Hjem >

Ekstrudering

Varmekstrudering er en metalformningsproces til fremstilling af fast- tværsnitsprofil ved at skubbe en opvarmet metalstang gennem en matrice til den ønskede form. Varmekstruderingsprocessen udføres ved temperatur over metallernes omkrystallisationspunkt, hvilket typisk er 50-75 % af dets smeltetemperatur, hvilket gør det mere formbart og lettere at deformere med mindre kraft.

Beskrivelse

Varmekstrudering er i stand til at skabe komplekse- tværsnit og vil være ensartet over hele længden af den ekstruderede profil, og matricedesign, ekstruderingsforhold, emnetemperatur, smøring og ekstruderingshastighed vil påvirke ekstruderingskvaliteten. Som enhver anden metal-formningsproces klassificeres den efter temperatur i varm, kold og varm ekstrudering, og processen udføres generelt ved forhøjede temperaturer for at reducere ekstruderingskraften og forbedre materialets duktilitet. Kold ekstrudering betyder lavere produktionsomkostninger på grund af reduceret råvarespild og høj produktionshastighed.

Extruded Alu Profile

Varm ekstrudering vs kold ekstrudering

Varmekstrudering involverer at gøre emnet over dets omkrystallisationstemperatur, og denne proces kan forbedre emnets mekaniske egenskaber. Under den varme ekstruderingsprocessen vil denne varmebearbejdning skubbe og omfordele materiale, hvilket lukker de ledige pladser i det smeltede metalmateriale. Derfor dannes urenhederne sædvanligvis også i faste indeslutninger og fordeler sig i hele emnets masse. Varmbearbejdning og ekstruderet metal vil bryde uregelmæssige strukturer op og omkrystallisere materialemassen til en finere smedekornstruktur, og derfor forbedres delens mekaniske egenskaber, såsom slagfasthed, duktilitet og styrkeegenskaber. De fleste metalekstruderinger udføres på barrer, der allerede er opvarmet til temperatur over metallernes omkrystallisationspunkt, hvilket gør det muligt for en stor mængde formændringer. En af de største ulemper ved varmbearbejdning af metaller er den oxidation, der sker over overfladen af det varme arbejde, hvilket resulterer i, at et lag af oxidbelægninger opbygges på arbejdsemnets ydre overflader. Skalaen kan påvirke overfladefinish og nøjagtigheden af delen samt øge friktion og slid på metal-grænseflader. Varmekstrudering vælges normalt til større dele, som kræver store formændringer og mere kompleks geometri.

Kold ekstrudering af metal bruges normalt til mindre dele, tyndere materiale, mindre komplekse former, mere bearbejdelige materialer og fremstilling af diskrete ekstruderinger, der skaber en enkelt del med hver operation. Kold ekstrudering har følgende fordele:

√Lavere energiomkostninger, denne proces kræver ikke opvarmningsproces.
√Højere produktionshastighed
√Ingen oxidation og skæl, derfor kan det give en bedre overfladefinishkvalitet.
√Større geometrisk nøjagtighed
√Bedre effekt på belastningshærdning

Kort sagt, bredere metalmaterialer er velegnede til varmekstrudering såsom kobber, aluminium, stål & stållegering, rustfrit stål, bly & tin osv., og denne proces er mere velegnet til større størrelser. Kold ekstrudering er en metalformningsproces, der udføres ved eller nær stuetemperatur, hvor en metalsnegl tvinges gennem en matrice for at skabe en ønsket tværsnitsform. I modsætning til varmekstrudering udføres det under materialets omkrystallisationstemperatur, og denne proces er også kendt som koldsmedning eller slagekstrudering til fremstilling af præcise dele med fremragende overfladefinish og forbedrede mekaniske egenskaber. Kold ekstrudering er en meget vigtig proces for bil-, bygge- og infrastrukturindustrien.

Extrusion Die

Ekstrudering ved procesmekanik

Ekstrusionsprocesser kan også defineres ved det fysiske arrangement af støderen, barren og matricen, og nedenfor er en poppelklassificering:

√ Direkte ekstrudering, også kaldet fremad ekstrudering, det er den mest almindelige ekstruderingsmetode. Billetten anbringes i en beholder, og en cylinder skubber den gennem en stationær matrice placeret i den modsatte ende, og den ekstruderede del flyder i samme retning som stemplets bevægelse. Denne proces kan skabe betydelig friktion, når emnet glider langs beholdervæggen, og der kræves normalt større kraft. Denne ekstruderingsløsning kan føre til uoverensstemmelser i kornstrukturen mellem forsiden og bagsiden af produktet på grund af ujævn materialestrøm.
√ Indirekte ekstrudering, også kaldet bagudekstrudering, matricen er monteret på selve den hule stempel. Når stemplet skubber ind i den stationære beholder, tvinges metallet til at strømme tilbage gennem matricen i den modsatte retning af stemplets bevægelse. Denne proces kræver betydeligt mindre kraft end direkte ekstrudering, fordi der ikke er nogen friktion at overvinde langs beholderens længde, plus den kan producere en mere ensartet kornstruktur og ensartede mekaniske egenskaber. Derfor giver det mulighed for produktion af tyndere-væggede profiler og er bedre egnet til legeringer med høj-styrke.

√ Hydrostatisk ekstrudering, det er en specialiseret form, hvor billetten er fuldstændig omgivet af en væske under tryk inde i beholderen. Stemplet sætter denne væske under tryk, som igen påfører et jævnt tryk på alle sider af emnet, hvilket tvinger det gennem matricen. Fordelen er, at friktionen mellem emnet og beholdervæggen er fuldstændig elimineret, og kraften reduceres yderligere.
√ Slagekstrudering, det betragtes ofte som en form for koldekstrudering. Denne proces bruger en høj-hastighed til at slå en metalsnegl, hvilket får den til at flyde plastisk ind i en matrice. Processen kan udføres fremad, baglæns eller kombineret, og den kan udgøre en færdig del i et enkelt tryk på pressen. Denne metalformningsproces bruges ofte til fremstilling af hule dele med tynde vægge.

Nedenfor er en kort oversigt over forskellige ekstruderingsløsninger:

Sammenligning af ekstruderingstyper
Feature	Direkte (fremad) ekstrudering	Indirekte (bagudgående) ekstrudering	Hydrostatisk ekstrudering	Slagekstrudering
Materiale flow	Samme retning som ram	Modsat retning af ram	Samme retning som ram	Fremad, baglæns eller kombineret
Friktion	Høj friktion mellem billet og containervæg	Ingen friktion mellem billet og containervæg	Ingen friktion mellem billet og containervæg; reduceret matricefriktion	Afhænger af frem-/bagud-type, men er afhængig af smøring
Påkrævet kraft	Højest på grund af friktion	Lavere end direkte (25-30 % mindre)	Laveste på grund af manglende friktion og væske under tryk	Høj slagkraft over kort varighed.
Billetbevægelse	Billet bevæger sig i forhold til container	Billet er stationært i forhold til container.	Billet bevæger sig, skubbet af væske.	Sneglen er stationær, før den bliver ramt.
Materialeaffald	En lille del (rumpe) af billetten kan ikke ekstruderes.	Mindre spild, da bagenden er mindre eller ikke-eksisterende.	Der efterlades ingen billetrester på beholderens vægge.	Meget lavt materialespild (tæt på-netto-form).
Produktkvalitet	Potentiale for ikke-ensartet kornstruktur og egenskaber.	Mere ensartet kornstruktur og ensartede egenskaber.	Fremragende overfladefinish og ensartede egenskaber.	God overfladefinish og styrke fra koldbearbejdning.
Almindelige anvendelser	Massive stænger, enkle hule former, strukturelle profiler.	Hule eller rørformede produkter, høj-legeringsprofiler.	Skøre materialer, komplekse former, høje-ekstruderinger.	Dåser, rør, ildslukkere, fastgørelsesanordninger.
Kompleksitet	Den enkleste værktøj og proces.	Mere kompleks værktøj (hul stempel).	Mest kompleks på grund af-højtryksvæske og tætning.	Kræver høj-hastighedspresser og robust værktøj.

Metalekstruderingsproces

Denne specielle metalformningsproces er designet til at skabe komplekse former ud af metalstænger ved at føre stangen gennem en matrice, og processen er opsummeret som nedenfor:

√ Forberedelse af emnet, normalt opvarmes emnet derefter til ekstruderingsprocessen, hvilket gør metallet mere formbart og lettere at forme.
√ Skub og tryk på den smeltede barre, og tryk lægges på barren mod matricerne, som er bearbejdet med stor præcision for at sikre en korrekt pasform.
√ Afkøling og hærdning tvinges metalemnet fuldt ud gennem matricen, og det afkøles og hærder på en time.
√ Skæring & dimensionering, det ekstruderede metal skæres derefter i den ønskede længde.
√ Udglødning, til nogle anvendelser, som f.ekskobberskinnevil kræve udglødning for bedre elektrisk ledningsevne.

Generelt er aluminium og stål almindelige metalmaterialer på grund af deres styrke og formbarhed, og Fabmann har oparbejdet masser af erfaring inden for ekstrudering, og vores værktøjs- og produktionsingeniørteam er i stand til at give dig de mest økonomiske løsninger til dig.