Kad cilvēki jautākas ir ekstrūzija, lielākā daļa skaidrojumu uzreiz kļūst tehniski. Bet pamatideja nav tik sarežģīta -, jūs izspiežat materiālu caur formas atveri, lai iegūtu garu gabalu ar tādu pašu šķērsgriezumu-visā garumā. Padomājiet par to kā par zobu pastas izspiešanu, izņemot to, ka tūbiņas atvere ir tāda, kādu vēlaties, lai galaprodukts būtu.
Process darbojas ar metāliem, plastmasu, pat pārtiku. Un tas ir bijis ilgāks, nekā jūs domājat, ar pirmo hidraulisko presi svina cauruļu ekstrūzijai, ko 1797. gadā patentēja Džozefs Bramahs. Tas ir vairāk nekā 200 gadi, kad lietas tiek izspiestas cauri nūjām.
Kāpēc ražotāji turpina izmantot šo metodi
Izmaksām ir nozīme. Daudz. Izgatavojot tūkstošiem pēdu alumīnija kanālu vai vara caurules, ekstrūzijas process ļauj nepārtraukti darboties, neapstājoties, veidojot atsevišķus gabalus. Hydro, viens no lielākajiem alumīnija ražotājiem, ziņo, ka viņu ekstrūzijas preses var izgatavot profilus ar ātrumu līdz 25 metriem minūtē atkarībā no sakausējuma un sarežģītības -, kas izriet no viņu 2023. gada pārskata vietnē hydro.com.
Taču ātrums nav vienīgais iemesls. Iegūto izmēru precizitāti ir grūti saskaņot ar citām formēšanas metodēm. Mēs runājam par pielaidēm, kas var sasniegt ±0,1 mm kritiskajos izmēros, kas pārspēj lielāko daļu liešanas vai velmēšanas darbību.
Temperatūras diapazoni ir svarīgāki, nekā cilvēki saprot
Alumīnija karstā ekstrūzija parasti notiek no 350 līdz 500 grādiem. Tas ir plašs, jo dažādiem sakausējumiem ir vajadzīgas dažādas temperatūras. 6061 alumīnijs vislabāk izspiež ap 450 grādiem, savukārt 7075 ir jāpaliek vēsākam, pretējā gadījumā rodas plaisāšana. Standarta ceļvežos neviens īsti labi neizskaidro šo daļu.
Varš un misiņš ir karstāks - vairumam vara sakausējumu 600–900 grādu temperatūrā. Tērauds kļūst vēl augstāks, dažreiz pat vairāk nekā 1200 grādu nerūsējošā tērauda kategorijās.
Aukstā ekstrūzija notiek istabas temperatūrā vai nedaudz augstāk. Spiediena prasības ievērojami palielinās, lai gan - mēs runājam par spēkiem, kas dažiem tērauda komponentiem var pārsniegt 1400 MPa, pamatojoties uz vietnē steel.org publicētajiem ražošanas datiem.
Tiešais pret netiešo un kāpēc tas maina lietas
Lielākā daļa ekstrūzijas tiek veikta tiešā veidā (vai "uz priekšu"), kur cilindrs izspiež materiālu caur stacionāru matricu. Sagatave kustas, matrica ne. Pietiekami vienkārši.
Netiešā ekstrūzija to apvērš -, matrica kustas kopā ar cilindru, kamēr sagatave paliek relatīvi nekustīga konteinerā. Mazāka berze nozīmē, ka varat izspiest cietākus sakausējumus vai sarežģītākas formas. Taču aprīkojums maksā vairāk, un jūsu garums ir ierobežots.
Patiešām cietiem materiāliem vai sarežģītiem{0}}šķērsgriezumiem ir jēga izmantot netiešu. Standarta formām mīkstākos sakausējumos pievienotās izmaksas nav tā vērtas.
Lietojumprogrammas, par kurām netiek daudz runāts
Visi piemin celtniecības sijas un logu rāmjus. Tie ir acīmredzami. Taču ir vesela ekstrudētu komponentu pasaule, kam netiek pievērsta liela uzmanība.
Medicīnas ierīcēs tiek izmantots daudz maza -diametra ekstrūzijas - ķirurģisko instrumentu, katetru komponentu, specializētu cauruļu. Dažu ekstrudēta titāna sakausējumu bioloģiskā saderība padara tos ideāli piemērotus implantiem. Zimmer Biomet izmanto ekstrudētu titānu gūžas un ceļa locītavas aizvietošanas komponentiem, un to specifikācijas ir pieejamas zimmerbiomet.com tehniskajā dokumentācijā.
Elektronikas siltuma izlietnes gandrīz pilnībā ir atkarīgas no ekstrūzijas. Jums ir vajadzīgas šīs plānās spuras ar precīzām atstarpēm, un nav ekonomiska veida to izgatavošanai, izņemot alumīnija izstumšanu caur veidni. Siltumvadītspēja saglabājas augsta, jo graudu struktūra ekstrūzijas procesa laikā izlīdzinās.
Jūras lietojumos patērē tonnas ekstrudēta alumīnija un vara sakausējumu, jo sālsūdens iznīcina lielāko daļu citu materiālu. Sliedes, skavas, klāja piederumi -, ja tas ir uz laivas un metāla, pastāv pienācīga iespēja, ka tas ir izspiests.
Diezēšana ātri kļūst sarežģīta
Kauls ir vieta, kur notiek burvība, kā arī izmaksas tiek pievienotas. Vienkārša cietā veidne apaļajiem stieņiem ir vienkārša. Dobām sekcijām ir nepieciešami serdeņi vai tiltu presformas, kas palielina sarežģītību eksponenciāli.
Die leņķi ietekmē visu. Pārāk stāvs un rodas virsmas defekti. Pārāk sekla un spiediena prasības iet cauri jumtam. Lielākajai daļai ekstrūzijas presformu tiek izmantoti ieejas leņķi no 45 līdz 90 grādiem, un alumīnijam parasti ir 60 grādi.
Kas nedarbojas labi
Ne katrs metāls viegli izspiežas. Augsta-oglekļa tēraudi ir problemātiski - tie plaisā deformācijas rezultātā. Ļoti trauslus sakausējumus, piemēram, dažus čugunus, vispār nevar izspiest.
Ir arī izmēru ierobežojumi. Ekstrūzijas preses jaudai ir praktiski maksimums. Lielākā daļa komerciālo presu nodrošina aptuveni 10 000 tonnu spēka, kas ierobežo sagatavju lielumu un šķērsgriezuma-kompleksu.
Virsmas apdare dažkārt sagādā vilšanos. Jūs iegūstat matricas līnijas (nelielas skrāpējumus no veidnes kontakta), kuras ir grūti pilnībā novērst. Pēc-izspiešanas darbības, piemēram, zīmēšana vai slīpēšana, var palīdzēt, bet palielina izmaksas.
Visa nepārtrauktā daļa
Atgriežoties pie "nepārtrauktas formēšanas" jēdziena nosaukumā -, tas patiešām atšķir ekstrūzijas no citām formēšanas metodēm. Jūs neveidojat vienu daļu vienlaikus. Process turpinās, līdz sagatave ir izlietota, iegūstot vienu garu gabalu, kas pēc tam tiek sagriezts līdz garumam.
Šī nepārtrauktība rada materiāla īpašības, kuras jūs neiegūstat ar citiem procesiem. Graudu struktūra plūst pa ekstrūzijas virzienu, kas kopumā uzlabo izturību paralēli šim virzienam. Šķērsgriezuma-izturība ir trāpīga, taču lielākajai daļai lietojumu tas ir pieņemams.
Vairāku īsu gabalu metināšana kopā aizņemtu mūžīgi un radītu vājās vietas katrā savienojumā. Ekstrūzija novērš šo problēmu.
Materiālu apstrāde pirms un pēc
Sagatavei (jūsu izejmateriālam) jābūt pareizai temperatūrai un tīrai. Uz virsmas esošais katlakmens vai piesārņojums pāriet tieši uz jūsu galaproduktu. Iepriekšēja-apkure prasa laiku un enerģiju, kas ietekmē jūsu ražošanas izmaksas.
Iznākot no formas, materiāls ir karsts un mīksts. Tam nepieciešams atbalsts, pretējā gadījumā tas nokrīt un deformējas. Lielākajai daļai ekstrūzijas līniju ir izskrējiena tabulas ar rullīšiem, lai viss būtu taisns, kamēr tas atdziest.
Dzesēšanas ātrums ietekmē arī īpašības. Dažu alumīnija sakausējumu rūdīšana uzreiz pēc presēšanas uzlabo stiprību, izmantojot šķīduma termisko apstrādi. Citiem sakausējumiem nepieciešama lēnāka dzesēšana, lai novērstu plaisāšanu.
Procesa variācijas, ar kurām jūs saskarsities
Hidrostatiskā ekstrūzija izmanto šķidruma spiedienu, nevis mehānisko cilindru. Sagatave atrodas kamerā, kas piepildīta ar šķidrumu, un spiediens izspiež to cauri matricai. Mazāka berze, labāka virsmas apdare, taču tas ir dārgs un galvenokārt tiek izmantots īpašiem lietojumiem.
Trieciena ekstrūzija ir pilnīgi atšķirīga - jūs sitat pa materiālu ar perforatoru, un tas plūst atpakaļ ap to. Šādā veidā tiek izgatavotas alumīnija zobu pastas tūbiņas un akumulatoru korpusi. Ātri, lēti lieliem apjomiem, bet ierobežotām formām.
Berzes ekstrūzija ir jaunāka, izmantojot rotējošu instrumentu, kas berzes rezultātā rada siltumu. Materiāls mīkstina un plūst bez kušanas. Dažas interesantas iespējas savienot dažādus materiālus, lai gan tas vēl nav sasniedzis galveno ražošanu.
Kur lietas noiet greizi
Iekārtas nodilums izraisa pakāpeniskas izmēru izmaiņas. Dīseles erodējas, īpaši asos stūros. Tas, kas sākas specifiski, lēnām izzūd, kad jūs izlaižat vairāk materiāla.
Temperatūras kontroles kļūmes sabojā partijas. Pārāk karsts, un jūs saņemat pārmērīgu graudu augšanu, samazinot izturību. Pārāk auksts, un materiāls neplūst pareizi, iespējams, iesprūstot prese.
Nepareiza sagatavju sagatavošana rada defektus. Ja jūsu sagatavei ir iekšējie tukšumi vai piesārņojums, šie trūkumi izplatās visā ekstrūzijas laikā.
Ātrumam ir lielāka nozīme, nekā vairums operatoru saprot. Pārāk ātri izspiediet materiālu, un deformācijas rezultātā rodas pārmērīgs siltums, mainot materiāla īpašības. Iet pārāk lēni un produktivitātes tvertnes.
Ekonomika kļūst sarežģīta, kad apjoms samazinās. Ekstrūzijai ir jēga tūkstošiem pēdu produkta. Īsiem braucieniem veidņu izmaksas un iestatīšanas laiks iznīcina jūsu rezerves. Šeit tiek pārņemta apstrāde vai citi procesi, neskatoties uz augstākām-gabala izmaksām.