Metallprofiler: vad det är, de olika typerna och vanliga applikationer

3D Insider stöds av annonser och tjänar pengar på klick, provisioner från försäljning och andra sätt.

en av de viktigaste egenskaperna hos metaller som grund för industriåldern är dualiteten mellan att vara duktil och att vara stark. Metaller är naturligt starka och selektivt resistenta mot kemisk och fysisk nedbrytning, men det är dess duktilitet som gör att den kan bearbetas till olika utrustningsdelar och byggmaterial.

en av de bästa demonstrationerna av metallens duktilitet är processen som kallas metallsträngsprutning. Hur exakt fungerar metallsträngsprutning, och vad är några av dess vanliga applikationer?

vad är metall extrudering?

extrudering är en process genom vilken råmaterial tvingas genom en annan bit hårt material – kallad en form – för att tvinga den att överensstämma med en förutbestämd form. Tänk på det som att pipa isbildning på en tårta; genom att byta spetsen på rörpåsen kan du också ändra hur glasyren kommer att se ut när den rör vid kakan.

extrudering, som en allmän tillverkningsprocess, är inte exklusiv för metaller. Det är metoden genom vilken smält plastuppslamning formas till tunna trådar och skärs i pellets som ska användas för tillverkning av olika plastprodukter. Moderna Tegelstenar produceras i stor skala genom en extruderingsprocess för keramik. I livsmedelsindustrin är användningen av en extruder anledningen till att vi kan köpa torkad pasta som är perfekt formad och skuren.

när det gäller metaller finns det några unika överväganden som gör extruderingsprocessen lite mer komplex. En mjuk metall som aluminium kan extruderas utan förhöjd temperatur, men hårdare metaller måste värmas till en extruderingstemperatur, som är lite lägre än den specifika metallens smälttemperatur. Detta gör att metallen kan vara tillräckligt duktil för att tvingas genom munstycket men tillräckligt styv för att hålla sin form direkt efter.

extrudering kan göras för att bearbeta praktiskt taget alla industriella metaller, inklusive Titan, mässing, koppar, stål och zink. Utgångsmaterialet för metallsträngsprutning är vanligtvis en lång cylinder, kallad en rund billet.

Smörjmetallsträngsprutning

friktion mellan billet och munstycket är en av de största problemen med metallsträngsprutning. Om den inte behandlas kommer överdriven friktion att innebära att du måste utöva mer arbete på axeln och att munstycket kan slitas ut för tidigt.

för att ta itu med friktionsproblemet använder de flesta metallsträngsprutningsprocesser idag Sejournet-processen för att applicera ett smörjmedel på metallens yta. Detta smörjmedel är ett lager av glaspulver som appliceras på den uppvärmda metallplattan. Glaspulveret smälter nästan omedelbart och bildar en tunn film som fungerar som ett smörjmedel och fungerar som en barriär mellan metallen och munstycket.

användningen av glas som smörjmedel ger två stora fördelar. Den första är glasets låga värmeledningsförmåga, vilket effektivt isolerar munstycket från den heta metallplattan, vilket hjälper till att undvika accelererad nedbrytning. Den andra fördelen med glas är att det mycket lätt kan tas bort från metalldelen när den har extruderats.

varm extrudering vs. kall extrudering

det kan låta konstigt att ens överväga att göra kall extrudering eftersom vi alla vet att metaller är lättare att arbeta med när det är varmt. Varför är då kall extrudering till och med en sak? Det finns ett par anledningar, men låt oss först titta på styrkorna och begränsningarna för varm extrudering.

Hot extrudering: fördelar och nackdelar

1. Mindre axel arbete

den främsta orsaken till uppvärmning av en metall billet före extrudering är att förbättra bearbetbarheten av metallen. En duktil metall kan lättare gå igenom en form, vilket behöver en mindre kraft i axeln för att driva den igenom.

2. Bättre mekanisk styrka genom omkristallisation

de flesta metaller kommer med brister i form av luftbubblor fångade i metallens matris. Genom att värma upp en metall och tvinga den genom en smal öppning kan metallmaterialet omfördelas och fylla i dessa luftfickor. På molekylär nivå kan metallatomerna omorientera och bilda större, starkare kristallina strukturer. Detta resulterar i en övergripande förbättring av metallens mekaniska egenskaper.

3. Oxiderar ytan av metallen

den största nackdelen med uppvärmning av en metall innan extrudering det är det faktum att högre temperaturer kan påskynda oxidationsprocessen. Även om detta endast påverkar den yttre ytan av den extruderade metalldelen, kan förlusten i material på grund av oxidation effektivt avbryta de vinster du har gjort på delens mekaniska styrka på grund av varm extrudering. Även på kosmetisk nivå kommer en oxiderad metalldel aldrig att vara önskvärd.

kall extrudering: fördelar och nackdelar

1. Snabbare och mindre energiintensiv process

även om kraften som behövs för att driva en kall metallbit genom en matris är högre, är det mycket mer energikrävande att behöva värma flera hundra ton metall i en kontinuerlig tillverkningsprocess och tar mycket tid. Av denna anledning föredrar storskaliga tillverkningsindustrier att gå den kalla extruderingsvägen om de kan.

2. Undviker oxidation

en stor fördel med extrudering kallt är att du undviker eventuella problem med oxidation. Således kommer metalldelar gjorda genom kall extrudering ut med en bättre finish och dimensionell noggrannhet.

3. Är inte möjligt för hårda metaller

om det var möjligt att göra kall extrudering för alla metaller, då skulle alla göra det. Verkligheten är dock att vissa metaller helt enkelt är för svåra för kall extrudering. Komplexiteten i tvärsnittet av munstycket måste också beaktas. Mycket komplexa konstruktioner kan inte vara möjligt utan duktilitet fördel att varm extrudering ger.

typer av metall extrudering

bortsett från valet av varm eller kall extrudering, extrudering processer och utrustning kan ytterligare delas in i hur arbetsstycket, dö, och axeln interagerar med varandra.

direkt extrudering

direkt extrudering, den vanligaste typen, görs helt enkelt genom att tvinga en metall billet genom en dö av en axel som skjuter framåt – precis som det sätt som de flesta människor föreställa sig det. Enkelheten i sin metod är dess största styrka, eftersom den inte behöver något komplicerat verktyg eller utrustning. En direkt extruderingsprocess kan användas i både varm och kall extrudering.

axelns rörelse inuti kaviteten och kontakten mellan arbetsstycket och munstycket innebär dock att processen skapar mycket friktion. Detta ökar kraftbehovet på axeln, vilket översätter till ett större effektbehov. Kraften som behövs för att driva billet genom munstycket måste också varieras för att säkerställa en konsekvent genomströmning.

indirekt extrudering

i en indirekt extruderingsprocess förblir arbetsstycket statiskt inuti axeln medan en ram skjuter munstycket mot den. Genom att vända vilken del som rör sig och vilken del som är statisk minskar indirekt extrudering kraftigt friktionen som genereras av processen, vilket resulterar i lägre strömförbrukning. Både heta och extruderingsprocesser kan också göras genom indirekt extrudering.

den största utmaningen vid indirekt extrudering är att stödja den extruderade delen, som förblir inuti axeln. Detta innebär också att ett extra steg måste tas för att ta bort den extruderade delen från axeln, vilket något saktar ner processen.

hydraulisk extrudering

som namnet antyder använder hydraulisk extrudering den mekaniska fördelen med hydraulvätska (vanligtvis ricinolja) för att driva arbetsstycket genom munstycket. Även om en axel fortfarande är nödvändig för att trycka mot hydraulvätskan multiplicerar tryckkrafterna i vätskan denna kraft, vilket gör detta till den process som använder minst axelarbete. Det faktum att en vätska utövar hydrauliska krafter i alla tre riktningarna bidrar också till att upprätthålla ett konsekvent tryck på arbetsstycket.

en annan faktor som minskar effektbehovet för en hydraulisk extruderingsprocess är det faktum att arbetsstycket inte behöver vara i kontakt med axeln. Eftersom billet är upphängd i hydraulvätska, finns det ingen friktion mellan billet och axeln, vilket resulterar i mindre waster energi.

utmaningen med en hydraulisk extruderingsinstallation är att den är mycket mer komplicerad jämfört med en direkt eller indirekt extruder. Den har mer rörliga delar, och svårigheten att innehålla en högtryckshydraulisk vätska inuti axeln kan vara mer problem än dess värde. Eftersom arbetsstycket är i direkt kontakt med vätskan, är det inte möjligt att hydraulisk extrudering för en uppvärmd metall billet.

lateral extrudering

en lateral extruderingsdrivning är bara en orientering av utrustning där kraften som utövas på axeln är lateral mot extruderingsriktningen. Detta görs vanligtvis med en direkt extruderingsorientering. Denna typ av utrustning har ett mindre fotavtryck men kan endast användas med mjuka metaller.

vanliga tillämpningar av metallsträngsprutning

metallsträngsprutning är en viktig industriell process som hjälper till att skapa några av de viktigaste utrustningsdelarna som används inom olika områden. Det primära syftet med metallsträngsprutning är vid tillverkning av metallstavar, trådar eller axlar med olika tvärsnittsdesigner. Med komplexiteten i former som kan produceras genom metallprofiler, kan den användas för att skapa metalldelar som nästan exakt interlock med varandra, vilket resulterar i idiotsäker installation och mer hållbar konstruktion.

en extruderad del behöver inte vara rak. En mjuk metall kan manipuleras efter munstycket för att ta på sig böjda former, vilket gör dem mer tilltalande som en visuell accent för att bygga interiörer och fasader. Anpassade metallaxlar har använts som armaturer eller ledstänger i trapphus. Tillverkare blir mer kreativa nuförtiden med hur de använder metallsträngsprutning, vilket praktiskt taget garanterar att det är en teknik som kommer att fortsätta att användas under de kommande decennierna.

slutliga tankar

förmågan att tillverka och manipulera metaller i olika former har varit en av de viktigaste tekniska framsteg som vi har gjort för att inleda den industriella tidsåldern. Metall extrudering är en av de äldsta av sådana tekniker som fortfarande är mycket relevant fram till idag. Var du än är finns det förmodligen några dussin föremål runt dig som är en produkt av metallsträngsprutning – inklusive byggnadsfundament, ledstänger, bordsben eller ett paraply. Med sin otroliga tillförlitlighet och mångsidighet är det inte troligt att metallsträngsprutning kommer att bli relevant så länge vi fortfarande litar på metaller för alla våra bygg -, industri-och designbehov.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.