Ekstrüzyonbir tür toplu şekillendirme işlemidir. Bu işlemde iş parçası metali, belirli bir kesit şekli elde etmek için kalıp deliği boyunca zorlanır veya sıkıştırılır.
Kısaca ekstrüzyon, metalin kesitini sıkıştırmak için yüksek basınç altında bir kalıp deliğinden zorlanmasını içeren bir metal işleme prosesidir.
Ekstrüzyon teknolojisinin gelişmesi sayesinde dünya, her türlü çubuk, boru ve içi boş veya katı profil üretmek için ekstrüzyona güvenmeye başladı.
Bu işlem, işlenmemiş parçanın kalıp içerisinden itilmesini veya çekilmesini içerdiğinden, işlenmemiş parçayı çıkarmak için gereken kuvvet oldukça büyüktür. Sıcak ekstrüzyon, metalin deformasyon direncinin yüksek sıcaklıklarda daha düşük olması nedeniyle en sık kullanılan yöntemdir, soğuk ekstrüzyon ise genellikle yalnızca yumuşak metaller üzerinde yapılır.
Tarih:
Ekstrüzyon kavramı kalıplama işleminden doğmuş olmasına rağmen. Kayıtlara göre 1797 yılında Joseph Bramah adında bir mühendis ekstrüzyon işlemi için patent başvurusunda bulundu. Test, metalin ön ısıtılmasını ve ardından işlenmemiş parçadan borular üretmek için kalıp boşluğundan geçirilmesini içeriyordu. Metali itmek için manuel bir piston kullandı.
Bramah ekstrüderi icat ettikten sonra hidrolik prosesi de icat etti. Daha sonra Thomas Burr, boru (içi boş) üretmek için hidrolik pres teknolojisi ve temel ekstrüzyon teknolojisini kullanarak çeşitli teknolojileri birleştirdi. Ayrıca 1820'de bir patent aldı.
Bu teknoloji daha sonra sürekli gelişen dünya için temel bir ihtiyaç haline geldi ve bu işlem sert metaller için uygun değildir. 1894 yılında Thomas Burr, bakır ve pirinç alaşımlarının ekstrüzyonunu başlatarak ekstrüzyon teknolojisinin gelişmesini sağladı.
Ekstrüzyon teknolojisinin icadından bu yana, bu süreç, çeşitli karmaşık yapılara sahip ürünleri mümkün olan en düşük maliyetle üretebilen birden fazla teknolojiye dönüşmüştür.
Ekstrüzyon işlemlerinin sınıflandırılması veya türleri:
1.Sıcak ekstrüzyon işlemi:
Bu sıcak ekstrüzyon işleminde işlenmemiş parça, yeniden kristalleşme sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta işlenir. Bu sıcak işlem, iş parçasının sertleşmesini önleyebilir ve zımba presinin onu kalıptan itmesini kolaylaştırabilir.
Sıcak ekstrüzyon genellikle yatay bir hidrolik preste gerçekleştirilir. Bu proseste yer alan basınç 30 MPa ila 700 MPa arasında değişebilir. Sağlam yüksek basınç için yağlama benimsenir. Düşük sıcaklık profilleri için yağlayıcı olarak yağ veya grafit, yüksek sıcaklık profilleri için ise cam tozu kullanılır. Yüksek kaliteli çalışma elde etmek için iş parçasına 0,5 Tm ile 0,75 Tm arasında ısı sağlayın.
Yaygın olarak kullanılan bazı malzemeler için sıcak ekstrüzyon sıcaklıkları aşağıdaki gibidir:
Malzeme sıcaklığı (°C):
alüminyum 350 ila 500, bakır 600 ila 1100, magnezyum 350 ila 450, nikel 1000 ila 1200, çelik 1200 ila 1300, titanyum 700 ila 1200, PVC180 naylon290.
Avantajları:
● Deformasyon istenildiği gibi kontrol edilebilir.
● İş sertleşmesi nedeniyle kütük güçlendirilmeyecektir.
● Daha az basınç gerektirir.
● Erken çatlaklara sahip malzemeler de işlenebilir.
Dezavantajları:
● Kötü yüzey kalitesi.
● Boyutsal doğruluk etkilenecektir.
● Konteyner ömrünü kısaltın.
● Yüzey oksidasyonu olasılığı.
2.Soğuk ekstrüzyon:
Metale kurşunla vurularak metale şekil verilmesi işlemidir. Bu vurma, kapalı bir boşlukta bir zımba veya zımba ile yapılır. Piston, metali kalıp boşluğu boyunca zorlayarak katı işlenmemiş parçayı katı bir şekle dönüştürür.
Bu işlemde iş parçası oda sıcaklığında veya oda sıcaklığının biraz üzerinde deforme olur.
Bu teknolojide çok fazla kuvvet gerektiğinde güçlü bir hidrolik pres kullanılır. Basınç aralığı 3000 MPa'ya ulaşabilir.
Avantajları:
● Oksidasyon yok.
● Ürün gücünü artırın.
● Daha sıkı toleranslar.
● Yüzey kalitesini iyileştirin.
● Sertlik artar.
Dezavantajları:
● Daha fazla güç gerektirir.
● Çalıştırmak için daha fazla güce ihtiyaç vardır.
● Sünek olmayan malzemeler işlenemez.
● Ekstrüzyona tabi tutulan malzemenin gerinim sertleşmesi bir sınırlamadır.
3.Sıcak ekstrüzyon işlemi:
Sıcak ekstrüzyon, boşlukların oda sıcaklığının üzerinde ve malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının altında ekstrüde edilmesi işlemidir. Bu işlem, ekstrüzyon sırasında malzemede mikroyapısal değişikliklerin önlenmesinin gerekli olduğu durumlarda kullanılır.
Bu süreç, gerekli kuvvet ve süneklik arasında uygun dengeyi sağlamak için önemlidir. Bu işlemde kullanılan herhangi bir metalin sıcaklığı 424 santigrat derece ila 975 santigrat derece arasında değişebilir.
Avantajları:
● Arttırılmış güç.
● Ürünün sertliğinin artması.
● Oksidasyon eksikliği.
● Çok küçük toleranslara ulaşılabilir.
Dezavantajları:
● Sünek olmayan malzemeler ekstrüzyona tabi tutulamaz.
● Ayrıca ısıtma cihazı bulunmaktadır.
4.Sürtünme ekstrüzyonu:
Sürtünmeli ekstrüzyon teknolojisinde işlenmemiş parça ve kap zıt yönlerde dönmeye zorlanır. Aynı zamanda, gerekli malzemeyi üretmek için işlenmemiş parça, işlem sırasında kalıp boşluğunun içinden itilir.
Bu işlem, yükleme ve kalıp arasındaki bağıl dönme hızından etkilenir. Şarj cihazının ve kalıbın göreceli dönme hareketinin süreç üzerinde önemli bir etkisi vardır.
Birincisi, büyük miktarda kayma gerilimine neden olacak ve bu da iş parçasının plastik deformasyonuna neden olacaktır. İkincisi, işlenmemiş parça ile kalıp arasındaki göreceli hareket sırasında büyük miktarda ısı üretilecektir. Bu nedenle ön ısıtmaya gerek kalmaz ve proses daha verimli olur.
Metal tozları, pullar, işlenmiş atıklar (talaşlar veya talaşlar) veya katı boşluklar gibi çeşitli öncül yüklerden temelde birleştirilmiş teller, çubuklar, borular ve diğer dairesel olmayan metal geometrileri doğrudan üretebilir.
Avantajları:
● Isıtma gerekmez.
● Kayma geriliminin oluşması ürünün yorulma mukavemetini artırabilir.
● Her türlü malzemenin ham olarak kullanılabilmesi bu işlemi ekonomik hale getirir.
● Düşük enerji girişi.
● Daha iyi korozyon direnci.
Dezavantajları:
● Beklenen oksidasyon.
● Yüksek başlangıç kurulumu.
● Karmaşık makineler.
5.Mikro ekstrüzyon işlemi:
Adından da anlaşılabileceği gibi bu süreç milimetre altı aralıkta ürünlerin üretimini kapsamaktadır.
Makro ekstrüzyona benzer şekilde, burada işlenmemiş parça, işlenmemiş parça üzerinde beklenen şekli oluşturmak için kalıp deliğinden geçirilir. Çıkış 1 mm'lik bir kareden geçebilir.
İleri veya doğrudan ve ters veya dolaylı mikro ekstrüzyon, mikro bileşenlerin üretiminde bu çağda kullanılan en temel iki tekniktir. İleri mikro ekstrüzyonda, piston işlenmemiş parçanın ileri doğru hareket etmesini sağlar. Boşluğun hareket yönü aynıdır. Ters mikro ekstrüzyonda pistonun ve ham parçanın hareket yönleri zıttır. Mikro ekstrüzyon, biyolojik olarak emilebilir stentlerden ilaç kontrollü salım sistemlerine kadar emilebilir ve implante edilebilir tıbbi cihaz bileşenlerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mekanik alanda, mikro dişlilerin, mikro boruların ve diğer hususların imalatındaki uygulamalar yaygın olarak gözlemlenebilir.
Avantajları:
● Çok karmaşık kesitler yapılabilir.
● Minik elemanlar yapılabilir.
● Geliştirilmiş geometrik toleranslar.
Dezavantajları:
● İhtiyaçlarımızı karşılayacak küçük bir kalıp ve kap üretmek zorlu bir iştir.
● Nitelikli çalışanlara ihtiyaç vardır.
6.Doğrudan veya ileri ekstrüzyon:
Doğrudan ekstrüzyon işleminde, metal işlenmemiş parça ilk önce bir kaba yerleştirilir. Konteynerin bir şekillendirme kalıp deliği vardır. Piston, ürünü yapmak için metal iş parçasını kalıp deliğinden itmek için kullanılır.
Bu tipte metalin akış yönü pistonun hareket yönü ile aynıdır.
İşlenmemiş parça kalıp açıklığına doğru hareket etmeye zorlandığında, işlenmemiş yüzey ile kap duvarı arasında büyük miktarda sürtünme oluşacaktır. Sürtünmenin varlığından dolayı piston kuvvetinin büyük oranda arttırılması gerekir, dolayısıyla daha fazla güç tüketilir.
Bu işlemde tungsten ve titanyum alaşımları gibi kırılgan metallerin ekstrüde edilmesi çok zordur çünkü bu işlem sırasında kırılırlar. Süreç boyunca oluşan gerilim, mikro çatlakların hızla oluşmasını teşvik ederek kırılmaya neden olur.
Tungsten ve titanyum alaşımları gibi kırılgan metallerin ekstrüde edilmesi zordur çünkü bunlar işleme sırasında kırılır. Gerilim, mikro çatlakların hızla oluşmasına ve kırılmaya yol açmasına neden olur.
Ayrıca iş parçasının yüzeyinde bir oksit tabakasının varlığı sürtünmeyi artıracaktır. Bu oksit tabakası, ekstrüzyona tabi tutulan üründe kusurlara neden olabilir.
Bu sorunun üstesinden gelmek için, sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olmak amacıyla kapı ile çalışma boşluğu arasına bir kukla blok yerleştirilir.
Örnekler arasında borular, teneke kutular, kaplar, pinyonlar, miller ve diğer ekstrüzyon ürünleri sayılabilir.
İşlenmemiş parçanın bazı kısımları her zaman her ekstrüzyonun sonunda kalır. Buna popo denir. Kalıp çıkışında hemen üründen kesin.
Avantajları:
● Bu işlem daha uzun iş parçalarının çıkarılmasını sağlayabilir.
● Malzemenin geliştirilmiş mekanik özellikleri.
● İyi yüzey kalitesi.
● Hem sıcak hem de soğuk ekstrüzyon mümkündür.
● Sürekli çalışabilme.
Dezavantajları:
● Kırılgan metaller ekstrüzyona tabi tutulamaz.
● Büyük kuvvet ve yüksek güç gereksinimleri.
● Oksidasyon olasılığı.
7.Dolaylı veya ters ekstrüzyon:
Bu ters ekstrüzyon işleminde, işlenmemiş parça ve kap birlikte hareket ederken kalıp sabit kalır. Kalıp, kap yerine pistonun üzerine monte edilir.
Metal, iş parçası sıkıştırıldığında, pistonun yan tarafındaki kalıp deliğinden pistonun hareketine ters yönde akar.
İşlenmemiş parça sıkıştırıldığında malzeme mandrellerin arasından ve dolayısıyla kalıp açıklığından geçecektir.
İşlenmemiş parça ile kap arasında göreceli bir hareket olmadığından herhangi bir sürtünme kaydedilmemektedir. Doğrudan ekstrüzyonla karşılaştırıldığında bu, süreci iyileştirir ve doğrudan ekstrüzyona göre daha az piston kuvvetinin kullanılmasıyla sonuçlanır.
Kalıbı sabit tutmak için kabın uzunluğundan daha uzun bir "çubuk" kullanılır. Çubuğun kolon mukavemeti nihai ve maksimum ekstrüzyon uzunluğunu belirler. Ham parça kapla birlikte hareket ettiğinden tüm sürtünmeler kolaylıkla ortadan kaldırılır.
Avantajları:
● Daha az ekstrüzyon kuvveti gerektirir.
● Daha küçük kesitleri ekstrüde edebilir.
● Sürtünmede %30 azalma.
● Çalışma hızını artırın.
● Çok az aşınma kaydedilmiştir.
● Daha tutarlı metal akışı nedeniyle, ekstrüzyon kusurları veya kaba taneli halka bölgelerinin oluşma olasılığı daha azdır.
Dezavantajları:
● Ekstrüzyona tabi tutulan malzemenin kesiti, kullanılan çubuğun boyutuyla sınırlıdır.
● Ekstrüzyondan sonra artık gerilim oluşma olasılığı.
● Kirlilik ve kusurlar yüzey kaplamasını ve ürünü etkileyebilir.
8.Hidrostatik ekstrüzyon:
Hidrostatik ekstrüzyon işleminde işlenmemiş parça, kap içindeki sıvı ile çevrelenir ve akışkan, pistonun ileri hareketi ile işlenmemiş parçaya doğru itilir. Kabın içindeki sürtünmesiz sıvı nedeniyle kalıp deliğinde çok az sürtünme vardır.
Kabın deliğini doldururken, işlenmemiş parça düzgün hidrostatik basınca maruz kaldığı için bozulmayacaktır. Bu, büyük bir uzunluk-çap oranına sahip işlenmemiş parçaları başarıyla üretir. Bobinler bile mükemmel bir şekilde ekstrüde edilebilir veya düzensiz kesitlere sahip olabilir.
Hidrostatik ekstrüzyon ile doğrudan ekstrüzyon arasındaki temel fark, hidrostatik ekstrüzyon işlemi sırasında kap ile iş parçası arasında doğrudan temasın olmamasıdır.
Yüksek sıcaklıklarda çalışırken özel akışkanlar ve işlemler gerekir.
Malzeme hidrostatik basınca maruz kaldığında ve sürtünme olmadığında sünekliği artar. Bu nedenle bu yöntem, tipik ekstrüzyon yöntemleri için fazla kırılgan olan metaller için uygun olabilir.
Bu yöntem sünek metaller için kullanılır ve yüksek sıkıştırma oranına izin verir.
Avantajları:
● Ekstrüde edilmiş ürün mükemmel yüzey parlatma etkisine ve doğru boyutlara sahiptir. ● Sürtünme sorunu yoktur.
● Kuvvet gereksinimlerini en aza indirin.
● Bu işlemde artık ham parça kalmaz.
● Düzgün malzeme akışı.
Dezavantajları:
● Yüksek sıcaklıklarda çalışırken özel sıvılar ve prosedürler kullanılmalıdır.
● Çalışmadan önce her bir iş parçası hazırlanmalı ve bir uçtan inceltilmelidir.
● Sıvıyı kontrol etmek zordur.
9.Darbe ekstrüzyonu:
Darbeli ekstrüzyon, metal ekstrüzyon profilleri üretmek için başka bir ana yöntemdir. Malzemeleri yumuşatmak için yüksek sıcaklıklar gerektiren geleneksel ekstrüzyon işlemleriyle karşılaştırıldığında darbeli ekstrüzyonda genellikle soğuk metal boşluklar kullanılır. Bu boşluklar yüksek basınç ve yüksek verimlilik altında ekstrüzyona tabi tutulur.
Geleneksel darbeli ekstrüzyon işlemi sırasında, uygun şekilde yağlanmış bir blok kalıp boşluğuna yerleştirilir ve tek vuruşta bir zımba ile vurulur. Bu, metalin kalıp ile zımba arasındaki boşluktan zımbanın etrafından geri akmasına neden olur.
Bu işlem kurşun, alüminyum veya kalay gibi daha yumuşak malzemeler için daha uygundur.
Bu işlem her zaman soğuk halde gerçekleştirilir. Geriye doğru darbe işlemi çok ince duvarlara izin verir. Örneğin diş macunu tüpleri veya pil kutuları yapmak.
Daha hızlı ve daha kısa strok ile gerçekleştirilir. İşlenmemiş parçayı kalıptan çıkarmak için basınç uygulamak yerine darbe basıncı kullanılır. Öte yandan darbe, ileri veya geri ekstrüzyon veya her ikisinin karışımı ile gerçekleştirilebilir.
Avantajları:
● Önemli ölçüde küçültülmüş boyut.
● Hızlı süreç. İşlem süresi %90'a kadar azalır.
● Verimliliği artırın.
● Tolerans bütünlüğünü geliştirin.
● Hammaddelerden %90'a kadar tasarruf edin.
Dezavantajları:
● Çok yüksek basınç kuvvetleri gerektirir.
● Boşluğun boyutu bir sınırlamadır.
Ekstrüzyon kuvvetini etkileyen faktörler:
● Çalışma sıcaklığı.
● Ekipman tasarımı, yatay veya dikey.
● Ekstrüzyon tipi.
● Ekstrüzyon oranı.
● Deformasyon miktarı.
● Sürtünme parametreleri.
Ekstrüzyon prosesi uygulamaları veya kullanımları:
● Boru ve içi boş boru üretiminde yaygın olarak kullanılır. Ayrıca plastik eşya üretiminde de kullanılır.
● Ekstrüzyon prosesi otomotiv endüstrisinde çerçeve, kapı ve pencere vb. üretmek için kullanılır.
● Metal alüminyum birçok endüstride yapısal işlerde kullanılır.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!