اکستروژن چیست؟
اکستروژن به فرایند شکل دهی فلز گفته می شود که در آن فلز یا قطعه کار از طریق قالب جریان پیدا می کند تا سطح مقطع آن کاهش یابد و به شکل دلخواه تبدیل شود. از این فرایند به طور گسترده برای تولید لوله و میله های فولادی استفاده می شود.
در اکستروژن از نیروی فشاری استفاده می شود و رایج ترین مواد مورد استفاده برای اکستروژن، پلاستیک و آلومینیوم می باشد.
اکستروژن یکی از روش های حجمی برای تغییر شکل مواد به منظور کاهش ضخامت و یا سطح مقطع است.
چگونگی عملکرد اکستروژن
مکانیزم کلی فرآیند اکستروژن به صورتی است که یک مارپیچ که در محفظه ای قرار دارد و بوسیله ی گرمکن هایی از بیرون گرم میشود به موتور و گیربکس متصل است و دارای حرکت دورانی است، سپس مواد پلاستیکی که دانه دانه است از طریق قیفی به داخل محفظه وارد میشود و پس از ذوب شدن با فشار از درون فرم قالب خارج می شود و نهایتا سرد شده و فرم قالب را به خود میگیرد.
این فرآیند برای انواع اشکال توخالی و توپر کاربرد دارد و بطور نمونه در تولید انبوه سیم ها، میله ها، لوله ها و ورق های پلاستکی با اشکال مختلف استفاده میشود.
مراحل کار در فرایند اکستروژن
مراحل کار به این صورت است که ابتدا بیلت(billet) یا قطعه کار فلزی در اندازه استاندارد تولید می شود. این بیلت در اکستروژن داغ، گرم می شود و سپس در پرس اکستروژن قرار می گیرد.
پیستونی نصب شده است که نیروی فشاری را در پرس وارد می کند و قطعه یا بیلت را به سمت قالب هل می دهد.
اندازه قالب باید به اندازه یک دهانه از سطح مقطع کوچکتر باشد و نیروی فشاری که اعمال می شود به فلز اجازه می دهد تا در قالب جریان پیدا کند و به شکل دلخواه تبدیل شود.
سپس قسمت اکسترود شده از پرس خارج می شود و تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا خواص مکانیکی بهتری پیدا کند.
انواع اکستروژن
فرایند اکستروژن انواع مختلفی دارد که در ادامه به آن می پردازم:
با توجه به جریان فلز
اکستروژن مستقیم (Direct Extrusion):
در اکستروژن مستقیم، فلز مجبور است در جهت تغذیه پانچ جریان داشته باشد و پانچ در حین اکستروژن به سمت قالب حرکت می کند. در اکستروژن مستقیم به دلیل اصطکاک بیشتر به نیروی بیشتری نیاز است.
اکستروژن غیر مستقیم (Indirect Extrusion):
در اکستروژن غیرمستقیم، فلز در جهت مخالف حرکت پیستون حرکت می کند و باید قالب را در سمت مخالف حرکت پانچ نصب کرد. در اکستروژن غیر مستقیم فلز از فضای حلقوی که بین ظرف و پانچ قرار دارد، عبور می کند.
اکستروژن هیدرواستاتیک (Hydrostatic Extrusion):
در اکستروژن هیدرواستاتیک برای اعمال فشار از مایع یا سیال که که معمولا روغن های گیاهی است، استفاده می شود و به دلیل اینکه بیلت با دیواره سیلندر و پیستون تماس ندارد، اصطکاک از بین می رود.
پیستون نیرویی را روی مایع اعمال می کند که این نیرو بیشتر روی بیلت اعمال می شود.
با توجه به دمای کار
اکستروژن داغ( Hot Extrusion):
اگر عملیات اکستروژن در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد که چیزی حدود 50 تا 60 درصد دمای ذوب آن است انجام شود، نام اکستروژن، اکستروژن داغ است. این روش مزایا و معایبی نیز دارد.
مزایا:
در مقایسه با اکستروژن سرد نیروی کمتری لازم است.
کار کردن در روش اکستروژن گرم آسان تر است.
در اکستروژن گرم لکه ها سخت نمی شوند.
معایب:
به دلیل تشکیل رسوب در قسمت اکسترود شده سطح اکستروژن گرم پایین است.
میزان سایش قالب بالاست.
اکستروژن گرم نیاز به نگهداری زیادی دارد.
اکستروژن سرد(Cold Extrusion):
اگر فرایند اکستروژن در دمای اتاق یا پایین تر از دمای کریستالیزاسیون انجام شود، بعنوان اکستروژن سرد شناخته می شود. لوله های تاشو، سیلندر، قوطی های آلومینیومی و ... مثال هایی از قطعات ساخته شده با این روش هستند. این روش نیز دارای مزایا و معایبی هست.
مزایا:
قطعات تولید شده با این روش دارای خواص مکانیکی بالایی است.
قطعاتی که تولید می شوند به پرداخت سطح بالایی نیاز ندارند.
اکستروژن سرد بدون اکسیداسیون در سطح فلز، قطعه را تولید می کند.
معایب:
در اکستروژن سرد نیروی بالایی مورد نیاز است.
کاربرد اکستروژن:
از اکستروژن به طور گسترده در تولید لوله های توخالی، تولید قاب، در، پنجره، صنایع خودرو سازی، تولید اجسام پلاستیکی و ... استفاده می شود.
از اکستروژن آلومینیوم در بسیاری از صنایع که با سازه کار می کنند استفاده می شود.
