Extrusãoé um tipo de processo de formação em lote. Neste processo, o metal da peça é forçado ou comprimido através do orifício da matriz para atingir um determinado formato de seção transversal.

Resumindo, a extrusão é um processo de processamento de metal que inclui forçar o metal através de um orifício de matriz sob pressão aumentada para comprimir sua seção transversal.

Graças ao desenvolvimento da tecnologia de extrusão, o mundo começou a confiar na extrusão para produzir barras, tubos e perfis ocos ou sólidos de qualquer formato.

Como esta operação envolve empurrar ou puxar a peça bruta através da matriz, a força necessária para extrudar a peça bruta é bastante grande. A extrusão a quente é o método mais comumente utilizado porque a resistência à deformação do metal é menor em altas temperaturas, enquanto a extrusão a frio geralmente é realizada apenas em metais macios.

História:

Embora o conceito de extrusão tenha nascido do processo de moldagem. Segundo registros, em 1797, um engenheiro chamado Joseph Bramah solicitou a patente do processo de extrusão. O teste incluiu pré-aquecer o metal e depois forçá-lo através da cavidade da matriz para fabricar tubos a partir da peça bruta. Ele usou um êmbolo manual para empurrar o metal.

Bramah inventou o processo hidráulico depois de inventar a extrusora. Então, Thomas Burr combinou várias tecnologias usando tecnologia de prensa hidráulica e tecnologia básica de extrusão para produzir tubos (ocos). Ele também obteve uma patente em 1820.

Esta tecnologia tornou-se então uma necessidade básica para o mundo em constante evolução, e este processo não é adequado para metais duros. Em 1894, Thomas Burr introduziu a extrusão de ligas de cobre e latão, provocando o desenvolvimento da tecnologia de extrusão.

Desde a invenção da tecnologia de extrusão, este processo evoluiu para múltiplas tecnologias capazes de produzir produtos com diversas estruturas complexas ao menor custo possível.

Classificação ou tipos de processos de extrusão:

1.Processo de extrusão a quente:

Neste processo de extrusão a quente, o blank é processado a uma temperatura superior à sua temperatura de recristalização. Este processamento a quente pode evitar que a peça de trabalho endureça e tornar mais fácil para a puncionadeira empurrá-la através da matriz.

A extrusão a quente geralmente é realizada em uma prensa hidráulica horizontal. A pressão envolvida neste processo pode variar de 30 MPa a 700 MPa. Para alta pressão intacta, é adotada lubrificação. Óleo ou grafite são usados ​​como lubrificantes para perfis de baixa temperatura, e pó de vidro é usado para perfis de alta temperatura. Fornece calor entre 0,5 Tm e 0,75 Tm para que a peça bruta obtenha uma operação de alta qualidade.

As temperaturas de extrusão a quente para vários materiais comumente usados ​​são as seguintes:

Temperatura do material (°C):

alumínio 350 a 500, cobre 600 a 1100, magnésio 350 a 450, níquel 1000 a 1200, aço 1200 a 1300, titânio 700 a 1200, PVC180 nylon290.

Vantagens:

● A deformação pode ser controlada conforme necessário.

● O tarugo não será reforçado devido ao endurecimento por trabalho.

● Requer menos pressão.

● Materiais com fissuras prematuras também podem ser processados.

Desvantagens:

● Mau acabamento superficial.

● A precisão dimensional será afetada.

● Reduza a vida útil do contêiner.

● Possibilidade de oxidação superficial.

2.Extrusão a frio:

Este é o processo de moldar o metal atingindo-o com uma bala. Essa batida é feita por meio de um soco ou punção em cavidade fechada. O êmbolo força o metal através da cavidade da matriz, transformando a peça sólida em uma forma sólida.

Neste processo, a peça é deformada à temperatura ambiente ou ligeiramente acima da temperatura ambiente.

Para muita força necessária, uma poderosa prensa hidráulica é usada nesta tecnologia. A faixa de pressão pode chegar a 3.000 MPa.

Vantagens:

● Sem oxidação.

● Aumentar a resistência do produto.

● Tolerâncias mais restritas.

● Melhorar o acabamento superficial.

● A dureza aumenta.

Desvantagens:

● Requer maior força.

● É necessária mais energia para funcionar.

● Materiais não dúcteis não podem ser processados.

● O endurecimento por deformação do material extrudado é uma limitação.

3.Processo de extrusão a quente:

A extrusão a quente é o processo de extrusão de peças em bruto acima da temperatura ambiente e abaixo da temperatura de recristalização do material. Este processo é utilizado nos casos em que alterações microestruturais no material devem ser evitadas durante a extrusão.

Este processo é importante para alcançar o equilíbrio adequado entre força e ductilidade necessárias. A temperatura de qualquer metal utilizado nesta operação pode variar de 424 graus Celsius a 975 graus Celsius.

Vantagens:

● Aumento da força.

● Aumento da dureza do produto.

● Ausência de oxidação.

● Tolerâncias muito pequenas podem ser alcançadas.

Desvantagens:

● Materiais não dúcteis não podem ser extrudados.

● Além disso, existe um dispositivo de aquecimento.

4.Extrusão por fricção:

Na tecnologia de extrusão por fricção, a peça bruta e o recipiente são forçados a girar em direções opostas. Ao mesmo tempo, a peça bruta é empurrada através da cavidade da matriz durante a operação para produzir o material necessário.

Este processo é afetado pela velocidade de rotação relativa entre a carga e a matriz. O movimento rotacional relativo da carga e da matriz tem uma influência importante no processo.

Primeiro, causará uma grande tensão de cisalhamento, resultando na deformação plástica da peça bruta. Segundo, uma grande quantidade de calor será gerada durante o movimento relativo entre a peça bruta e a matriz. Portanto, não há necessidade de pré-aquecimento e o processo é mais eficiente.

Ele pode gerar diretamente fios, varetas, tubos e outras geometrias metálicas não circulares basicamente consolidadas a partir de várias cargas precursoras, como pós metálicos, flocos, resíduos processados ​​(lascas ou aparas) ou peças sólidas.

Vantagens:

● Não é necessário aquecimento.

● A geração de tensão de cisalhamento pode melhorar a resistência à fadiga do produto.

● Qualquer tipo de material pode ser utilizado como blank, tornando esse processo econômico.

● Baixo consumo de energia.

● Melhor resistência à corrosão.

Desvantagens:

● Oxidação esperada.

● Configuração inicial elevada.

● Máquinas complexas.

5.Processo de microextrusão:

Como pode ser entendido pelo seu nome, este processo envolve a produção de produtos na faixa submilimétrica.

Semelhante à macroextrusão, aqui a peça bruta é forçada através do orifício da matriz para produzir a forma esperada na peça bruta. A saída pode passar por um quadrado de 1 mm.

A microextrusão direta ou direta e reversa ou indireta são as duas técnicas mais básicas utilizadas nesta época para a produção de microcomponentes. Na microextrusão direta, o êmbolo impulsiona a peça bruta para avançar. A direção do movimento da peça bruta é a mesma. Na microextrusão reversa, as direções de movimento do êmbolo e da peça bruta são opostas. A microextrusão é amplamente utilizada na produção de componentes de dispositivos médicos absorvíveis e implantáveis, desde stents bioabsorvíveis até sistemas de liberação controlada de medicamentos. Na área mecânica, aplicações na fabricação de microengrenagens, microtubos e outros aspectos podem ser amplamente observadas.

Vantagens:

● Podem ser feitas seções transversais muito complexas.

● Podem ser feitos pequenos elementos.

● Tolerâncias geométricas melhoradas.

Desvantagens:

● Fabricar uma pequena matriz e um recipiente para atender às nossas necessidades é um desafio.

● São necessários trabalhadores qualificados.

6.Extrusão direta ou direta:

No processo de extrusão direta, a peça metálica é primeiro colocada em um recipiente. O recipiente possui um orifício de formação. O êmbolo é usado para empurrar a peça de metal através do orifício da matriz para fazer o produto.

Neste tipo, a direção do fluxo do metal é igual à direção do movimento do êmbolo.

Quando a peça bruta é forçada a se mover em direção à abertura da matriz, uma grande quantidade de atrito será gerada entre a superfície da peça bruta e a parede do recipiente. Devido à existência de atrito, a força do êmbolo precisa ser bastante aumentada, consumindo assim mais energia.

Neste processo, é muito difícil extrusar metais frágeis, como ligas de tungstênio e titânio, porque eles quebrarão durante o processo. A tensão ao longo do processo promove a rápida formação de microfissuras, levando à fratura.

É difícil extrusar metais frágeis, como ligas de tungstênio e titânio, porque eles quebram durante o processamento. A tensão faz com que microfissuras se formem rapidamente, levando à fratura.

Além disso, a presença de uma camada de óxido na superfície da peça bruta agravará o atrito. Esta camada de óxido pode causar defeitos no produto extrudado.

Para superar esse problema, um bloco falso é colocado entre a comporta e a peça bruta de trabalho para ajudar a reduzir o atrito.

Exemplos são tubos, latas, copos, pinhões, eixos e outros produtos extrudados.

Algumas partes da peça bruta permanecem sempre no final de cada extrusão. É chamado de bunda. Corte-o do produto imediatamente na saída da matriz.

Vantagens:

● Este processo pode extrudar peças mais longas.

● Melhorias nas propriedades mecânicas do material.

● Bom acabamento superficial.

● Tanto a extrusão a quente quanto a fria são possíveis.

● Capaz de operar continuamente.

Desvantagens:

● Metais quebradiços não podem ser extrudados.

● Grande força e requisitos de alta potência.

● Possibilidade de oxidação.

7.Extrusão indireta ou reversa:

Neste processo de extrusão reversa, a matriz permanece estacionária enquanto a peça bruta e o recipiente se movem juntos. A matriz é montada no êmbolo em vez do recipiente.

O metal flui através do orifício da matriz na lateral do êmbolo na direção oposta ao movimento do êmbolo quando a peça bruta é comprimida.

Quando a peça bruta é comprimida, o material passará entre os mandris e, portanto, através da abertura da matriz.

Como não há movimento relativo entre a peça bruta e o recipiente, nenhum atrito é registrado. Comparado com a extrusão direta, isso melhora o processo e resulta no uso de menos força no êmbolo do que na extrusão direta.

Para manter a matriz estacionária, é usada uma "haste" maior que o comprimento do recipiente. A resistência da coluna da haste determina o comprimento final e máximo de extrusão. Como a peça bruta se move com o recipiente, todos os atritos são facilmente eliminados.

Vantagens:

● Requer menos força de extrusão.

● Pode extrudar seções transversais menores.

● Redução de 30% no atrito.

● Aumente a velocidade operacional.

● Muito pouco desgaste é registrado.

● Devido ao fluxo de metal mais consistente, defeitos de extrusão ou zonas de anel com granulação grossa são menos prováveis.

Desvantagens:

● A seção transversal do material extrudado é limitada pelo tamanho da haste utilizada.

● Possibilidade de tensões residuais após extrusão.

● Impurezas e defeitos podem afetar o acabamento superficial e afetar o produto.

8.Extrusão hidrostática:

No processo de extrusão hidrostática, a peça bruta é cercada por fluido no recipiente, e o fluido é empurrado em direção à peça bruta pelo movimento para frente do êmbolo. Devido ao fluido sem atrito dentro do recipiente, há muito pouco atrito no furo da matriz.

Ao preencher o orifício do recipiente, a peça bruta não será perturbada porque está sujeita a uma pressão hidrostática uniforme. Isso produz peças brutas com sucesso com uma enorme relação comprimento/diâmetro. Até as bobinas podem ser extrudadas perfeitamente ou ter seções transversais irregulares.

A principal diferença entre a extrusão hidrostática e a extrusão direta é que não há contato direto entre o recipiente e a peça bruta durante o processo de extrusão hidrostática.

Fluidos e processos especiais são necessários ao trabalhar em altas temperaturas.

Quando o material é submetido à pressão hidrostática e não há atrito, sua ductilidade aumenta. Portanto, este método pode ser adequado para metais que são muito frágeis para métodos típicos de extrusão.

Este método é utilizado para metais dúcteis e permite uma alta taxa de compressão.

Vantagens:

● O produto extrudado possui excelente efeito de polimento superficial e dimensões precisas. ● Não há problema de fricção.

● Minimize os requisitos de força.

● Não há nenhum espaço em branco residual neste processo.

● Fluxo uniforme de materiais.

Desvantagens:

● Ao operar em altas temperaturas, devem ser utilizados líquidos e procedimentos especiais.

● Antes de trabalhar, cada peça bruta deve ser preparada e afilada em uma extremidade.

● É difícil controlar o líquido.

9.Extrusão de impacto:

A extrusão por impacto é outro método principal para a produção de perfis extrudados de metal. Em comparação com os processos de extrusão tradicionais que requerem altas temperaturas para amolecer os materiais, a extrusão por impacto geralmente utiliza peças metálicas frias. Esses espaços em branco são extrudados sob alta pressão e alta eficiência.

Durante a operação tradicional de extrusão por impacto, um bloco devidamente lubrificado é colocado na cavidade da matriz e atingido por um punção em um único golpe. Isso faz com que o metal flua de volta ao redor do punção através do espaço entre a matriz e o punção.

Este processo é mais adequado para materiais mais macios, como chumbo, alumínio ou estanho.

Este processo é sempre realizado a frio. O processo de impacto para trás permite paredes muito finas. Por exemplo, fazendo tubos de pasta de dente ou caixas de bateria.

É realizado em velocidade mais rápida e com curso mais curto. Em vez de aplicar pressão, a pressão de impacto é usada para extrusar a peça bruta através da matriz. Por outro lado, o impacto pode ser realizado por extrusão para frente ou para trás ou por uma mistura de ambas.

Vantagens:

● Tamanho significativamente reduzido.

● Processo rápido. O tempo de processamento é reduzido em até 90%.

● Aumentar a produtividade.

● Melhorar a integridade da tolerância.

● Economize até 90% de matéria-prima.

Desvantagens:

● Requer forças de compressão muito elevadas.

● O tamanho do espaço em branco é uma limitação.

Fatores que afetam a força de extrusão:

● Temperatura de trabalho.

● Desenho do equipamento, horizontal ou vertical.

● Tipo de extrusão.

● Relação de extrusão.

● Quantidade de deformação.

● Parâmetros de fricção.

Aplicações ou usos do processo de extrusão:

● Amplamente utilizado na produção de tubos e tubos ocos. E também utilizado na produção de artigos plásticos.

● O processo de extrusão é utilizado para produzir caixilhos, portas e janelas, etc. na indústria automotiva.

● O alumínio metálico é utilizado para trabalhos estruturais em muitas indústrias.