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Estrusione

L'estrusione a caldo è un processo di formatura dei metalli per produrre un profilo di sezione trasversale fisso-spingendo una billetta metallica riscaldata attraverso una matrice per ottenere la forma desiderata. Il processo di estrusione a caldo viene effettuato a una temperatura superiore al punto di ricristallizzazione del metallo, che in genere è pari al 50-75% della sua temperatura di fusione, rendendolo più malleabile e più facile da deformare con meno forza.

Descrizione

L'estrusione a caldo è in grado di creare sezioni trasversali complesse- e sarà uniforme su tutta la lunghezza del profilo estruso; inoltre, il design della matrice, il rapporto di estrusione, la temperatura della billetta, la lubrificazione e la velocità di estrusione influenzeranno la qualità dell'estrusione. Come qualsiasi altro processo di formatura dei metalli-, è classificato in base alla temperatura in estrusione calda, fredda e calda e il processo viene generalmente eseguito a temperature elevate per ridurre la forza di estrusione e migliorare la duttilità del materiale. L'estrusione a freddo significa costi di produzione inferiori grazie al ridotto spreco di materie prime e all'elevata velocità di produzione.

Extruded Alu Profile

Estrusione a caldo vs Estrusione a freddo

L'estrusione a caldo prevede di rendere il pezzo al di sopra della sua temperatura di ricristallizzazione e questo processo può migliorare le proprietà meccaniche del pezzo. Durante il processo di estrusione a caldo, questa lavorazione a caldo spingerà e ridistribuirà il materiale, chiudendo gli spazi vuoti nel materiale metallico fuso. Pertanto, le impurità si formano solitamente anche in inclusioni solide e si distribuiscono in tutta la massa del pezzo. La lavorazione a caldo e il metallo estruso spezzeranno le strutture irregolari e ricristallizzeranno la massa del materiale in una struttura a grana più fine, migliorando quindi le proprietà meccaniche della parte, come la resistenza agli urti, la duttilità e le caratteristiche di resistenza. La maggior parte delle estrusioni metalliche vengono eseguite su billette che sono già state riscaldate a una temperatura superiore al punto di ricristallizzazione dei metalli, il che rende possibile un grande cambiamento di forma. Uno dei principali svantaggi della lavorazione a caldo dei metalli è l'ossidazione che si verifica sulla superficie del pezzo lavorato a caldo, con conseguente accumulo di uno strato di scaglie di ossido sulle superfici esterne del pezzo. Le incrostazioni possono influenzare la finitura superficiale e la precisione della parte, oltre ad aumentare l'attrito e l'usura sulle interfacce dello stampo. L'estrusione a caldo viene solitamente scelta per parti più grandi che richiedono grandi cambiamenti di forma e geometrie più complesse.

L'estrusione a freddo del metallo viene solitamente utilizzata per parti più piccole, materiali più sottili, forme meno complesse, materiali più lavorabili e per la produzione di estrusioni discrete che creano una singola parte con ciascuna operazione. L'estrusione a freddo presenta i seguenti vantaggi:

√Minori costi energetici, questo processo non richiede il processo di riscaldamento.
√Tasso di produzione più elevato
√Nessuna ossidazione e incrostazione, quindi può produrre una migliore qualità di finitura superficiale.
√Maggiore precisione geometrica
√Migliore effetto sull'incrudimento

In breve, i materiali metallici più larghi sono adatti per l'estrusione a caldo come rame, alluminio, acciaio e leghe di acciaio, acciaio inossidabile, piombo e stagno ecc., e questo processo è più adatto per dimensioni maggiori. L'estrusione a freddo è un processo di formatura dei metalli eseguito a temperatura ambiente o prossima, in cui un pezzo di metallo viene forzato attraverso una matrice per creare la forma della sezione trasversale- desiderata. A differenza dell'estrusione a caldo, viene eseguita al di sotto della temperatura di ricristallizzazione del materiale e questo processo è noto anche come forgiatura a freddo o estrusione a impatto per la produzione di parti precise con eccellenti finiture superficiali e proprietà meccaniche migliorate. L’estrusione a freddo è un processo molto importante per i settori automobilistico, edile e delle infrastrutture.

Extrusion Die

Estrusione mediante meccanica di processo

I processi di estrusione possono anche essere definiti dalla disposizione fisica di pistone, billetta e matrice, e di seguito è riportata una classificazione del pioppo:

√ L'estrusione diretta, detta anche estrusione in avanti, è il metodo di estrusione più comune. La billetta viene posta in un contenitore, un pistone la spinge attraverso una matrice fissa posta all'estremità opposta e la parte estrusa scorre nella stessa direzione del movimento del pistone. Questo processo può creare un attrito significativo quando la billetta scivola lungo la parete del contenitore e normalmente è necessaria una forza maggiore. Questa soluzione di estrusione può portare a incoerenze nella struttura dei grani tra la parte anteriore e quella posteriore del prodotto a causa del flusso irregolare del materiale.
√ Estrusione indiretta, detta anche estrusione all'indietro, la filiera è montata sulla mazza stessa. Quando il pistone spinge nel contenitore fisso, il metallo è costretto a fluire all'indietro attraverso lo stampo nella direzione opposta al movimento del pistone. Questo processo richiede una forza significativamente inferiore rispetto all'estrusione diretta perché non c'è attrito da superare lungo la lunghezza del contenitore, inoltre può produrre una struttura dei grani più uniforme e proprietà meccaniche costanti. Pertanto, consente la produzione di profili con pareti più sottili-ed è più adatto per le leghe ad alta-resistenza.

√ Estrusione idrostatica, è una forma specializzata in cui la billetta è completamente circondata da un fluido pressurizzato all'interno del contenitore. Il pistone pressurizza questo fluido, che a sua volta applica una pressione uniforme su tutti i lati della billetta, forzandola attraverso lo stampo. Il vantaggio è che l'attrito tra la billetta e la parete del contenitore viene completamente eliminato e la forza viene ulteriormente ridotta.
√ Estrusione a impatto: è spesso considerata un tipo di estrusione a freddo. Questo processo utilizza un punzone ad alta- velocità per colpire un pezzo di metallo, facendolo fluire plasticamente in una matrice. Il processo può essere eseguito in avanti, all'indietro o combinato e può formare un pezzo finito con un unico colpo di pressa. Questo processo di formatura dei metalli viene spesso utilizzato per produrre parti cave con pareti sottili.

Di seguito un breve riepilogo delle diverse soluzioni di estrusione:

Confronto dei tipi di estrusione
Caratteristica	Estrusione diretta (in avanti).	Estrusione indiretta (all'indietro).	Estrusione idrostatica	Estrusione ad impatto
Flusso di materiale	Stessa direzione dell'ariete	Direzione opposta del pistone	Stessa direzione dell'ariete	Avanti, indietro o combinati
Attrito	Elevato attrito tra billetta e parete del contenitore	Nessun attrito tra billetta e parete del contenitore	Nessun attrito tra billetta e parete del contenitore; ridotto attrito dello stampo	Dipende dal tipo avanti/indietro, ma si basa sulla lubrificazione
Forza richiesta	Massima a causa dell'attrito	Inferiore al diretto (25-30% in meno)	Minimo a causa della mancanza di attrito e di fluido pressurizzato	Elevata forza d'impatto per una breve durata.
Movimento della billetta	La billetta si sposta rispetto al contenitore	La billetta è stazionaria rispetto al contenitore.	La billetta si muove, spinta dal fluido.	La lumaca è ferma prima di essere colpita.
Rifiuti materiali	Una piccola porzione (testa) della billetta non può essere estrusa.	Meno sprechi, poiché l'estremità del calcio è più piccola o inesistente.	Nessun residuo di billetta viene lasciato sulle pareti del contenitore.	Scarto di materiale molto basso (forma quasi-net-).
Qualità del prodotto	Potenziale struttura e proprietà dei grani non-uniformi.	Struttura del grano più uniforme e proprietà costanti.	Eccellente finitura superficiale e proprietà uniformi.	Buona finitura superficiale e resistenza alla lavorazione a freddo.
Usi comuni	Barre piene, forme cave semplici, profili strutturali.	Prodotti cavi o tubolari, profili in lega-ad alta resistenza.	Materiali fragili, forme complesse, estrusioni-ad alto rapporto.	Lattine, tubi, custodie per estintori, elementi di fissaggio.
Complessità	Strumenti e processi più semplici.	Attrezzatura più complessa (montante cavo).	Più complesso a causa dell'alta-pressione del fluido e della tenuta.	Richiede macchine da stampa ad alta-velocità e strumenti robusti.

Processo di estrusione di metalli

Questo speciale processo di formatura dei metalli è progettato per creare forme complesse da barre di metallo facendo passare la barra attraverso una matrice e il processo è riepilogato come di seguito:

√ Preparazione della billetta, normalmente, la billetta viene poi riscaldata per il processo di estrusione, rendendo il metallo più malleabile e più facile da modellare.
√ Spingendo e pressurizzando la billetta fusa, la pressione viene esercitata sulla billetta contro gli stampi che vengono lavorati con grande precisione per garantire un corretto adattamento.
√ Raffreddandosi e indurendo, il pezzo di metallo viene completamente forzato attraverso lo stampo e si raffredda e si indurisce in un'ora.
√ Taglio e dimensionamento, il metallo estruso viene quindi tagliato nella lunghezza desiderata.
√ Ricottura, per alcune applicazioni, come ad esempiosbarra in ramerichiederà una ricottura per una migliore conduttività elettrica.

In generale, l'alluminio e l'acciaio sono materiali metallici comuni data la loro resistenza e malleabilità, e Fabmann ha accumulato molta esperienza nell'estrusione e il nostro team di ingegneria degli utensili e della produzione è in grado di fornirti le soluzioni più economiche per te.