اکستروژن

اکستروژن، یکی از روش‌های حجمی، برای تغییر شکل مواد به منظور کاهش ضخامت یا سطح مقطع آنها است که درنتیجه آن، قطعاتی با سطح مقطع صاف و عمودی تولید می¬شوند. جهت انجام فرآیند اکستروژن، ماده اولیه موردنظر، به درون قالب اکستروژن که سطح مقطع موردنظر روی آن ایجادشده است، فشرده می¬شود و درنتیجه، قطعه اکسترود شده با سطح مقطع قالب، تولید می¬شود. دو مزیت این فرآیند، نسبت به دیگر روش‌های شکل‌دهی، قابلیت بالا در تولید قطعاتی با سطح مقطع پیچیده و همچنین شکل‌دهی مواد ترد و شکننده است، زیرا ماده در این روش، تنها تحت فشار و تنش برشی قرار می‌گیرد. این روش همچنین قطعاتی، با سطح مقطع بسیار باکیفیت و صاف ایجاد می¬کند و باعث استحکام بیشتر مواد می‌شود. اکستروژن می‌تواند پیوسته (تولید قطعات با طول زیاد) یا نیمه‌پیوسته (تولید چندتکه‌ای) باشد. فرآیند اکستروژن می¬تواند با مواد اولیه‌های سرد یا گرم انجام شوند. انواع موادی که اکستروژن روی آن‌ها انجام می‌شود عبارتند از: فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها و مواد غذایی و. . . از آنجا که اکستروژن اصولا نوعی فرایند صرفا فشاری است از آن میتوان برای شکل دادن آلیاژهایی که شکل پذیری چندان بالایی ندارند مانند فولاد زنگ نزن و آلیاژهای پایه نیکل، استفاده نمود. اکستروژن دارای مزایای زیر است: 1- نرخ تولید بالا 2- تلورانس ابعادی و سطح تمام شده بسیار خوب 3- صرفه‌جویی در ماده و هزینه‌ی ماشین‌کاری 4- استقامت کششی بالا به خاطر کرنش سختی 5- دارا بودن ساختار دانه‌ای مناسب که باعث بالا بردن استحکام قطعه‌ی اکسترود شده می‌باشد. روشهای مختلف اکستروژن: فرایند اکستروژن بسیار ساده است، بدین ترتیب که ابتدا شمش آماده شده ها را در محفظه دستگاه اکستروژن قرار می‌دهند. سپس این شمش با اعمال فشار بالایی که به صورت هیدرولیکی یا مکانیکی به آن وارد میشود از داخل قالبی که در اتصال با محفظه است به سمت بیرون سیلان می‌یابد. فرایند اکستروژن بر حسب نوع تجهیزات به کار برده شده به دو روش اساسی تقسیم بندی میشود: 1- اکستروژن مستقیم یا به جلو 2- اکستروژن غیر مستقیم یا معکوس به عقب فرایندی را که طی آن یک شمش فلزی تحت تاثیر فشار از داخل قالبی با شکل خاص عبور داده و سطح مقطع آن را کاهش میدهند، اکستروژن نامند. فرایند اکستروژن در مقایسه با دیگر روشهای شکل دادن، روشی نسبتا جدید است. اکستروژن برای اولین بار در اوایل قرن نوزدهم مطرح و ابتدا لوله های سربی از این طریق تولید شد. اواخر قرن نوزدهم، یعنی حدود سال 1894، با ساخت دستگاههای پرس با قدرت بالا دستیابی به نیروهای فشاری در حد بسیار بالا میسر گشت و لوله‌های برنجی از این طریق تولید شد. از طرفی دیگر مشکل دستیابی به فشارهای بالا نیز تا حدودی از طریق گرم کردن شمش اولیه و نتیجتا کاهش تنش سیلان فلز و همچنین استفاده از روانکارهای مناسب رفع گردید. در صورتیکه شمش اولیه قبل از شروع شکل‌دهی حرارت داده شود، اکستروژن را گرم و در غیر اینصورت، سرد نامند. فرایند اکستروژن گرم به منظور تولید محصولات فلزی نیمه تمام با طول نسبتا زیاد و مقطع ثابت، کوچک و متقارن (مانند مفتول، تسمه، لوله و بوش) و به تعداد زیاد و با سطح مرغوب و دقت ابعادی به کار میرود. و اکستروژن سرد، مانند انواع پروفیلهای توپر و توخالی، متقارن و غیر متقارن فولادی، الومینیمی و مسی. قطعاتی که از طریق اکستروژن سرد تولید میشوند، به دلیل داشتن سطح مرغوب و دقت ابعادی بالا دیگر نیازی به کار اضافی ندارند و یا فقط مقدار بسیار جزئی پرداختکاری برای آنها ضروری است. در اکستروژن مستقیم جهت سیلان و جهت حرکت پیستون فشار یکی است، در صورتی که در اکستروژن غیر مستقیم سیلان ماده در خلاف جهت حرکت پیستون است و هیچ حرکت نسبی بین شمش و محفظه وجود ندارد. با توجه به توخالی بودن پیستون فشار در اکستروژن غیر مستقیم، عملا محدودیتهایی از لحاظ نیرو در مقایسه با اکستروژن مستقیم در آن ایجاد میشود. طبق تقسیم بندی دیگری که عمدتا برای اکستروژن قطعات کوچک انجام گرفته است، روش اکستروژن عرضی به دو روش بیان شده قبلی اضافه گردیده است. تقسیم بندی دیگری نیز بر حسب هندسه قطعه اکسترود شده ارائه شده است. طبق این تقسیم بندی اکستروژن قطعات توپر، توخالی و فنجانی به دو روش قبلی اضافه می‌شود.