- تهران- نواب صفوی -برج گردون- واحد 404 شمالی
- 09121332130
- 02166383288
یکی از مراحل کلیدی در فرآیندهای مرتبط با مواد مختلف، فرآیند تغییر شکل است که با استفاده از روش های خاص برای هر نوع ماده اجرا می شود. این تغییرات می تواند به دو صورت شیمیایی یا فیزیکی صورت گیرد. به عنوان مثال، تصور کنید سنگ آهن که از یک ورق روغنی تبدیل شده است. این فرآیند شامل مراحل مختلف شیمیایی و فیزیکی است، که در طول آن فازهای مختلف تغییر شکل می کنند. به طور کلی، تغییر فازهای شیمیایی با استفاده از حرارت و تغییر فازهای فیزیکی با اعمال فشار اتفاق می افتد. اما اعمال حرارت یا فشار به شکل های متنوعی منجر شده و روش های متفاوتی را بوجود آورده اند. یکی از روش های نسبتا جدید در حوزه فیزیکی، روش اکستروژن است که به وسیله این روش اقدام به تغییر شکل می شود و از طریق روش های مختلف اجرا می شود.
اکستروژن (Extrusion) یک روش مدرن برای تغییر شکل مواد است که کاربردهای متعددی در صنعت فلزات دارد. در این فرآیند، با فشردن و عبور شمش فلزی از یک قالب خاص، به ماده شکل داده و شکل آن تغییر می کند. شاید با مشاهده ابزارهای خمیر بازی کودکان آشنا باشید که خمیر را در آمپول قرار داده و با فشار دادن، خمیر از سوراخ آمپول خارج می شود. این عملیات همان اکستروژن است که در شکل دهی فلزات نیز به کار می رود. امروزه، روش های مستقیم و غیر مستقیم برای اجرای این فرآیند در کارخانه های تولیدی به کار می روند.
مزایای اکستروژن شامل توانایی تولید قطعات با سطح مقطع پیچیده، صرفه جویی در زمان و هزینه، سطح مقطع با کیفیت و صاف، و استحکام بیشتر در مقایسه با روش های دیگر است. در این روش، ماده تحت فشار و تنش برشی قرار می گیرد و عملیات های مخرب محدود شده، که باعث بهبود استحکام و کیفیت سطح مقطع می شود.
عملیات اکستروژن، با توجه به اهداف مختلف، به انواع مختلفی تقسیم می شود. هر یک از این انواع، منحصر به فرد بوده و در شرایط خاصی کاربرد دارند. این انواع به طور کلی به دو دسته گرم و سرد تقسیم می شوند و هر کدام ممکن است با استفاده از روش های مختلفی اجرا شوند. در ادامه، با انواع روش های اکستروژن و ابعاد مختلف هر یک آشنا می شویم.
در روش اکستروژن گرم، ابتدا بیلت یا شمش به دمای بالا گرم می شود تا قابلیت تغییر شکل بیشتری کسب کند. سپس با استفاده از پیستون، مواد گرم به فشار می افتند تا از قالب مخصوص عبور کنند و شکل لازمه را به خود بگیرند. این روش برای تولید محصولات فلزی با طول زیاد و مقطع ثابت، به ویژه برای ساخت پروفیل های توپر و توخالی مناسب است.
در این فرایند، دمای مواد مهم است و برای هر نوع مواد ممکن است نیاز به دمای خاصی باشد. برخی از دماهای مورد استفاده برای اکستروژن گرم به شکل زیر است:
این دماها به منظور دستیابی به خواص مطلوب در محصولات نهایی مختلف، با دقت تعیین می شوند.
اکستروژن سرد به عملیات اکستروژنی اطلاق می شود که در دمای اتاق و بدون ایجاد حرارت انجام می پذیرد. این فرایند به دلیل مزایایی از جمله کاهش اکسیداسیون، افزایش استحکام، بهبود پرداخت سطح و انجام سریع تر اکستروژن، جهت تولید محصولات مختلف از جمله قطعات کوچک مانند بدنه های شمع اتومبیل، محورها و قوطی کنسرو استفاده می شود. موادی نظیر مس، تیتانیوم، قلع، وانادیم، سرب، آلومینیوم، مولیبدن و … به طور معمول از این روش برای تولید این نوع قطعات استفاده می کنند.
اکستروژن مستقیم یکی از روش های پرکاربرد این فرایند است که به شکل رو به جلو یا مستقیم انجام می شود. در این روش، قالب اکستروژن به صورت ثابت در نظر گرفته می شود و حرکت پیستون باعث جابجایی شمش یا بیلت به سمت قالب می شود. به همین دلیل این روش به نام اکستروژن مستقیم شناخته می شود. این روش دارای مزایایی نظیر کنترل قطعه، سادگی، و قابلیت استفاده در هر دو حالت گرم و سرد می باشد. با این حال، باید توجه داشت که همراه با این مزایا، این روش نیز با معایبی چون افزایش اصطکاک و نیاز به نیروی زیاد همراه است.
اکستروژن غیرمستقیم به روشی اشاره دارد که در آن حرکت پیستون و محصول در جهت های مختلف یکدیگر صورت می گیرد. به عبارت دیگر، در این روش، قالب به بیلت فشرده می شود تا آن را از خود عبور دهد، به جای اینکه بیلت به سمت قالب حرکت کند. این فرایند با مصرف انرژی کمتر و ایجاد اصطکاک کمتر همراه است. معمولا از اکستروژن غیرمستقیم برای آلیاژهای سخت استفاده می شود و قابل اجرا در هر دو حالت گرم و سرد می باشد. این روش امکان تولید قطعات نازک تر را فراهم می کند و برای کاربردهای گوناگون قابل استفاده است.
در اکستروژن هیدرواستاتیک، از یک سیال مانند روغن یا آب برای اعمال فشار به بیلت استفاده می شود. در این روش، فاصله میان پیستون و بیلت با سیال پر شده تا فشار از طریق سیال به بیلت اعمال شود و اصطکاکی ایجاد نگردد. یکی از مزایای اصلی این روش، نیاز به نیروی کمتر به دلیل عدم وجود اصطکاک است. این روش همچنین امکان تولید مقاطع بزرگتر، جلوگیری از افزایش دمای بیلت، جلوگیری از ایجاد پرتی، و توزیع متعادل نیرو را فراهم می کند.
به هر حال، لازم به ذکر است که در این روش، به دلیل وجود سیالات، امکان استفاده از روش گرم وجود ندارد و نگهداری از مایعات پرفشار نیز دشوار می باشد.
در این روش، شمش جامد از طریق یک قالب خاص عبور می کند که دارای حفره ای در وسط آن است، و این عمل باعث ایجاد لوله های توخالی و بدون درز می شود. اکستروژن لوله ای به عنوان یکی از بهترین روش ها برای تولید لوله ها شناخته می شود، زیرا این روش قادر است قطعات یکنواخت و بدون درز را تولید کند. در نتیجه، لوله های حاصل از این فرایند از کیفیت بسیار بالایی برخوردارند.
اکستروژن ضربه ای یکی از روش های اکستروژن سرد است که برای فلزات نرم مانند مس، آلومینیوم و سرب استفاده می شود. در این روش، پیستون با سرعت زیاد به سمت پایین حرکت کرده و نیروی زیادی را به بیلت اعمال می کند. این نیرو باعث می شود بیلت از دو طرف به سمت عقب پیستون اکسترود شود و با استفاده از استریپر از قالب خارج شود. نیروهای وارد شده بر پانچ بسیار زیاد بوده و نیاز به ابزار مقاوم در برابر ضربه دارد.
مزایای اکستروژن ضربه ای شامل صرفه جویی در مواد اولیه، کاهش زمان ماشین کاری، بهبود استحکام مواد، و صرفه جویی در هزینه ها می شود. این روش به دلیل این مزایا مخصوصا در تولید قطعات فلزی با نرمی و شکل دهی دقیق به کار می رود.
