Metalen extrusies: wat het is, de verschillende soorten en gemeenschappelijke toepassingen

3D Insider wordt advertentie ondersteund en verdient geld van klikken, commissies van de verkoop, en andere manieren.

een van de belangrijkste eigenschappen van metalen als fundament van het industriële tijdperk is de dualiteit tussen nodulair zijn en sterk zijn. Metalen zijn van nature sterk en selectief bestand tegen chemische en fysische degradatie, maar het is de rekbaarheid die het mogelijk maakt om te worden verwerkt tot verschillende onderdelen van apparatuur en bouwmaterialen.

een van de beste voorbeelden van de rekbaarheid van metalen is het proces dat metaalextrusie wordt genoemd. Hoe precies werkt metalen extrusie, en wat zijn enkele van de gemeenschappelijke toepassingen?

Wat is metaal extrusie?

extrusie is een proces waarbij grondstoffen door een ander stuk hard materiaal – een zogenaamde matrijs-worden gedwongen om het te dwingen zich aan een vooraf bepaalde vorm te conformeren. Zie het als piping glacing op een taart; door het veranderen van de punt van de piping zak, kunt u ook veranderen hoe de glacing eruit zal zien wanneer het raakt de taart.Extrusie is een algemeen fabricageprocédé en is niet exclusief voor metalen. Het is de methode waarbij gesmolten plastic slurry wordt gevormd in dunne strengen en gesneden in pellets worden gebruikt voor de productie van verschillende plastic producten. Moderne bakstenen worden op grote schaal geproduceerd door een extruderproces voor keramiek. In de voedingsindustrie is het gebruik van een extruder de reden waarom we gedroogde pasta kunnen kopen die perfect is gevormd en gesneden.

wat metalen betreft, zijn er enkele unieke overwegingen die het extrusieproces iets complexer maken. Een zacht metaal zoals aluminium kan worden geëxtrudeerd zonder verhoogde temperatuur, maar hardere metalen zullen moeten worden verwarmd tot een ‘extrusie temperatuur,’ die een beetje lager is dan de specifieke metaal smelttemperatuur. Hierdoor kan het metaal kneedbaar genoeg zijn om door de matrijs te worden gedwongen, maar stijf genoeg om zijn vorm direct daarna vast te houden.

extrusie kan worden uitgevoerd om vrijwel alle industriële metalen te verwerken, waaronder titaan, messing, koper, staal en zink. Het uitgangsmateriaal voor metalen extrusie is meestal een lange cilinder, genaamd een ronde billet.

smering van metalen extrusie

wrijving tussen de staaf en de matrijs is een van de grootste problemen van metalen extrusie. Indien niet aangepakt, overmatige wrijving zal betekenen dat je nodig hebt om meer werk uit te oefenen op de schacht en dat de matrijs kan krijgen Versleten voortijdig.

om het wrijvingsprobleem aan te pakken, gebruiken de meeste extrusieprocessen van metalen tegenwoordig het Sejournet-proces om een smeermiddel op het oppervlak van het metaal aan te brengen. Dit smeermiddel is een laag glaspoeder die op de verwarmde metalen staaf wordt aangebracht. Het glaspoeder smelt vrijwel direct en vormt een dunne film die als smeermiddel fungeert en als barrière tussen het metaal en de matrijs fungeert.

het gebruik van glas als smeermiddel biedt twee belangrijke voordelen. De eerste is de lage warmtegeleiding van glas, die effectief isoleert de Matrijs van de hot metal billet, die helpt versnelde afbraak te voorkomen. Het tweede voordeel van glas is dat het zeer gemakkelijk uit het metalen deel kan worden verwijderd zodra het is geëxtrudeerd.

hete extrusie vs. koude extrusie

het klinkt misschien vreemd om zelfs maar te overwegen om koude extrusie te doen, omdat we allemaal weten dat metalen gemakkelijker zijn om mee te werken wanneer het heet is. Waarom is koude extrusie dan een ding? Er zijn een paar redenen, maar laten we eerst kijken naar de sterke punten en beperkingen van hete extrusie.

hete extrusie: voors en tegens

1. Minder aswerk

de belangrijkste reden voor het opwarmen van een metalen staaf vóór extrusie is om de verwerkbaarheid van het metaal te verbeteren. Een nodulair metaal kan gemakkelijker door een matrijs gaan, waardoor een kleinere kracht in de as nodig is om het door te duwen.

2. Betere mechanische sterkte door herkristallisatie

de meeste metalen komen met onvolkomenheden in de vorm van luchtbellen gevangen in de matrix van het metaal. Door een metaal op te warmen en door een smalle opening te duwen, kan het metaalmateriaal worden herverdeeld en deze luchtzakken opvullen. Op moleculair niveau kunnen de metaalatomen zich heroriënteren en grotere, sterkere kristallijne structuren vormen. Dit resulteert in een algehele verbetering van de mechanische eigenschappen van het metaal.

3. Oxideert het oppervlak van het metaal

het grootste nadeel van het verwarmen van een metaal alvorens te extruderen is het feit dat hogere temperaturen Het oxidatieproces kunnen versnellen. Hoewel dit alleen het buitenoppervlak van het geëxtrudeerde metalen deel beïnvloedt, kan het verlies aan materiaal als gevolg van oxidatie effectief de winsten teniet doen die u hebt gemaakt op de mechanische sterkte van het deel als gevolg van hete extrusie. Zelfs op cosmetisch niveau zal een geoxideerd metalen deel nooit wenselijk zijn.

koude extrusie: voors en tegens

1. Sneller en minder energie-intensief proces

hoewel de kracht die nodig is om een koude metalen staaf door een matrijs te duwen hoger is, is het in een continu productieproces veel energie-intensief en kost het veel tijd. Om deze reden, grootschalige verwerkende industrieën liever gaan de koude extrusie route als ze kunnen.

2. Vermijdt oxidatie

een groot voordeel van koude extruderen is dat u problemen met oxidatie vermijdt. Dus, metalen onderdelen gemaakt door koude extrusie komen met een betere afwerking en dimensionale nauwkeurigheid.

3. Is niet mogelijk voor harde metalen

als het mogelijk was om koude extrusie te doen voor alle metalen, dan zou iedereen het doen. De realiteit is echter dat sommige metalen gewoon te hard zijn voor koude extrusie. De complexiteit van de dwarsdoorsnede van de matrijs moet ook worden overwogen. Zeer complexe ontwerpen zijn mogelijk niet mogelijk zonder het ductiliteitsvoordeel dat hete extrusie biedt.

soorten metalen extrusie

afgezien van de keuze voor warme of koude extrusie, kunnen extrusieprocessen en-apparatuur verder worden onderverdeeld in de interactie tussen knuppels, matrijzen en schachten.

directe extrusie

directe extrusie, het meest voorkomende type, wordt gewoon gedaan door een metalen staaf door een matrijs te forceren door een schacht die naar voren duwt – net zoals de meeste mensen het zich voorstellen. De eenvoud van de methode is de grootste kracht, omdat het geen ingewikkelde gereedschappen of apparatuur nodig heeft. Een direct extrusieproces kan worden gebruikt in zowel warme als koude extrusie.

de beweging van de schacht in de holte en het contact van de staaf en de matrijs betekenen echter dat het proces veel wrijving veroorzaakt. Dit verhoogt de krachtbehoefte op de as, wat zich vertaalt in een grotere krachtbehoefte. De kracht die nodig is om de staaf door de matrijs te duwen moet ook worden gevarieerd om een consistente doorvoer te garanderen.

indirecte extrusie

in een indirect extrusieproces blijft de staaf statisch in de schacht terwijl een ram de matrijs ertegen duwt. Door om te keren welk deel beweegt en welk deel statisch is, vermindert indirecte extrusie sterk de wrijving die door het proces wordt gegenereerd, wat resulteert in een lager energieverbruik. Zowel hete als extrusieprocessen kunnen ook worden gedaan door middel van indirecte extrusie.

de grootste uitdaging bij indirecte extrusie is het ondersteunen van het geëxtrudeerde deel, dat in de as blijft. Dit betekent ook dat een extra stap moet worden genomen om het geëxtrudeerde deel uit de as te verwijderen, wat het proces enigszins vertraagt.

hydraulische extrusie

zoals de naam al aangeeft, gebruikt hydraulische extrusie het mechanische voordeel van hydraulische vloeistof (meestal ricinusolie) om de staaf door de matrijs te duwen. Hoewel een schacht nog steeds nodig is om tegen de hydraulische vloeistof te duwen, vermenigvuldigen de drukkrachten in de vloeistof deze kracht, waardoor dit het proces is dat het minste aswerk gebruikt. Het feit dat een vloeistof hydraulische krachten uitoefent in alle drie richtingen helpt ook een consistente druk op de billet te handhaven.

een andere factor die het vermogen van een hydraulisch extrusieproces vermindert, is het feit dat de staaf niet in contact hoeft te zijn met de as. Aangezien de staaf in hydraulische vloeistof wordt opgehangen, is er geen wrijving tussen de staaf en de as, wat resulteert in minder verspilling energie.

de uitdaging van een hydraulische extrusieopstelling is dat het veel ingewikkelder is in vergelijking met een directe of indirecte extruder. Het heeft meer bewegende delen, en de moeilijkheid van het bevatten van een hogedruk hydraulische vloeistof in de as kan meer problemen dan zijn waarde. Omdat de staaf in direct contact is met de vloeistof, is het niet mogelijk om hydraulische extrusie voor een verwarmde metalen staaf.

laterale extrusie

een laterale extrusie-aandrijving is slechts een oriëntatie van apparatuur waarbij de kracht die op de as wordt uitgeoefend laterale ten opzichte van de extrusierichting is. Dit wordt meestal gedaan met een directe extrusie oriëntatie. Dit type apparatuur heeft een kleinere footprint, maar kan alleen worden gebruikt met zachte metalen.

gemeenschappelijke toepassingen van metaalextrusie

Metaalextrusie is een essentieel industrieel proces dat helpt bij het creëren van enkele van de belangrijkste onderdelen van apparatuur die op verschillende gebieden worden gebruikt. Het primaire doel van metalen extrusie is in de productie van metalen staven, draden, of assen met verschillende dwarsdoorsnede ontwerpen. Met de complexiteit van vormen die kunnen worden geproduceerd door middel van metalen extrusies, kan het worden gebruikt om metalen onderdelen die bijna precies met elkaar te koppelen, wat resulteert in een waterdichte setup en duurzamere constructie te creëren.

een geëxtrudeerd onderdeel hoeft niet recht te zijn. Een zacht metaal kan na de matrijs worden gemanipuleerd om gebogen vormen aan te nemen, waardoor ze aantrekkelijker worden als een visueel accent op het bouwen van interieurs en gevels. Aangepaste metalen assen zijn gebruikt als verlichtingsarmaturen of leuningen in trappenhuizen. Fabrikanten worden steeds creatiever tegenwoordig met hoe ze metalen extrusie gebruiken, vrijwel garanderen dat het een techniek die zal blijven worden gebruikt voor de komende decennia.

laatste gedachten

het vermogen om metalen in verschillende vormen te bewerken en te bewerken is een van de belangrijkste technologische stappen geweest die we hebben gezet om het industriële tijdperk te inluiden. Metaal extrusie is een van de oudste van dergelijke technieken die zeer relevant blijft tot op de dag van vandaag. Waar je ook bent, er zijn waarschijnlijk een paar dozijn objecten om je heen die het product zijn van metalen extrusie – met inbegrip van het bouwen van funderingen, leuningen, tafelpoten, of de steel van een paraplu. Met zijn ongelooflijke betrouwbaarheid en veelzijdigheid, metalen extrusie is niet waarschijnlijk uit te gaan van relevantie voor zolang we nog steeds vertrouwen op metalen voor al onze bouw -, industriële en ontwerp behoeften.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.