Kai žmonės klausiakas yra ekstruzija, dauguma paaiškinimų iškart tampa techniniais. Tačiau pagrindinė idėja nėra tokia sudėtinga, - jūs stumiate medžiagą per formos angą, kad gautumėte ilgą gabalą su tokiu pat skerspjūviu-. Pagalvokite apie tai kaip apie dantų pastos spaudimą, išskyrus tai, kad tūbelės anga yra bet kokios formos, kokios norite, kad galutinis produktas būtų.
Procesas veikia su metalais, plastikais, net su maistu. Ir tai praėjo ilgiau, nei jūs manote, nes pirmasis hidraulinis presas švino vamzdžių ekstruzijai buvo patentuotas dar 1797 m. Joseph Bramah. Tai daugiau nei 200 metų, kai stumdomi daiktai per štampus.
Kodėl gamintojai ir toliau naudoja šį metodą
Svarbi kaina. Daug. Kai gaminate tūkstančius pėdų aliuminio kanalo arba vario vamzdžių, ekstruzijos procesas leidžia nuolat dirbti be sustojimo ir gaminti atskiras dalis. „Hydro“, vienas iš didesnių aliuminio gamintojų, praneša, kad jų ekstruzijos presai gali gaminti profilius iki 25 metrų per minutę greičiu, priklausomai nuo lydinio ir sudėtingumo - – tai duomenys iš jų 2023 m. metinės ataskaitos hydro.com.
Tačiau greitis nėra vienintelė priežastis. Gautą matmenų tikslumą sunku suderinti su kitais formavimo metodais. Kalbame apie leistinus nuokrypius, kurie gali pasiekti ±0,1 mm esant kritiniams matmenims, o tai pranoksta daugumą liejimo ar valcavimo operacijų.
Temperatūros diapazonai yra svarbesni, nei žmonės supranta
Aliuminio karštasis ekstruzija paprastai vyksta nuo 350 iki 500 laipsnių. Tai platus diapazonas, nes skirtingiems lydiniams reikia skirtingos temperatūros. 6061 aliuminis geriausiai išspaudžiamas maždaug 450 laipsnių kampu, o 7075 turi išlikti vėsesnis, nes kitaip galite įtrūkti. Niekas šios dalies gerai nepaaiškina standartiniuose vadovuose.
Varis ir žalvaris karštesnis - žiūrite į 600–900 laipsnių daugeliui vario lydinių. Plienas pakyla dar aukščiau, kartais viršija 1200 laipsnių nerūdijančio plieno rūšims.
Šaltas ekstruzija vyksta kambario temperatūroje arba šiek tiek aukštesnėje. Slėgio reikalavimai gerokai šokteli, nors - kalbame apie jėgas, kurios kai kuriems plieno komponentams gali viršyti 1400 MPa, remiantis steel.org paskelbtais gamybos duomenimis.
Tiesioginis vs netiesioginis ir kodėl tai keičia dalykus
Didžioji dalis ekstruzijos yra tiesioginė (arba „pirmyn“), kai stūmiklis stumia medžiagą per nejudantį štampą. Ruošinys juda, štampai ne. Pakankamai paprasta.
Netiesioginis išspaudimas apverčia tai -, štampai juda kartu su cilindru, o ruošinys išlieka santykinai nejudantis konteineryje. Mažesnė trintis reiškia, kad galite išspausti kietesnius lydinius arba sudėtingesnes formas. Tačiau įranga kainuoja daugiau, o jūsų ilgis yra ribotas.
Jei tai tikrai kietos medžiagos arba sudėtingi skerspjūviai-, netiesiogiai prasminga. Standartinių formų minkštesniuose lydiniuose papildomos išlaidos nėra vertos.
Programos, apie kurias daug nekalbama
Visi mini statybines sijas ir langų rėmus. Tai akivaizdūs. Tačiau yra visas pasaulis ekstruzinių komponentų, į kuriuos nekreipiama daug dėmesio.
Medicinos prietaisuose naudojama daug mažo{0}}skersmens ekstruzijos - chirurginių instrumentų, kateterių komponentų, specializuotų vamzdelių. Dėl tam tikrų ekstruzinio titano lydinių biologinio suderinamumo jie puikiai tinka implantams. „Zimmer Biomet“ naudoja ekstruzinį titaną klubo ir kelio sąnario pakeitimo komponentams, o jų specifikacijas galima rasti zimmerbiomet.com techninėje dokumentacijoje.
Elektronikos aušintuvai beveik visiškai priklauso nuo ekstruzijos. Jums reikia tų plonų pelekų su tiksliais tarpais, ir nėra jokio ekonomiško būdo juos pagaminti, išskyrus aliuminio stumimą per štampą. Šilumos laidumas išlieka aukštas, nes ekstruzijos metu grūdelių struktūra susilygina.
Jūrų reikmėms sunaudojama daug ekstruzinio aliuminio ir vario lydinių, nes sūrus vanduo sunaikina daugumą kitų medžiagų. Bėgiai, tvarsčiai, denio jungiamosios detalės -, jei jis yra ant valties ir metalo, yra nemaža tikimybė, kad jie buvo išspausti.
Diegimas greitai komplikuojasi
Kabelis yra ta vieta, kur įvyksta magija, o taip pat atsiranda išlaidos. Paprastas tvirtas apvalių strypų štampas yra nesudėtingas. Tuščiavidurėms sekcijoms reikia įtvarų arba tilto štampų, o tai eksponentiškai padidina sudėtingumą.
Diegimo kampai turi įtakos viskam. Per kietas ir atsiranda paviršiaus defektų. Per sekli ir slėgio reikalavimai eina per stogą. Daugumoje ekstruzijos štampų naudojami 45–90 laipsnių įėjimo kampai, o aliuminiui būdingi 60 laipsnių.
Kas neveikia gerai
Ne kiekvienas metalas lengvai išsiveržia. Didelės-anglies plienas yra problemiškas - dėl deformacijos jie įtrūksta. Labai trapūs lydiniai, pavyzdžiui, kai kurie ketaus, iš viso negali būti išspausti.
Taip pat yra dydžio apribojimai. Ekstruzijos preso talpa yra praktiškai maksimali. Dauguma komercinių presų naudoja apie 10 000 tonų jėgos, o tai riboja, kokio dydžio gali būti ruošiniai ir koks sudėtingas bus jūsų skerspjūvis.
Paviršiaus apdaila kartais nuvilia. Atsiranda štampavimo linijų (mažų įbrėžimų nuo štampavimo kontakto), kurias sunku visiškai pašalinti. Po-išspaudimo operacijos, pvz., piešimas ar šlifavimas, gali padėti, bet padidinti išlaidas.
Visa tęstinė dalis
Grįžtant prie tos „nuolatinio formavimo“ sąvokos pavadinime - tai iš tikrųjų išskiria ekstruziją nuo kitų formavimo metodų. Vienu metu nekuriate vienos dalies. Procesas tęsiasi tol, kol jūsų ruošinys išnaudojamas, todėl jums bus suteiktas vienas ilgas gabalas, kuris vėliau supjaustomas iki ilgio.
Šis tęstinumas sukuria medžiagų savybes, kurių nepasieksite su kitais procesais. Grūdelių struktūra teka išilgai ekstruzijos krypties, o tai paprastai pagerina stiprumą lygiagrečiai tai krypčiai. Kryžminio-grūdėjimo stiprumas nukenčia, bet daugeliui programų tai priimtina.
Kelių trumpų dalių suvirinimas užtruks amžinai ir kiekvienoje jungtyje atsiras silpnų vietų. Ekstruzija pašalina šią problemą.
Medžiagų tvarkymas prieš ir po
Ruošinys (jūsų pradinė medžiaga) turi būti tinkamos temperatūros ir švarus. Paviršiaus apnašos arba užteršimas pereina tiesiai į jūsų gatavą gaminį. Išankstinis šildymas-atima laiko ir energijos, o tai lemia gamybos išlaidas.
Išėmus iš štampo medžiaga yra karšta ir minkšta. Jam reikia palaikymo, arba jis nuslūgsta ir išsikraipo. Daugumoje ekstruzijos linijų yra nubėgimo lentelės su ritinėliais, kad viskas būtų tiesiai, kol vėsta.
Aušinimo greitis taip pat turi įtakos savybėms. Kai kurių aliuminio lydinių gesinimas iškart po preso pagerina stiprumą termiškai apdorojant tirpalu. Kitus lydinius reikia lėčiau aušinti, kad būtų išvengta įtrūkimų.
Proceso variantai, su kuriais susidursite
Hidrostatinė ekstruzija naudoja skysčio slėgį, o ne mechaninį cilindrą. Ruošinys yra kameroje, užpildytoje skysčiu, ir slėgis verčia jį per štampą. Mažesnė trintis, geresnė paviršiaus apdaila, tačiau tai brangu ir dažniausiai naudojama specialioms reikmėms.
Smūginė ekstruzija yra visiškai kitokia - trenkiate į medžiagą perforatoriumi ir ji teka atgal aplink ją. Taip gaminami aliuminio dantų pastos tūbelės ir baterijų dėklai. Greitas, pigus dideliam kiekiui, bet ribotoms formoms.
Trinties ekstruzija yra naujesnė, naudojant besisukantį įrankį, kuris trinties būdu generuoja šilumą. Medžiaga minkštėja ir teka nesilydant. Keletas įdomių galimybių sujungti skirtingas medžiagas, nors tai dar nepasiekė pagrindinės gamybos.
Kur viskas klostosi ne taip
Įrangos susidėvėjimas sukelia laipsniškus matmenų pokyčius. Štampai ištrina, ypač aštriuose kampuose. Tai, kas prasideda-specifiškai, pamažu išnyksta, kai perkeliate daugiau medžiagos.
Temperatūros kontrolės gedimai sugadina partijas. Per karšta ir per daug auga grūdai, todėl sumažėja stiprumas. Per šalta ir medžiaga tinkamai netekės, todėl gali užstrigti presas.
Netinkamas ruošinio paruošimas sukelia defektus. Jei jūsų ruošinyje yra vidinių tuštumų ar užteršimo, šie trūkumai plinta per visą ekstruziją.
Greitis yra svarbesnis nei dauguma operatorių supranta. Per greitai stumkite medžiagą ir dėl deformacijos, keičiantis medžiagos savybėms, susidaro perteklinė šiluma. Eikite per lėtai ir padidinkite našumą.
Ekonomika tampa sudėtinga, kai apimtys mažėja. Išspaudimas yra prasmingas tūkstančiams pėdų gaminio. Trumpiems važiavimams štampo kaina ir sąrankos laikas sumažina jūsų maržas. Čia apdirbimas ar kiti procesai perima viršų, nepaisant didesnių-vieneto sąnaudų.