مواد استاندارد و قطعات فلزی سفارشی در انواع گستردهای از مقاطع مختلف تولید میشوند. اکستروژن فلزی یکی از روشهای مورد استفاده برای تولید لولههای بدون درز یا پروفیلهای پیچیده است.
اهمیت اکستروژن فلز قابل انکار نیست. محصولاتی که از طریق این فرآیند ساخته میشوند در صنایع مختلفی مانند ساخت و ساز، تولید، خردهفروشی، فناوری اطلاعات و غیره کاربرد دارند.
داشتن درک پایهای از همه روشهای اصلی تولید، به همراه قابلیتها و انعطافپذیری آنها، میتواند برای یک مهندس بسیار مفید باشد. به همین دلیل ما قصد داریم نگاهی مختصر به جنبههای مختلف این روش بیندازیم.
ورق گرافیت خالص به عنوان یکی از مناسب ترین عایق ها در زمینه گاز، بخار و مایعات به شمار می رود. خاصیت انتقال الکتریسیته باعث می شود که در صنایع برق مانند تابلوهای برق بسیار مورد استفاده قرار گیرد.
فرآیند اکستروژن فلز توسط جوزف براماه در سال 1797 اختراع شد. او فلز نرم را با استفاده از یک پیستون دستی برای تشکیل لوله های فلزی از طریق قالب هل داد.
همین مرد همچنین اولین پرس هیدرولیک را برای توماس بور در سال 1820 ساخت. این پرس هیدرولیک اولین لوله های سربی را تشکیل داد که صنعت شکل دهی فلز را متحول کرد.
اکستروژن فلزی یک فرآیند شکلدهی است که در آن یک فلز (چه سرد یا گرم) را با فشار وارد یک قالب میکنیم. این شکل قالب را به فلز اکسترود شده در حین عبور از حفره می دهد. ماده ای که از قالب بیرون می آید به عنوان “اکسترودیت” شناخته می شود.
این فلز برای رسیدن به شکل قالب، تنش فشاری و برشی را تحمل می کند. ماهیت این نیروها و دماهای بالا ما را قادر می سازد تا با استفاده از این فرآیند موادی را با خواص شکننده تشکیل دهیم.
علاوه بر فلزات، غیر فلزات مانند سرامیک، پلاستیک، خاک رس، بتن، پلیمرها و غیره نیز برای اکستروژن مناسب هستند.
فرآیند اکستروژن فلزات از زمان پیدایش تاکنون دستخوش تغییرات زیادی شده است. علاوه بر اکستروژن مستقیم محصولات نهایی، ما از این فرآیند تولید برای به دست آوردن خوراک مواد یکنواخت برای کاربردهای ساخت افزودنی مانند چاپ سه بعدی استفاده می کنیم. سپس این ماده لایه به لایه رسوب داده می شود تا محصول مورد نظر ایجاد شود.
فرآیند اکستروژن فلزات عمومی شامل مراحل زیر است.
بیلت یا شمش فلز خوراکی است که به عنوان ماده اولیه در فرآیند تولید استفاده می شود. اما این فلز خوراک باید با استانداردهای خاصی که توسط طراحان تجویز شده است مطابقت داشته باشد. معمولاً نمای دایره ای یا مربعی دارد اما ممکن است اشکال دیگری نیز داشته باشد.
خود فلز خوراک با استفاده از روش هایی مانند نورد گرم یا ریخته گری مداوم ایجاد می شود.
سپس مواد خام استاندارد در تجهیزات اکستروژن مانند پرس قرار داده می شود و تا دمای توصیه شده برای روش اکستروژن گرم گرم می شود.
اکستروژن سرد نیازی به پیش گرم کردن ندارد، زیرا این فرآیند در دمای اتاق انجام می شود.
اکنون فرآیند اکستروژن با اعمال نیروی فشاری که مواد را به سمت قالب هل میدهد انجام میشود. قالب یک دهانه کوچک دارد. به دلیل فشار زیاد، فلز با فرض شکل قالب از طریق دهانه از قالب خارج می شود.
پس از تکمیل این فرآیند، فشار آزاد می شود و محصول به مرحله بعدی می رود.
این محصول اکنون تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا خواص خود را بهبود بخشد و آن را برای شرایط سرویس آماده کند. فرآیند عملیات حرارتی برای فلزات مختلف متفاوت است.
به عنوان مثال در مورد آلومینیوم، ابتدا قسمت اکسترود شده را خنک می کنیم، سپس آن را کشیده و به طول های دلخواه برش می دهیم. سپس قطعات تحت یک فرآیند Aging قرار میگیرند و در دمای 350 درجه فارنهایت حرارت میدهیم و به مدت چهار ساعت نگه میداریم تا سفت شوند.
انواع مختلفی از فرم های اکستروژن فلزی وجود دارد که می توانید از بین آنها انتخاب کنید. در حالی که اصول اصلی تغییر ناپذیر باقی میمانند، ما آنها را به گونهای متفاوت به کار میبریم تا به تعداد بیشماری از محصولات مختلف دست یابیم.
ما می توانیم تمام فرآیندهای اکستروژن فلز را به یکی از انواع زیر طبقه بندی کنیم.
در اکستروژن داغ، فلز خوراک را بالاتر از دمای تبلور مجدد آن حرارت می دهیم. این فلز را نرم می کند و آن را قادر می سازد از طریق دهانه قالب جریان یابد.
دمای بالای کار مانع از سخت شدن مواد می شود. فشار بالا به این معنی است که استفاده از روان کننده ضروری است.
راه اندازی برای اکستروژن گرم برای خرید و نگهداری گران است. این تنها زمانی می تواند به سود تبدیل شود که اندازه محصول بزرگ باشد.
هنگامی که اکستروژن در دمای اتاق انجام می شود، آن را اکستروژن سرد می نامیم. روش یکسان باقی می ماند به جز اینکه مواد قبل از اکستروژن اصلاً یا فقط کمی گرم نمی شوند. این فرآیند تولید دارای مجموعه ای از مزایا و معایب نسبت به اکستروژن گرم است.
مزایای آن عبارتند از زمان بندی کوتاه تر دسته ای، تحمل ریزتر، سطح صاف تر و عدم اکسیداسیون.
از معایب آن می توان به نیاز به قدرت بیشتر اشاره کرد زیرا کار با مواد آسان نیست. همچنین، خواص مکانیکی مواد در طول فرآیند اکستروژن سرد در معرض تغییر است. سرعت اکستروژن در چنین دماهایی کمتر است.
هنگامی که اکستروژن در دمای بین دمای اتاق و دمای تبلور مجدد فلز انجام می شود، آن را اکستروژن گرم می نامیم.
در مقایسه با فرآیندهای تولیدی ذکر شده، اکستروژن گرم مزایایی مانند کنترل بالاتر بر خواص اکسترود مانند شکل پذیری را ارائه می دهد.
دمای اکستروژن گرم از 424 درجه سانتیگراد تا 975 درجه سانتیگراد متغیر است. دما هرگز از نقطه ذوب بحرانی در هیچ مرحله ای از فرآیند تشکیل فلز تجاوز نمی کند.
اکستروژن اصطکاکی یک فرآیند تا حدودی نادیده گرفته شده است که اخیراً به دلیل مزایای آن در تولید مواد افزودنی توجه بسیار بیشتری را به خود جلب کرده است.
در اکستروژن اصطکاکی، گرمای حاصل از اصطکاک بین قالب و فلز خوراک برای گرم کردن فلز خوراک استفاده می شود. بنابراین، فلز خوراک نیازی به پیش گرم کردن ندارد، اما از انرژی داخلی برای بالا بردن دمای اکستروژن استفاده می کند.
اعمال بار، فلز تغذیه را از طریق دهانه قالب رانده می شود و قسمت اکسترود شده به شکل قالب از بالا خارج می شود. مزیت اکستروژن اصطکاکی نسبت به سایرین این است که فلز قابل بازیافت را می توان مستقیماً به عنوان خوراک اضافه کرد. ضایعاتی مانند ضایعات کوچک، بلوک ها، تراشه های ماشینکاری و پودر را می توان برای تولید محصولات نهایی بدون هیچ گونه پیش تصفیه استفاده کرد.
فرآیند میکرواکستروژن محصولاتی را در محدوده زیر میلی متری برای کاربردهای خاص ایجاد می کند. روند یکسان باقی میماند، اما به قالبها و قوچهای کوچک نیاز دارد که با الزامات دقت بسیار چالش برانگیز است. محصولات میکرواکستروژن در یک مربع 1 میلی متری قرار می گیرند.
چندین مسئله دیگر نیز هنگام برخورد با محصولات کوچک مانند مرزها و ساختار دانه ها، نقص های تغییر شکل و پایداری شکل ظاهر می شوند.
تجهیزات مختلفی برای اکستروژن موجود است. بسته به ویژگی های تجهیزات می توانیم آنها را به روش های مختلفی طبقه بندی کنیم. برخی از این موارد عبارتند از جهت اعمال نیرو، واسطه برای اعمال نیرو و غیره.
برخی از انواع محبوب تجهیزات اکستروژن به شرح زیر است.
اکستروژن مستقیم از یک قالب ثابت استفاده می کند در حالی که قوچ فشار را روی فلز سیال ایجاد می کند. در اثر این فشار، سیال از دهانه قالب خارج می شود. دهانه قالب در ظرف طرف مقابل پانچ قرار دارد. بنابراین، قسمت اکسترود شده در جهت حرکت قوچ خارج می شود. به همین دلیل است که به آن اکستروژن رو به جلو نیز می گویند.
اکستروژن مستقیم محبوب ترین فرآیند اکستروژن است. دارای مزایایی مانند:
برخی از معایب این فرآیند عبارتند از:
در اکستروژن غیرمستقیم، دهانه قالب روی قوچ است. همانطور که پانچ فلز سیال را فشرده می کند، از طریق دهانه قالب در جهت مخالف قوچ جریان می یابد. به همین دلیل است که به آن اکستروژن معکوس نیز میگویند.
اکستروژن غیرمستقیم به دلیل کاهش اصطکاک بین بیلت و ظرف، انرژی کمتری مصرف می کند. مشابه اکستروژن مستقیم، اکستروژن غیرمستقیم برای اکستروژن گرم و همچنین اکستروژن سرد استفاده می شود.
یک اشکال برای این فرآیند این است که پشتیبانی از اکسترود دشوار است. قوچ توخالی است که بار قابل اعمال را محدود می کند.
در روش های فوق قوچ در تماس مستقیم با بیلت بود. اما در اکستروژن هیدرواستاتیک، بیلت توسط یک سیال تحت فشار قرار می گیرد. شمش در همه جهات با سیال احاطه شده است به جز جایی که قالب را لمس می کند.
این اصطکاک بین شمش و ظرف را از بین می برد که به نوبه خود میزان نیروی مورد نیاز برای اکستروژن را کاهش می دهد. هنگامی که نیرو اعمال می شود، دهانه قالب تنها نقطه رهاسازی است و اکستروژن رخ می دهد.
مزایای استفاده از اکستروژن هیدرواستاتیکی عبارتند از
اشکالات خاصی در اکستروژن هیدرواستاتیک وجود دارد که باید از آنها آگاه باشیم:
در اکستروژن ضربه ای، پانچ با سرعت بالا با بیلت در تماس است. فشار حاصل، اکسترود را از طریق فاصله بین پانچ و قالب به بیرون می راند. این حفره قالب شکل مورد نیاز را به اکسترود می دهد.
هنگامی که پانچ بلند شد اکسترود با آن بالا می رود و با استفاده از یک صفحه استریپر از آن جدا می شود.
اکستروژن ضربه ای مبتنی بر اکستروژن سرد است و معمولاً فلزات نرم تری مانند آلومینیوم، مس و سرب را تشکیل می دهد.
در اکستروژن جانبی، دهانه قالب در کنار ظرف است. همانطور که پانچ روی بیلت فشار می آورد، اکسترود از کنار ظرف خارج می شود. ممکن است بیش از یک دهانه قالب وجود داشته باشد. در اکستروژن جانبی، جریان فلز عمود بر جهت پانچ است.
اکستروژن جانبی زیرمجموعه خاصی از فورج قالب بسته است. ما معمولاً از آن به عنوان جایگزینی برای عنوان استفاده می کنیم زیرا قادر است محصولاتی با طول زیاد در یک عملیات ایجاد کند.
نقص ها محصول جانبی اجتناب ناپذیر هر فرآیندی هستند. اما همیشه می توان اندازه و تعداد آنها را با استفاده از اقدامات احتیاطی صحیح و پس از درمان کاهش داد. سه نوع عیب اصلی در اکسترودها وجود دارد که می تواند به طور قابل توجهی کیفیت محصول نهایی را مختل کند.
علت اصلی ترکخوردگی سطح، تنشهای بیش از حد روی سطح مواد است. اگر در طول فرآیند اکستروژن اصطکاک بالاتری وجود داشته باشد، ترک سطحی رخ می دهد.
هنگامی که ترک در مرکز محصول اکسترود شده ایجاد می شود، به عنوان ترک داخلی شناخته می شود. اصطکاک کم و نسبت اکستروژن کم در ناحیه تغییر شکل منجر به این عیب می شود. ما می توانیم با افزایش اصطکاک در رابط ابزار-بیلت آن را کنترل کنیم.
Piping به یک فضای خالی قیفی شکل در محصول نهایی اشاره دارد. هنگامی که ناخالصی ها یا اکسیدهای موجود در انبار وجود داشته باشد، باعث نقص لوله می شود.
15 فروردین 1404
مخلوط پلیمری مخلوط پلیمری ترکیبی از دو پلیمر است که در آن پلیمر ثانویه حداقل ۲٪ از حجم کل را تشکیل میدهد. کاربرد و مزایای مخلوطهای پلیمری:مخلوطهای پلیمری به طور گسترده تولید میشوند زیرا هم برای تولیدکننده مواد و هم برای مشتری مزایایی به همراه دارند. ترکیب پلیمرهای از پیش تولید شده به کارخانهها این […]
25 مهر 1403
پلیسه گیری در حین پرداخت هزینه برای خدمات برش لیزری، انتظار میرود پول زیادی پرداخت کنید. با این حال، قطعات با لبه های تیز (پلیسه) هم کمیاب نیستند. گاهی اوقات نمی توان بدون ایجاد پلیسه برش داد. پس پلیسه گیری لازم است. فیبر استخوانی صنعت واشر اصفهان مقاوم در برابر بارهای مکانیکی، مقاوم در برابر فشار […]
طراحی و توسعه توسط طراحی سایت اصفهان و سئو سایت اصفهان – آیسو دیزاین
قوانین سایت_____حفظ حریم خصوصی
