تعریف اکستروژن
اکستروژن فرآیند تغییر شکل آلومینیوم است که در آن بلوک فلزی (بیلت) در اثر اعمال نیرو از قالبی با سطح مقطع کوچکتر عبور می.کند در شکل زیر شماتیکی از این فرآیند نشان داده شده است. در واقع اکستروژن فرآیند متراکم سازی غیر مستقیم است. نیروهای لازم برای این متراکم سازی به وسیله تماس بیلت با محفظه قالب و قالب ایجاد میشوند که مقادیر آنها بسیار زیاد است. تماس بیلت با محفظه قالب و قالب منجر به ایجاد تنشهای فشاری بالایی شده که این تنشها باعث کاهش احتمال بروز ترک سطحی بیلت حین انجام فرآیند می شوند.
اکستروژن بهترین روش برای شکستن ساختار ریختگی بیلت است چراکه در این فرآیند بيلت تنها تحت تاثیر نیروهای فشاری قرار میگیرد بسته به نوع آلیاژ و روش مورد نظر اکستروژن میتواند به صورت سرد و گرم انجام شود در اکستروژن ،گرم بیلت برای تسهیل در انجام تغییر شکل پلاستیک پیش گرم میشود.
دسته بندی فرآیندهای اکستروژن
دو نوع اصلی اکستروژن عبارتند از اکستروژن مستقیم و اکستروژن غیر مستقیم که معمولاً در کارخانه های تولیدی از هر دو استفاده میشود . اشکال توپر و توخالی پس از طراحی قالب با روشهای مختلفی تولید میشوند دسته بندی کلی این روشهای شامل موارد زیر است:
- مقاطع توپر شامل میلگردها و مفتولهایی که از بیلتهای توپر که به روش اکستروژن
مستقیم تولید میشوند.
- لوله ها و مقاطع توخالی که از بیلتهای تویر با استفاده از قالبهای حفره دار یا پل دار برای آلیاژهایی معین به روش اکستروژن مستقیم تولید میشوند.
- لوله ها و مقاطع توخالی که از بیلتهای توپر یا توخالی که در ابتدا توسط ماندرل شناور و تحت فشار حفره دار شده اند که به روش اکستروژن مستقیم تولید میشوند.
- لوله ها و مقاطع تو خالی تولید شده از بیلتهای توپر یا توخالی که در ابتدا توسط ماندرل ثابت و تحت فشار حفره دار شدهاند که به روش اکستروژن مستقیم تولید میشوند.
- مقاطع توپر ،حساسی میلگردها و مفتولهایی که از بیلتهای توپر به روش اکستروژن
غیر مستقیم تولید میشوند در این روش بیلت در یک محفظه قالب آب بندی شده قرارداشته و با عبور از قالب متصل به سنبه اکسترود میشود
- لوله ها و مقاطع توخالی اکسترود شده که با عبور بیلتهای توپر یا توخالی (که قبلاً تحت فشار حفره دار شده اند از قالب متصل به سنبه به روش اکستروژن غیر مستقیم تولید می شوند.
اکستروژن مستقیم معمول
مهمترین و مرسوم ترین روش مورد استفاده در اکستروژن آلومینیوم، روش مستقیم آن است. در شکل بالا اصول اکستروژن مستقیم قابل مشاهده است همانطور که در این شکل نشان داده شده بیلت داخل محفظه قالب قرار گرفته و با فشار رام به درون قالب هل داده میشود. روش اکستروژن مستقیم در تولید میلگردها مفتولها لوله ها و مقاطع توپر و توخالی (بسته به نوع طراحی و شکل (قالب مورد استفاده قرار میگیرد در اکستروژن مستقیم، سیلان فلز هم جهت با حرکت رام است در حین انجام فرآیند بیلت بر روی دیواره محفظه قالب می لغزد. وجود نیروهای اصطکاکی به میزان قابل توجهی باعث افزایش فشار مورد نیاز رام میگردد. معمولاً منحنی نیرو جابجایی یا فشار جابجایی در حین انجام فرآیند به صورت منحنی ارائه شده در شکل زیر میباشد.
به طور تجربی این فرآیند در سه منطقه مجزا قابل بررسی است:
(۱) بیلت در پشت قالب قرار دارد و فشار به سرعت تا مقدار حداکثر خود افزایش مییابد.
(۲) فشار کاهش یافته و به اصطلاح اکستروژن در حالت پایدار” ادامه می یابد.
(۳) فشار به مقدار کمیته اش رسیده سپس به طور ناگهانی افزایش می یابد که دلیل آن فشرده
شدن “دورریز” قطعه اکسترود شده میباشد.
