Metalekstruderinger: hvad det er, de forskellige typer og almindelige applikationer

3D Insider understøttes af annoncer og tjener penge på klik, provisioner fra salg og andre måder.

en af de vigtigste egenskaber ved metaller som grundlaget for den industrielle tidsalder er dualiteten mellem at være duktil og at være stærk. Metaller er naturligt stærke og selektivt resistente over for kemisk og fysisk nedbrydning, men det er dets duktilitet, der gør det muligt at forarbejde det til forskellige udstyrsdele og byggematerialer.

en af de bedste demonstrationer af duktiliteten af metaller er processen kaldet metalekstrudering. Hvordan fungerer metalekstrudering nøjagtigt, og hvad er nogle af dens almindelige anvendelser?

hvad er metalekstrudering?

ekstrudering er en proces, hvorved råmateriale tvinges gennem et andet stykke hårdt materiale – kaldet en matrice – for at tvinge det til at overholde en forudbestemt form. Tænk på det som rør glasur på en kage; ved at ændre spidsen af rørposen kan du også ændre, hvordan glasuren vil se ud, når den berører kagen.

ekstrudering er som en generel fremstillingsproces ikke eksklusiv for metaller. Det er den metode, hvormed smeltet plastopslæmning formes til tynde tråde og skæres i pellets, der skal bruges til fremstilling af forskellige plastprodukter. Moderne mursten fremstilles i stor skala ved en ekstruderingsproces til keramik. I fødevareindustrien er brugen af en ekstruder grunden til, at vi kan købe tørret pasta, der er perfekt formet og skåret.

når det kommer til metaller, er der et par unikke overvejelser, der gør ekstruderingsprocessen lidt mere kompleks. Et blødt metal som aluminium kan ekstruderes uden forhøjet temperatur, men hårdere metaller skal opvarmes til en ‘ekstruderingstemperatur’, som er lidt lavere end det specifikke Metals smeltetemperatur. Dette gør det muligt for metallet at være duktilt nok til at blive tvunget gennem matricen, men stift nok til at holde sin form lige efter.

ekstrudering kan gøres for at behandle stort set alle industrielle metaller, herunder titanium, messing, kobber, stål og galvanisering. Udgangsmaterialet til metalekstrudering er normalt en lang cylinder, kaldet en rund billet.

smøring af metalekstrudering

friktion mellem billet og matrice er et af de største problemer med metalekstrudering. Hvis det ikke adresseres, vil overdreven friktion betyde, at du er nødt til at udøve mere arbejde på skaftet, og at matricen kan blive slidt for tidligt.

for at løse friktionsproblemet bruger de fleste metalekstruderingsprocesser i dag Sejournet-processen til at påføre et smøremiddel på metaloverfladen. Dette smøremiddel er et lag af glaspulver, der påføres den opvarmede metal billet. Glaspulveret smelter næsten øjeblikkeligt og danner en tynd film, der fungerer som et smøremiddel og fungerer som en barriere mellem metallet og matricen.

brugen af glas som smøremiddel giver to store fordele. Den første er den lave varmeledningsevne af glas, som effektivt isolerer matricen fra den varme metal billet, hvilket hjælper med at undgå accelereret nedbrydning. Den anden fordel ved glas er, at det meget let kan fjernes fra metaldelen, når det er ekstruderet.

varm ekstrudering vs. kold ekstrudering

det lyder måske underligt at overveje at lave kold ekstrudering, da vi alle ved, at metaller er lettere at arbejde med, når de er varme. Hvorfor er kold ekstrudering så en ting? Der er et par grunde, men lad os først se på styrken og begrænsningerne ved varm ekstrudering.

Hot ekstrudering: fordele og ulemper

1. Mindre akselarbejde

den største årsag til opvarmning af en metal billet før ekstrudering er at forbedre metalets bearbejdelighed. Et duktilt metal kan lettere gå gennem en matrice og har således brug for en mindre kraft i akslen for at skubbe den igennem.

2. Bedre mekanisk styrke gennem omkrystallisation

de fleste metaller kommer med ufuldkommenheder i form af luftbobler fanget i metalets matrice. Ved at opvarme et metal og tvinge det gennem en smal åbning kan metalmaterialet omfordeles og udfylde disse luftlommer. På molekylært niveau kan metalatomerne omorientere og danne større, stærkere krystallinske strukturer. Dette resulterer i en samlet forbedring af metalets mekaniske egenskaber.

3. Metaloverfladen

den største ulempe ved opvarmning af et metal før ekstrudering det er det faktum, at højere temperaturer kan fremskynde iltningsprocessen. Selvom dette kun påvirker den ydre overflade af den ekstruderede metaldel, kan tabet i materiale på grund af iltning effektivt annullere de gevinster, du har opnået på delens mekaniske styrke på grund af varm ekstrudering. Selv på et kosmetisk niveau vil en iltet metaldel aldrig være ønskelig.

kold ekstrudering: fordele og ulemper

1. Hurtigere og mindre energiintensiv proces

selvom den kraft, der er nødvendig for at skubbe en kold metal billet gennem en matrice, er højere, at skulle opvarme flere hundrede tons metal i en kontinuerlig fremstillingsproces er meget mere energiintensiv og tager meget tid. Af denne grund foretrækker store fremstillingsindustrier at gå den kolde ekstruderingsrute, hvis de kan.

2. Undgår iltning

en kæmpe fordel ved ekstrudering af kulde er, at du undgår problemer med iltning. Således kommer metaldele fremstillet ved kold ekstrudering ud med en bedre finish og dimensionel nøjagtighed.

3. Er ikke muligt for hårde metaller

hvis det var muligt at gøre kold ekstrudering for alle metaller, så ville alle gøre det. Virkeligheden er imidlertid, at nogle metaller simpelthen er for hårde til kold ekstrudering. Kompleksiteten af tværsnittet af matricen skal også overvejes. Meget komplekse designs er muligvis ikke mulige uden den duktilitetsfordel, som varm ekstrudering giver.

typer af metalekstrudering

bortset fra valget af varm eller kold ekstrudering kan ekstruderingsprocesser og udstyr yderligere opdeles i, hvordan billet, Matrice og aksel interagerer med hinanden.

direkte ekstrudering

direkte ekstrudering, den mest almindelige type, gøres simpelthen ved at tvinge en metal billet gennem en matrice af en aksel, der skubber fremad – ligesom den måde, at de fleste mennesker forestiller sig det. Enkelheden i dens metode er dens største styrke, da den ikke behøver noget kompliceret værktøj eller udstyr. En direkte ekstruderingsproces kan bruges i både varm og kold ekstrudering.

bevægelsen af akslen inde i hulrummet og kontakten af billet og dør betyder imidlertid, at processen skaber meget friktion. Dette øger kraftbehovet på akslen og oversætter til et større effektbehov. Den kraft, der er nødvendig for at skubbe billet gennem matricen, skal også varieres for at sikre en ensartet gennemstrømning.

indirekte ekstrudering

i en indirekte ekstruderingsproces forbliver billet statisk inde i akslen, mens en ram skubber matricen imod den. Ved at vende, hvilken del der bevæger sig, og hvilken del der er statisk, reducerer indirekte ekstrudering i høj grad friktionen genereret af processen, hvilket resulterer i lavere strømforbrug. Både varme og ekstruderingsprocesser kan også udføres gennem indirekte ekstrudering.

den største udfordring ved indirekte ekstrudering er at understøtte den ekstruderede del, som forbliver inde i akslen. Dette betyder også, at der skal tages et ekstra skridt for at fjerne den ekstruderede del fra akslen, hvilket lidt bremser processen.

hydraulisk ekstrudering

som navnet antyder, bruger hydraulisk ekstrudering den mekaniske fordel ved hydraulisk væske (normalt ricinusolie) til at skubbe billet gennem matricen. Selvom en aksel stadig er nødvendig for at skubbe mod hydraulikvæsken, multiplicerer kompressionskræfterne i væsken denne kraft, hvilket gør dette til den proces, der bruger det mindste akselarbejde. Det faktum, at en væske udøver hydrauliske kræfter i alle tre retninger, hjælper også med at opretholde et ensartet tryk på billet.

en anden faktor, der reducerer strømbehovet for en hydraulisk ekstruderingsproces, er, at billet ikke behøver at være i kontakt med akslen. Da billet er suspenderet i hydraulikvæske, er der ingen friktion mellem billet og akslen, hvilket resulterer i mindre spildenergi.

udfordringen ved en hydraulisk ekstruderingsopsætning er, at det er meget mere kompliceret sammenlignet med en direkte eller indirekte ekstruder. Det har flere bevægelige dele, og vanskeligheden ved at indeholde en højtrykshydraulisk væske inde i akslen kan være mere besvær end det er værd. Da billet er i direkte kontakt med væsken, er det ikke muligt at hydraulisk ekstrudering for en opvarmet metal billet.

lateral ekstrudering

et lateral ekstruderingsdrev er blot en orientering af udstyr, hvor kraften, der udøves på akslen, er lateral i retning af ekstrudering. Dette gøres typisk med en direkte ekstruderingsorientering. Denne type udstyr har et mindre fodaftryk, men kan kun bruges med bløde metaller.

almindelige anvendelser af metalekstrudering

metalekstrudering er en vital industriel proces, der hjælper med at skabe nogle af de vigtigste udstyrsdele, der bruges på tværs af forskellige felter. Det primære formål med metalekstrudering er ved fremstilling af metalstænger, ledninger eller aksler med forskellige tværsnitsdesign. Med kompleksiteten af former, der kan produceres gennem metalekstruderinger, kan den bruges til at skabe metaldele, der næsten nøjagtigt låses sammen, hvilket resulterer i idiotsikker opsætning og mere holdbar konstruktion.

en ekstruderet del behøver ikke at være lige. Et blødt metal kan manipuleres efter matricen til at påtage sig buede former, hvilket gør dem mere tiltalende som en visuel accent til bygning af interiør og facader. Brugerdefinerede metalaksler er blevet brugt som lysarmaturer eller gelændere i trappeopgange. Producenter bliver mere kreative i dag med, hvordan de bruger metalekstrudering, hvilket praktisk talt garanterer, at det er en teknik, der fortsat vil blive brugt i de næste årtier.

Endelige tanker

evnen til at udforme og manipulere metaller i forskellige former har været en af de mest vitale teknologiske fremskridt, som vi har gjort for at indvarsle den industrielle tidsalder. Metalekstrudering er en af de ældste af sådanne teknikker, som fortsat er meget relevant indtil i dag. Hvor som helst du er, er der sandsynligvis et par dusin genstande omkring dig, der er et produkt af metalekstrudering – inklusive bygningsfundamenter, gelændere, bordben eller stammen på en paraply. Med sin utrolige pålidelighed og alsidighed vil metalekstrudering sandsynligvis ikke gå ud af relevans, så længe vi stadig er afhængige af metaller til alle vores konstruktions -, Industrielle og designbehov.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.