Extrusões metálicas: o que é, os diferentes tipos e aplicações comuns

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uma das propriedades mais importantes dos metais como base da era industrial é a dualidade entre ser dúctil e ser forte. Os metais são naturalmente fortes e seletivamente resistentes à degradação química e física, mas é sua ductilidade que permite que sejam processados em várias peças de equipamentos e materiais de construção.

uma das melhores demonstrações da ductilidade dos metais é o processo chamado extrusão de metal. Como exatamente funciona a extrusão de metal e quais são algumas de suas aplicações comuns?

o que é extrusão de metal?

a extrusão é um processo pelo qual a matéria – prima é forçada através de outro pedaço de material duro – chamado de matriz-para forçá-lo a se conformar a uma forma pré-determinada. Pense nisso como confeitar um bolo; ao trocar a ponta do saco de confeitar, você também pode mudar a aparência da cobertura quando tocar no bolo.

a extrusão, como processo de fabricação geral, não é exclusiva dos metais. É o método pelo qual a pasta de plástico fundido é formada em fios finos e cortada em pellets para ser usada para a fabricação de vários produtos plásticos. Os tijolos modernos são produzidos em grande escala por um processo de extrusão para cerâmica. Na indústria de alimentos, o uso de uma extrusora é a razão pela qual podemos comprar massas secas que são perfeitamente moldadas e cortadas.

quando se trata de Metais, existem algumas considerações únicas que tornam o processo de extrusão um pouco mais complexo. Um metal macio como o alumínio pode ser extrudado sem temperatura elevada, mas os metais mais duros terão que ser aquecidos a uma “temperatura de extrusão”, que é um pouco menor do que a temperatura de fusão do metal específico. Isso permite que o metal seja dúctil o suficiente para ser forçado através da matriz, mas rígido o suficiente para manter sua forma logo depois.

a extrusão pode ser feita para processar praticamente todos os metais industriais, incluindo titânio, latão, cobre, aço e zinco. O material de partida para extrusão de metal é geralmente um cilindro longo, chamado de tarugo redondo.

Extrusão De Metal lubrificante

o atrito entre o tarugo e a matriz é um dos maiores problemas de extrusão de metal. Se não for abordado, o atrito excessivo significará que você precisa exercer mais trabalho no eixo e que a matriz pode se desgastar prematuramente.

para resolver o problema de atrito, a maioria dos processos de extrusão de metal hoje usa o processo Sejournet para aplicar um lubrificante na superfície do metal. Este lubrificante é uma camada de pó de vidro que é aplicada ao boleto de metal aquecido. O pó de vidro derrete quase instantaneamente e forma uma película fina que atua como lubrificante e atua como uma barreira entre o metal e a matriz.

o uso de vidro como lubrificante oferece duas grandes vantagens. O primeiro é a baixa condutividade térmica do vidro, que efetivamente isola a matriz do tarugo de metal quente, o que ajuda a evitar a degradação acelerada. A segunda vantagem do vidro é que ele pode ser facilmente removido da peça de metal depois de extrudado.

extrusão a quente vs. extrusão a frio

pode parecer estranho até considerar fazer extrusão a frio, pois todos sabemos que os metais são mais fáceis de trabalhar quando quentes. Por que, então, a extrusão a frio é mesmo uma coisa? Existem algumas razões, mas vamos dar uma olhada nos pontos fortes e limitações da extrusão a quente primeiro.

extrusão a quente: prós e contras

1. Menos trabalho do eixo

a razão número um para aquecer um tarugo de metal antes da extrusão é melhorar a trabalhabilidade do metal. Um metal dúctil pode passar mais facilmente por uma matriz, precisando assim de uma força menor no eixo para empurrá-la.

2. Melhor resistência mecânica através da recristalização

a maioria dos metais vem com imperfeições na forma de bolhas de ar presas na matriz do metal. Ao aquecer um metal e forçá-lo através de uma abertura estreita, o material metálico pode ser redistribuído e preencher essas bolsas de ar. Em um nível molecular, os átomos de metal podem reorientar e formar estruturas cristalinas maiores e mais fortes. Isso resulta em um aprimoramento geral das propriedades mecânicas do metal.

3. Oxida a superfície do metal

A maior desvantagem de aquecer um metal antes de expulsá-lo é o fato de que temperaturas mais altas podem acelerar o processo de oxidação. Embora isso afete apenas a superfície externa da peça de metal extrudada, a perda de material devido à oxidação pode efetivamente cancelar os ganhos que você fez na resistência mecânica da peça devido à extrusão a quente. Mesmo em um nível cosmético, uma peça de metal oxidada nunca será desejável.

extrusão a frio: prós e contras

1. Processo mais rápido e menos intensivo em energia

mesmo que a força necessária para empurrar um tarugo de metal frio através de uma matriz seja maior, ter que aquecer várias centenas de toneladas de metal em um processo de fabricação contínua é muito mais intensivo em energia e leva muito tempo. Por esse motivo, as indústrias de manufatura em grande escala preferem seguir a rota de extrusão a frio, se puderem.

2. Evita a oxidação

uma enorme vantagem de extrusão de frio é que você evitar quaisquer problemas com a oxidação. Assim, as peças metálicas feitas através de extrusão a frio saem com um melhor acabamento e precisão dimensional.

3. Não é possível para metais duros

se fosse possível fazer extrusão a frio para todos os metais, então todos estariam fazendo isso. No entanto, a realidade é que alguns metais são simplesmente muito duros para extrusão a frio. A complexidade da seção transversal da matriz também precisa ser considerada. Os projetos altamente complexos podem não ser possíveis sem a vantagem da ductilidade que a extrusão quente fornece.

tipos de extrusão de metal

além da escolha da extrusão a quente ou a frio, os processos e equipamentos de extrusão podem ser subdivididos em como o tarugo, a matriz e o eixo interagem entre si.

extrusão direta

a extrusão direta, o tipo mais comum, é feita simplesmente forçando um tarugo de metal através de uma matriz por um eixo que empurra para frente – assim como a maneira como a maioria das pessoas imagina. A simplicidade de seu método é sua maior força, pois não precisa de ferramentas ou equipamentos complicados. Um processo direto da extrusão pode ser usado na extrusão quente e fria.

no entanto, o movimento do eixo dentro da cavidade e o contato do tarugo e da matriz significam que o processo cria muito atrito. Isto aumenta a exigência da força no eixo, traduzindo a uma exigência de poder maior. A força necessária para empurrar o tarugo através da matriz também precisa ser variada para garantir uma taxa de transferência consistente.

extrusão indireta

em um processo de extrusão indireta, o tarugo permanece estático dentro do eixo enquanto uma ram empurra a matriz contra ela. Ao reverter qual parte se move e qual parte é estática, a extrusão indireta reduz muito o atrito gerado pelo processo, resultando em menor consumo de energia. Os processos quentes e de extrusão também podem ser feitos por meio de extrusão indireta.

o maior desafio ao fazer extrusão indireta é apoiar a peça extrudada, que permanece dentro do eixo. Isso também significa que um passo extra precisa ser dado para remover a parte extrudada do eixo, o que retarda ligeiramente o processo.

extrusão hidráulica

como o nome indica, a extrusão hidráulica usa a vantagem mecânica do fluido hidráulico (geralmente óleo de rícino) para empurrar o tarugo através da matriz. Embora um eixo ainda seja necessário para empurrar contra o fluido hidráulico, As forças de compressão no fluido multiplicam essa força, tornando este o processo que usa o menor trabalho do eixo. O fato de um fluido exercer forças hidráulicas em todas as três direções também ajuda a manter uma pressão consistente no tarugo.

outro fator que reduz a necessidade de energia de um processo de extrusão hidráulica é o fato de que o tarugo não precisa estar em contato com o eixo. Uma vez que o tarugo está suspenso no fluido hidráulico, não há atrito entre o tarugo e o eixo, resultando em menos energia waster.

o desafio de uma configuração de extrusão hidráulica é que ela é muito mais complicada em comparação com uma extrusora direta ou indireta. Tem mais partes móveis, e a dificuldade de conter um fluido hidráulico de Alta Pressão dentro do eixo pode ser mais problemática do que seu valor. Como o tarugo está em contato direto com o fluido, não é possível a extrusão hidráulica para um tarugo de metal aquecido.

extrusão Lateral

um acionamento de extrusão lateral é meramente uma orientação do equipamento onde a força exercida no eixo é lateral à direção da extrusão. Isso normalmente é feito com uma orientação de extrusão direta. Este tipo de equipamento tem uma pegada menor, mas só pode ser usado com metais macios.

aplicações comuns de extrusão de metal

a extrusão de Metal é um processo industrial vital que ajuda a criar algumas das peças de equipamentos mais importantes usadas em vários campos. O objetivo principal da extrusão de metal é na fabricação de hastes de metal, fios ou eixos com vários projetos de seção transversal. Com a complexidade das formas que podem ser produzidas através de extrusões metálicas, pode ser usado para criar peças metálicas que quase exatamente se interligam, resultando em Configuração infalível e construção mais durável.

uma peça extrudada não precisa ser reta. Um metal macio pode ser manipulado após a matriz para assumir formas curvas, tornando-as mais atraentes como um acento visual para a construção de interiores e fachadas. Eixos de metal personalizados têm sido usados como luminárias ou corrimãos em escadas. Os fabricantes estão ficando mais criativos hoje em dia com a forma como usam a extrusão de metal, praticamente garantindo que seja uma técnica que continuará a ser usada nas próximas décadas.

Pensamentos finais

a capacidade de fabricar e manipular metais em várias formas tem sido um dos avanços tecnológicos mais vitais que fizemos para inaugurar a era industrial. A extrusão de Metal é uma das mais antigas dessas técnicas, que permanece altamente relevante até hoje. Em qualquer lugar que você esteja, provavelmente existem algumas dezenas de objetos ao seu redor que são o produto da extrusão de metal – incluindo fundações de construção, corrimãos, Pernas de mesa ou o caule de um guarda-chuva. Com sua incrível confiabilidade e versatilidade, a extrusão de metal provavelmente não ficará fora de relevância enquanto ainda confiarmos em metais para todas as nossas necessidades de construção, industrial e design.

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