaar.

Voordelen:

● Er kunnen zeer complexe doorsneden worden gemaakt.

● Er kunnen kleine elementen worden gemaakt.

● Verbeterde geometrische toleranties.

Nadelen:

● Het vervaardigen van een kleine matrijs en een container om aan onze behoeften te voldoen is een uitdaging.

● Er zijn geschoolde werknemers nodig.

6.Directe of voorwaartse extrusie:

Bij het directe extrusieproces wordt de metalen plano eerst in een container geplaatst. De container heeft een vormmatrijsgat. De plunjer wordt gebruikt om het metalen plano door het matrijsgat te duwen om het product te maken.

Bij dit type is de richting van de metaalstroom dezelfde als de bewegingsrichting van de plunjer.

Wanneer de plano gedwongen wordt om naar de matrijsopening te bewegen, zal er een grote hoeveelheid wrijving ontstaan ​​tussen het planooppervlak en de houderwand. Vanwege het bestaan ​​van wrijving moet de plunjerkracht aanzienlijk worden vergroot, waardoor meer kracht wordt verbruikt.

Bij dit proces is het erg moeilijk om brosse metalen zoals wolfraam- en titaniumlegeringen te extruderen, omdat deze tijdens dit proces zullen breken. De spanning tijdens het hele proces bevordert de snelle vorming van microscheuren, wat tot breuken leidt.

Het is moeilijk om brosse metalen zoals wolfraam- en titaniumlegeringen te extruderen, omdat deze tijdens de verwerking zullen breken. De spanning zorgt ervoor dat er snel microscheurtjes ontstaan, wat tot breuken leidt.

Bovendien zal de aanwezigheid van een oxidelaag op het oppervlak van de plano de wrijving verergeren. Deze oxidelaag kan defecten in het geëxtrudeerde product veroorzaken.

Om dit probleem te verhelpen, wordt een dummyblok tussen de poort en het onbewerkte werkstuk geplaatst om de wrijving te helpen verminderen.

Voorbeelden zijn pijpen, blikken, cups, rondsels, assen en andere geëxtrudeerde producten.

Aan het einde van elke extrusie blijven altijd enkele delen van de plano achter. Het wordt de kont genoemd. Snijd het onmiddellijk bij de uitgang van de matrijs van het product af.

Voordelen:

● Met dit proces kunnen langere werkstukken worden geëxtrudeerd.

● Verbeterde mechanische eigenschappen van het materiaal.

● Goede oppervlakteafwerking.

● Zowel warme als koude extrusie zijn mogelijk.

● Kan continu werken.

Nadelen:

● Broze metalen kunnen niet worden geëxtrudeerd.

● Grote kracht en hoge vermogensvereisten.

● Mogelijkheid tot oxidatie.

7.Indirecte of omgekeerde extrusie:

Bij dit omgekeerde extrusieproces blijft de matrijs stationair terwijl de plano en de container samen bewegen. De matrijs is op de plunjer gemonteerd in plaats van op de container.

Metaal stroomt door het matrijsgat aan de zijkant van de plunjer in de tegenovergestelde richting van de beweging van de plunjer wanneer de plano wordt samengedrukt.

Wanneer de plano wordt samengedrukt, zal het materiaal tussen de doornen en dus door de matrijsopening passeren.

Omdat er geen relatieve beweging is tussen het plano en de houder, wordt er geen wrijving geregistreerd. Vergeleken met directe extrusie verbetert dit het proces en resulteert het in minder plunjerkracht dan bij directe extrusie.

Om de matrijs stil te houden, wordt een "staaf" gebruikt die langer is dan de lengte van de container. De kolomsterkte van de staaf bepaalt de uiteindelijke en maximale extrusielengte. Omdat de plano met de container meebeweegt, worden alle wrijvingen gemakkelijk geëlimineerd.

Voordelen:

● Vereist minder extrusiekracht.

● Kan kleinere doorsneden extruderen.

● 30% vermindering van wrijving.

● Verhoog de werksnelheid.

● Er wordt zeer weinig slijtage geregistreerd.

● Door de consistentere metaalstroom zijn extrusiedefecten of grofkorrelige ringzones minder waarschijnlijk.

Nadelen:

● De doorsnede van het geëxtrudeerde materiaal wordt beperkt door de grootte van de gebruikte staaf.

● Mogelijkheid van restspanning na extrusie.

● Onzuiverheden en defecten kunnen de oppervlakteafwerking en het product aantasten.

8.Hydrostatische extrusie:

Bij het hydrostatische extrusieproces wordt de plano omgeven door vloeistof in de container en wordt de vloeistof door de voorwaartse beweging van de plunjer naar de plano geduwd. Door de wrijvingsloze vloeistof in de container is er zeer weinig wrijving bij het matrijsgat.

Bij het vullen van het gat van de container zal de plano niet worden verstoord omdat deze wordt onderworpen aan een uniforme hydrostatische druk. Dit produceert met succes plano's met een enorme lengte-diameterverhouding. Zelfs spoelen kunnen perfect worden geëxtrudeerd of hebben ongelijkmatige doorsneden.

Het belangrijkste verschil tussen hydrostatische extrusie en directe extrusie is dat er tijdens het hydrostatische extrusieproces geen direct contact is tussen de container en de plano.

Bij het werken bij hoge temperaturen zijn speciale vloeistoffen en processen vereist.

Wanneer het materiaal wordt onderworpen aan hydrostatische druk en er geen wrijving is, neemt de ductiliteit ervan toe. Daarom kan deze methode geschikt zijn voor metalen die te bros zijn voor typische extrusiemethoden.

Deze methode wordt gebruikt voor ductiele metalen en maakt een hoge compressieverhouding mogelijk.

Voordelen:

● Het geëxtrudeerde product heeft een uitstekend oppervlakpolijsteffect en nauwkeurige afmetingen. ● Er is geen probleem van wrijving.

● Minimaliseer de krachtvereisten.

● Er is geen resterende blanco in dit proces.

● Uniforme materiaalstroom.

Nadelen:

● Bij gebruik bij hoge temperaturen moeten speciale vloeistoffen en procedures worden gebruikt.

● Voordat u gaat werken, moet elke plano worden voorbereid en aan één uiteinde taps toelopen.

● Het is moeilijk om de vloeistof onder controle te houden.

9.Impact extrusie:

Impact-extrusie is een andere belangrijke methode voor het produceren van geëxtrudeerde metaalprofielen. Vergeleken met traditionele extrusieprocessen waarbij hoge temperaturen nodig zijn om materialen zacht te maken, wordt bij impactextrusie meestal gebruik gemaakt van koude metalen plano's. Deze plano's worden onder hoge druk en hoog rendement geëxtrudeerd.

Tijdens de traditionele impact-extrusie wordt een goed gesmeerd blok in de matrijsholte geplaatst en in één slag door een stoot geraakt. Hierdoor stroomt het metaal terug rond de stempel door de opening tussen de matrijs en de stempel.

Dit proces is meer geschikt voor zachtere materialen zoals lood, aluminium of tin.

Dit proces wordt altijd in koude toestand uitgevoerd. Het achterwaartse impactproces maakt zeer dunne wanden mogelijk. Bijvoorbeeld het maken van tandpastatubes of batterijhouders.

Het wordt uitgevoerd met een hogere snelheid en met een kortere slag. In plaats van druk uit te oefenen, wordt slagdruk gebruikt om de plano door de matrijs te extruderen. Aan de andere kant kan impact worden uitgevoerd door voorwaartse of achterwaartse extrusie of een combinatie van beide.

Voordelen:

● Aanzienlijk kleiner formaat.

● Snel proces. De verwerkingstijd wordt tot 90% verkort.

● Verhoog de productiviteit.

● Verbeter de tolerantie-integriteit.

● Bespaar tot 90% op grondstoffen.

Nadelen:

● Vereist zeer hoge drukkrachten.

● De grootte van de plano is een beperking.

Factoren die de extrusiekracht beïnvloeden:

● Werktemperatuur.

● Apparatuurontwerp, horizontaal of verticaal.

● Extrusietype.

● Extrusieverhouding.

● Hoeveelheid vervorming.

● Wrijvingsparameters.

Extrusieprocestoepassingen of toepassingen:

● Veel gebruikt bij de productie van buizen en holle buizen. En ook gebruikt bij de productie van plastic artikelen.

● Het extrusieproces wordt gebruikt voor de productie van kozijnen, deuren en ramen etc. in de auto-industrie.

● Metaalaluminium wordt in veel industrieën gebruikt voor structurele werkzaamheden.