همه چیز درباره اکستروژن فلز

آخرین به روزرسانی

مقدمه

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه پروفیل‌های آلومینیومی پنجره‌ها با آن اشکال پیچیده و متنوع تولید می‌شوند؟ یا اینکه چگونه لوله‌های فولادی با قطرهای مختلف و طول‌های بلند به این دقت ساخته می‌شوند؟ پاسخ این سوال‌ها در فرایندی به نام اکستروژن فلز نهفته است. اکستروژن فلز، فرآیندی قدرتمند و انعطاف‌پذیر است که به کمک آن می‌توان قطعاتی با اشکال و اندازه‌های متنوع را با دقت بسیار بالا تولید کرد. جالب است بدانید که بیش از 80 درصد از پروفیل‌های آلومینیومی مورد استفاده در ساختمان‌ها از طریق فرایند اکستروژن تولید می‌شوند.

اکستروژن فلز به انگلیسی Metal Extrusion، فرآیندی قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای تولید قطعات با اشکال و اندازه‌های مختلف است. از لوله‌ها و میله‌ها گرفته تا پروفیل‌های پیچیده، اکستروژن فلز راه حلی کارآمد و اقتصادی برای طیف وسیعی از نیازهای صنعتی و ساختمانی ارائه می‌دهد.در این مقاله، به بررسی جامع اکستروژن فلز می‌پردازیم. با ما همراه باشید تا با این فرآیند جذاب، مزایا و معایب آن، انواع اکستروژن و پروفیل‌ها، کاربردهای متنوع آن در صنایع مختلف آشنا شوید.

تعریف اکستروژن فلز

فرایند اکستروژن فلز فرایند انتخابی تولید، در زمان ساخت حجم بالایی از قطعه با سطح مقطع ثابت است. در فرایند اکستروژن، مواد فلزی با فشار بالا از یک دهانه شکل داده شده از یک قالب (die) عبور داده می شوند و منجر به ایجاد پروفیل اکسترود شده می گردند. این پروفیل ها شامل اشکال ساده ای مانند لوله های گرد یا مستطیلی، پروفیل های U یا H شکل یا پروفیل های پیچیده تر با چندین حفره داخلی و اشکال خارجی هستند. نمونه هایی از پروفیل های پیچیده قطعات قاب بندی 80/20 و T-slot هستند. اکستروژن همچنین یک روش استاندارد برای تزیینات و قاب بندی های ساختمانی دیوار و پنجره است.

مواد خام به طور معمول به صورت شمش (billet) وارد فرایند می شود که تا دمای لازم گرم شده و درون بخشی از پرس اکستروژن به نام کانتینر (container) قرار می گیرد. یک مجموعه قالب (die stack) در انتهای دیگر کانتینر قرار می گیرد که نقش شکل دادن به فلز تا فرم دلخواه را با استفاده از روش های اکستروژن مستقیم یا غیرمستقیم ایفا می کند. قطعه اکسترود شده سپس کوئنچ (خنک)، راست، در اندازه مشخص شده بریده، و برای اطمینان از کیفیت ابعادی و دقت مورد بازرسی قرار می گیرد. محصولات اکسترود شده به راحتی پس پردازش می شوند تا ویژگی هایی در خارج از پروفایل ایجاد شوند.

پروفایل اکستروژن می تواند تقریبا به هر شکلی باشد و یا به صورت توپر یا توخالی با یک یا چند مقطع توخالی ایجاد شود. اکستروژن با سطح مقطع توخالی نیاز به یک مجموعه قالب چند بخشی دارد. مواد تحت فشار بالا از اطراف خارهایی که درون قالب اول قرار گرفته اند هل داده می شوند تا بدین شکل پروفیل داخلی شکل بگیرد. مواد پس از جداسازی، مجددا تحت فشار به هم جوش می خورند و قالب دوم، سطح مقطع بیرونی را ایجاد می کند. کوچکترین دایره ای که می تواند روی پروفیل اکسترود شده احاطه شود، سایز پرس مورد نیاز را مشخص می کند. هر چه دایره احاطه کننده بزرگتر باشد، به پرس اکستروژن بزرگتری نیاز خواهد بود.

انواع اکستروژن

اکستروژن مستقیم

اکستروژن مستقیم که اکستروژن رو به جلو نیز نامیده می شود، رایج ترین روش اکستروژن فلز است. در این نوع اکستروژن، یک شمش (billet) از مواد توسط یک جک (ram) فشار بالا از داخل یک کانتینر (container) عبور داده می شود. مواد در جهت حرکت جک جریان می یابند و از طریق دهانه قالب ثابت خارج می شوند.

اکستروژن مستقیم امکان طراحی پروفیل های بزرگتر و کیفیت سطح بالاتر را نسبت به روش اکستروژن غیرمستقیم می دهد. برخی معایب در مورد این روش وجود دارد که باید آنها را در نظر گرفت. اصطکاک زیادی بین مواد و دیواره های ظرف ایجاد می شود که منجر به کاهش فشار در سطح قالب و تغییرات دما می گردد. این عوامل کنترل ثبات ابعاد و خواص مواد را دشوارتر می کنند.

اکستروژن غیرمستقیم

در اکستروژن غیرمستقیم، فلز درون کانتینر قرار داده و محکم می شود. با استفاده از یک جک توخالی، قالب اکستروژن همراه با جک روی قطعه کار حرکت کرده و آن را از دهانه قالب بیرون می راند. اکستروژن غیرمستقیم گاهی اوقات به عنوان اکستروژن رو به عقب نیز نامیده می شود زیرا مواد در جهت مخالف حرکت جک جریان می یابند. از آنجایی که هیچ حرکت نسبی بین مواد و کانتینر وجود ندارد، اصطکاک در این روش بسیار کمتر است که منجر به مصرف انرژی کمتر و تولید گرمای کمتر می شود. به دلیل گرمای کمتر، اکستروژن غیرمستقیم به طور کلی کنترل بیشتری بر ثبات ابعاد، خواص مواد و اندازه دانه در مقایسه با اکستروژن مستقیم دارد.

با این حال، نقطه ضعف این نوع اکستروژن محدودیت بیشتر در اندازه کلی پروفیل قالب است، زیرا باید در داخل جک توخالی قرار گیرد. ناخالصی های سطح شمش می تواند راه خود را به محصول اکسترود شده باز کند و کیفیت سطح و زیبایی محصول را کاهش دهد.

اکستروژن گرم، نیمه گرم، و سرد

این ها زیر مجموعه هایی از فرایند اکستروژن هستند که در روش های اولیه مورد بحث در بالا ادغام شده اند. دمای شمش نسبت به دمای کریستالیزاسیون مجدد مواد، تعریف اکستروژن گرم، نیمه گرم، یا سرد را مشخص می کند. اکستروژن گرم زمانی است که شمش تا حدی بالاتر از دمای تبلور مجدد مواد گرم می شود و اغلب با روش اکستروژن مستقیم همراه است. گرمایش مواد آن را نرم می کند و از سخت شدن جلوگیری می کند، بنابراین به راحتی از قالب عبور می کند و سایش ابزار را کاهش می دهد.

اکستروژن نیمه گرم زمانی است که مواد تا حدی بالاتر از دمای اتاق اما زیر نقطه تبلور مجدد گرم می شود. در اکستروژن سرد مواد گرم نمی شود و در دمای اتاق باقی می ماند.

اکستروژن گرم و سرد به دلیل عدم گرمایش بیش از حد مواد اولیه، می تواند سختی و استحکام محصول اکسترود شده را افزایش دهد. این فرآیندها به بهترین وجه با مواد با قابلیت ارتجاعی بالا مانند آلومینیوم کار می کنند. فرآیندهای گرم و سرد از روش اکستروژن غیر مستقیم فلز استفاده می کنند. در حالی که عدم گرمایش شدید مواد می تواند مزایایی داشته باشد، اما می تواند بر ابزارها سخت تر باشد و عمر قالب را کاهش دهد. با توجه به این موضوع، اکثر تولیدکنندگان روش های اکستروژن گرم را انتخاب می کنند.

پروفیل های اکستروژن

پروفیل های اکستروژن، شکل مقطع عرضی محصول اکسترود شده را نشان می دهند. تنوع پروفیل های اکستروژن بسیار زیاد است و می توان آنها را در اشکال ساده مانند لوله های گرد یا مستطیلی تا پروفیل های پیچیده با چندین حفره داخلی و اشکال خارجی تولید کرد.

برخی از پروفیل های رایج اکستروژن عبارتند از:

• پروفیل های T-Slot: این نوع پروفیل ها به دلیل وجود شیار T شکل در لبه های خود، برای اتصال و ساخت قاب ها و سازه های مختلف استفاده می شوند.
• نبشی های آلومینیومی: این پروفیل ها در اشکال L شکل هستند و در ساخت سازه ها، قاب ها، و اتصالات کاربرد دارند.
• تیرچه های T، H، و Z: این تیرچه ها به دلیل شکل مقطع خود، استحکام بالایی در برابر خمش دارند و در ساخت سازه های مختلف از جمله سقف ها و پل ها استفاده می شوند.
• تیرهای I: این تیرچه ها نیز به دلیل شکل مقطع خود، استحکام بالایی در برابر خمش دارند و در ساخت سازه های مختلف از جمله ساختمان ها و پل ها به کار می روند.
• کانال های U: این پروفیل ها به دلیل مقطع U شکل خود، برای ساخت قاب ها، ریل ها، و زهکشی ها مناسب هستند.
• کانال های کلاه دار: این پروفیل ها به دلیل مقطع U شکل خود با لبه های خمیده، برای ساخت قاب ها، ریل ها، و زهکشی ها در محیط های خورنده مناسب هستند.
• لوله های مستطیلی: این لوله ها در کاربردهای مختلفی مانند ساخت مبلمان، تجهیزات صنعتی، و سیستم های لوله کشی استفاده می شوند.
• لوله ها و لوله های گرد: این لوله ها در کاربردهای مختلفی مانند ساخت لوله های آب، لوله های فاضلاب، و لوله های بخار استفاده می شوند.

علاوه بر پروفیل های ذکر شده، می توان پروفیل های اکستروژن را در اشکال و اندازه های مختلف و با متریال های گوناگون مانند آلومینیوم، فولاد، برنج، مس، و پلاستیک تولید کرد.

انتخاب پروفیل مناسب برای اکستروژن به عوامل مختلفی مانند کاربرد مورد نظر، خواص مکانیکی مورد نیاز، و زیبایی شناسی بستگی دارد.

در ادامه به برخی از مزایای استفاده از پروفیل های اکستروژن اشاره می کنیم:

• استحکام بالا: پروفیل های اکستروژن به دلیل شکل مقطع خود، استحکام بالایی در برابر خمش و پیچش دارند.
• وزن سبک: پروفیل های اکستروژن به دلیل استفاده از مواد بهینه، وزن سبکی دارند.
• قابلیت تولید انبوه: پروفیل های اکستروژن را می توان به راحتی و با هزینه کم به صورت انبوه تولید کرد.
• تنوع در شکل و اندازه: پروفیل های اکستروژن را می توان در اشکال و اندازه های مختلف تولید کرد.
• قابلیت بازیافت: پروفیل های اکستروژن را می توان بازیافت کرد و از آنها در تولید محصولات جدید استفاده کرد.
• پروفیل های اکستروژن در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، هوافضا، دریایی، معماری، ساخت و ساز، و … کاربرد دارند.

مواد مورد استفاده در اکستروژن

اکستروژن فرآیندی است که در آن مواد مختلف تحت فشار از یک قالب عبور داده می‌شوند تا به شکل دلخواه درآیند. اگرچه آلومینیوم یکی از رایج‌ترین موادی است که در اکستروژن استفاده می‌شود، اما محدود به این فلز نیست. طیف وسیعی از مواد، از فلزات گرفته تا پلاستیک‌ها، می‌توانند تحت فرآیند اکستروژن قرار بگیرند.

فلزات

• آلومینیوم: به دلیل وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری بالا و قابلیت آلیاژ شدن با عناصر دیگر، آلومینیوم یکی از محبوب‌ترین فلزات برای اکستروژن است. آلیاژهای مختلف آلومینیوم، مانند 6061 و 6063، خواص مکانیکی و کاربردهای متنوعی دارند.
• مس: به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ماشین‌کاری، مس در صنایع الکترونیک، ساخت و ساز و خودروسازی برای تولید قطعات اکسترود شده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• فولاد: فولادهای کربنی و آلیاژی به دلیل استحکام بالا، سختی و مقاومت در برابر سایش، در تولید قطعاتی مانند شفت‌ها، میلگردها و پروفیل‌های ساختمانی استفاده می‌شوند.
• آلیاژهای خاص: آلیاژهای نیکل، تیتانیوم و برخی آلیاژهای خاص دیگر، به دلیل خواص منحصر به فردی مانند مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های خورنده و استحکام بالا، در صنایع هوافضا، هسته‌ای و پزشکی کاربرد دارند.

آلیاژهای غیرآهنی

• آلیاژهای مس: برنج، برنز و آلیاژهای مس-نیکل به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی و قابلیت ماشین‌کاری، در صنایع برق، الکترونیک و دریایی کاربرد دارند.
• آلیاژهای منیزیم: به دلیل وزن بسیار سبک و استحکام به وزن بالا، آلیاژهای منیزیم در صنایع هوافضا و خودروسازی استفاده می‌شوند.

پلاستیک‌ها

• پلی‌اتیلن (PE): به دلیل مقاومت شیمیایی بالا، انعطاف‌پذیری و قیمت مناسب، پلی‌اتیلن در تولید لوله‌ها، فیلم‌های بسته‌بندی و قطعات صنعتی استفاده می‌شود.
• پلی‌پروپیلن (PP): به دلیل مقاومت در برابر حرارت، مواد شیمیایی و ضربه، پلی‌پروپیلن در تولید لوله‌ها، ظروف و قطعات خودرو استفاده می‌شود.
• پلی‌وینیل کلراید (PVC): به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، عایق بودن و قیمت مناسب، PVC در تولید لوله‌ها، پنجره‌ها و کف‌پوش‌ها استفاده می‌شود.
• پلی‌آمید (نایلون): به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش و حرارت، نایلون در تولید قطعات صنعتی، الیاف و فیلم‌ها استفاده می‌شود.

عوامل مؤثر در انتخاب مواد

انتخاب ماده مناسب برای اکستروژن به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• خواص مکانیکی مورد نیاز: استحکام، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و خستگی
• شرایط کاری: دما، فشار، محیط خورنده
• هزینه: قیمت ماده اولیه و هزینه فرآیند اکستروژن
• خواص فیزیکی: چگالی، هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی
• قابلیت ماشینکاری و شکل‌دهی

نکات مهم

• هر ماده‌ای برای اکستروژن مناسب نیست. برخی مواد به دلیل خواص ذاتی خود، مانند نقطه ذوب بالا یا شکنندگی بیش از حد، برای این فرآیند مناسب نیستند.
• انتخاب آلیاژ مناسب برای یک کاربرد خاص، نیاز به دانش و تجربه در زمینه متالورژی و فرآیندهای شکل‌دهی دارد.
• پیش از انتخاب ماده، باید کاربرد نهایی قطعه اکسترود شده را به دقت بررسی کرد و سپس با توجه به خواص مورد نیاز، مناسب‌ترین ماده را انتخاب نمود.

آلومینیوم اکسترود شده

آلومینیوم اکسترود شده به دلیل تنوع کاربرد در صنایع مختلف، خواص مکانیکی، تنوع در پرداخت نهایی و شکل‌پذیری بالا، حدود 80٪ از کل محصولات فلزی اکسترود شده را تشکیل می‌دهد. این ویژگی‌ها آلومینیوم را به گزینه‌ای ایده‌آل برای فرآیند اکستروژن تبدیل می‌کند.

مشخصات آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده

اکثر آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده سبک، مقاوم در برابر خوردگی و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی بالا هستند. برخی از ویژگی‌های هر آلیاژ آن را از سایر آلیاژها متمایز می‌کند. برای کمک به شما در انتخاب آلیاژ مناسب برای پروژه خود، جدولی از رایج‌ترین آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده و ویژگی‌های منحصر به فرد آنها در زیر آمده است:

نام آلیاژ	توضیحات	ویژگی‌ها	کاربردهای مناسب
6061	6061 آلیاژی همه‌کاره است که می‌تواند تحت عملیات حرارتی تا تنش‌های مختلف مانند 6061-T6 قرار گیرد. منیزیم و سیلیکون عناصر آلیاژی اصلی هستند که به این ماده استحکام ساختاری، چقرمگی و قابلیت جوشکاری بالا می‌دهند.	استحکام و چقرمگی بالا؛ 40000 PSI تنش تسلیم کششی	مقاومت عالی در برابر خوردگی
6063	6063-T5 آلیاژی قابل عملیات حرارتی بسیار اقتصادی با ساختار دانه ریزتر از آلیاژهای 6061 است. 6063 برای اکستروژن بیشتر از 6061 رایج است. می‌تواند قطعات با دیواره نازک را تشکیل دهد و به خوبی به فرآیندهای پرداخت نهایی پاسخ می‌دهد و آن را برای کاربردهای تزئینی مناسب می‌کند.	به خوبی به پرداخت نهایی پاسخ می‌دهد	مقاومت عالی در برابر خوردگی
6005	6005 آلیاژی با استحکام متوسط ​​و مقاومت در برابر خوردگی عالی است. 6005 به دلیل شکل‌پذیری بالا، انتخابی ایده‌آل برای خم شدن و کشش عمیق است.	شکل‌پذیری بالا	مقاومت عالی در برابر خوردگی
6463	آلیاژ 6463 به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی، آلیاژ آلومینیوم اکسترود شده با کاربرد عمومی است. این آلیاژ به طور گسترده در ساخت و ساز، حمل و نقل و سایر صنایع استفاده می‌شود.	استحکام بالا	مقاومت عالی در برابر خوردگی
2024	2024 آلیاژی با استحکام بالا است که در کاربردهای هوافضا و ساختمانی استفاده می‌شود. این آلیاژ به دلیل استحکام و مقاومت در برابر خوردگی، انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای با بارگذاری بالا است.	استحکام بسیار بالا	مقاومت خوب در برابر خوردگی

پرداخت نهایی قطعات اکسترود شده

انواع روش های پرداخت های نهایی که در فرایند اکستروژن فلز امکان پذیر هستند در ذیل به تفصیل شرح داده شده اند:

همانطور که اکسترود شده

پرداخت نهایی انجام نمی شود و قطعه به همان صورت که اکسترود شده باقی می ماند. زبری سطح می تواند بین آلیاژها به دلیل تفاوت در ساختار دانه متفاوت باشد، اما به طور معمول بین 64µin – 125µin Ra خواهد بود. خطوط دانه یا رگه های تغییر رنگ قابل مشاهده ممکن است وجود داشته باشد.

آنودایز شده (نوع II یا نوع III)

آنودایزینگ نوع II یک پوشش اکسیدی مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می کند. قطعات را می توان در رنگ های مختلف، شفاف، مشکی، قرمز و طلایی آنودایز کرد. نوع III یک پوشش ضخیم تر است و علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی قابل مشاهده در نوع II ، یک لایه مقاوم در برابر سایش نیز ایجاد می کند. پوشش های آنودایز، رسانای الکتریکی نیستند.

پوشش پودری

این فرآیندی است که در آن رنگ پودری به صورت الکترواستاتیکی روی قطعه اسپری می شود و سپس در کوره پخته می شود. این روش یک لایه قوی، مقاوم در برابر سایش و خوردگی ایجاد می کند که بادوام تر از روش های رنگ آمیزی سنتی با رنگ مایع است. رنگ ها و بافت های مختلف برای ایجاد ظاهر دلخواه موجود است.

رنگ آمیزی مایع

تمام قطعات فلزی اکسترود شده را می توان با فرمولاسیون ها و رنگ های مختلف رنگ مایع رنگ آمیزی کرد.

آبکاری

قطعات اکسترود شده را می توان با نیکل بدون الکترولیت، نیکل، برنج، قلع، کروم، کرومات، تفلون، نقره و طلا آبکاری کرد.

لایه شیمیایی

می توان یک پوشش تبدیلی کروماته را برای محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی و بهبود چسبندگی رنگ ها و آسترها اعمال کرد. پوشش های تبدیلی لایه شیمیایی همچنین به فلز اجازه می دهند تا رسانایی الکتریکی خود را حفظ کند و در عین حال از سطح در برابر خوردگی محافظت می کند.

سایش با ویبره

قطعات برای از بین بردن لبه های تیز و صاف کردن سطوح در معرض لرزش ساینده قرار می گیرند. مناسب برای قطعات کوچکتر که در داخل کاسه یا بشکه دستگاه پرداخت ویبره قرار می گیرند.

در تصویر زیر انواع پروفیل های اکستروژن فلزی با پرداخت های مختلف را مشاهده می کنید.

کاربردهای اکستروژن فلز

محصولات اکستروژن فلز را می توان در همه جا در زندگی روزمره خود یافت. از پنجره ها و قاب های فلزی درب گرفته تا اجزای سازه ای برای معماری و هواپیماها، اکستروژن فلز کاربردهای فراوانی دارد. لوله های فلزی، میلگردهای با اشکال خاص و نبشی ها همگی از طریق اکستروژن تولید می شوند. بسیاری از قطعات سفارشی نیز با استفاده از این اشکال اکسترود شده استاندارد ساخته می شوند. اکستروژن فلز اغلب بهترین، اگر نگوییم تنها راه برای تولید قطعات با مقاطع عرضی پیچیده و مداوم در مقیاس بزرگ و در عین حال اقتصادی است. برخی از صنایعی که از این فرآیند استفاده می کنند عبارتند از:

• خودروسازی: قطعات سازه ای بدنه، شاسی، رینگ ها، سیستم های خنک کننده، لوله های اگزوز
• هوافضا: اجزای سازه ای هواپیما، موتورها، سیستم های سوخت و هیدرولیک
• دریایی: بدنه کشتی ها، قایق ها، سکوهای نفتی، لوله های دریایی
• معماری: قاب های پنجره و درب، نما، ستون ها، تیرها
• ساخت و ساز: تیرچه ها، تیرها، نبشی ها، لوله های کششی، پروفیل های سقف
• فرآوری مواد غذایی: نقاله ها، مخازن، لوله ها، تجهیزات فرآوری
• الکترونیک: محفظه ها، هیت سینک ها، قاب ها، اتصالات

کاربردهای خاص پروفیل های اکسترود شده فلزی:

• پروفیل های T-Slot: برای ساخت میزهای کار، قفسه ها، قاب های ماشین آلات و سایر سازه ها
• نبشی ها: برای ساخت قاب ها، تیرچه ها، ستون ها و سایر سازه های ساختمانی
• تیرچه های T، H و Z: برای ساخت سقف ها، پل ها، تیرچه ها و سایر سازه های باربر
• تیرهای I: برای ساخت ستون ها، تیرها، قاب ها و سایر سازه های باربر
• کانال های U: برای ساخت قاب ها، ریل ها، نقاله ها و سایر سازه ها
• کانال های کلاه دار: برای ساخت زهکشی ها، ناودانی ها، لوله های آب باران و سایر سیستم های زهکشی
• لوله های مستطیلی: برای ساخت قاب ها، ستون ها، تیرها و سایر سازه های باربر
• لوله ها و لوله های گرد: برای ساخت لوله های آب، لوله های فاضلاب، سیستم های تهویه مطبوع و سایر سیستم های لوله کشی
• پروفیل های اکستروژن آلومینیوم: برای ساخت قاب های پنجره و درب، نما، مبلمان، قطعات خودرو و هواپیما

مزایا و معایب اکستروژن فلز

مزایای اکستروژن فلز

دقت و ثبات ابعادی

پرس های اکستروژن و فرآیندهای مدرن، اشکال اکسترود شده با تلرانس های دقیق را تولید می کنند که بادوام و از نظر ابعادی پایدار هستند. این فرآیند برای مواد شکننده و چکش خوار نیز مناسب است.

هزینه قطعه پایین

با طراحی دقیق، قاب ها و محفظه های اکسترود شده می توانند مونتاژهای چند قسمتی را حذف کنند. تولید با حجم بالا نیز به راحتی قابل دستیابی و اقتصادی است.

هزینه ابزار پایین

سادگی فرآیند اکستروژن 80 تا 90 درصد هزینه ابزار را نسبت به فرآیندهای دیگر مانند قالب گیری تزریقی یا ریخته گری دایک کم می کند.

پیچیدگی قطعه

اکستروژن فلز برای ایجاد قطعاتی با اشکال مقطع عرضی پیچیده، از جمله ویژگی هایی مانند زیر برش ها، اسلات های T و شیارها مناسب است.

معایب اکستروژن فلز

هزینه راه اندازی اولیه

علاوه بر هزینه قطعه اکستروژن، هزینه هایی برای ساخت قالب و ابزار نیز وجود دارد. این هزینه ها با عنوان هزینه های ابزار و راه اندازی شناخته می شوند.

محدودیت های طراحی

در حالی که این فرآیند امکان ایجاد پروفیل های پیچیده را فراهم می کند، می تواند آزادی طراحی را محدود کند. دلیل آن این است که مقطع عرضی اکستروژن باید ثابت بماند. ویژگی هایی مانند سوراخ های غرق شده، جیب ها یا برجستگی ها را نمی توان اکسترود کرد و به مراحل ماشینکاری نهایی اضافی نیاز دارند.

زمان تحویل

به دلیل نیاز به ماشین آلات سنگین و الزامات تاسیساتی مرتبط با این فرآیند، تعداد تولیدکنندگان اکستروژن کمتر است. علاوه بر این، زمان تحویل برای تولید و تکرار قالب ها می تواند چندین هفته طول بکشد. به دلیل این عوامل، زمان تحویل برای قطعات اولیه به طور معمول چهار تا شش هفته است.

مقایسه اکستروژن فلز با سایر روش‌های شکل‌دهی فلز

اکستروژن فلز یکی از روش‌های پرکاربرد شکل‌دهی فلزات است که با روش‌های دیگری مانند ریخته‌گری، آهنگری و برش قابل مقایسه است. هر یک از این روش‌ها مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند و انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی مانند نوع فلز، شکل قطعه مورد نظر، حجم تولید و دقت ابعادی بستگی دارد.

اکستروژن فلز

• مزایا:
  • تولید قطعات با شکل‌های پیچیده و مقاطع یکنواخت
  • دقت ابعادی بالا
  • تولید انبوه با هزینه کم
  • مناسب برای فلزات نرم و آلیاژها
• محدودیت‌ها:
  • هزینه بالای ابزارآلات
  • محدودیت در تولید قطعات با هندسه پیچیده سه بعدی
  • نیاز به پرس‌های قدرتمند

ریخته‌گری

• مزایا:
  • تولید قطعات با شکل‌های پیچیده و حفره‌های داخلی
  • مناسب برای تولید قطعات بزرگ
  • تنوع مواد قابل استفاده
• محدودیت‌ها:
  • دقت ابعادی پایین‌تر نسبت به اکستروژن فلز
  • نیاز به عملیات پرداختکاری بیشتر
  • محدودیت در تولید آلیاژهای خاص

آهنگری

• مزایا:
  • افزایش چگالی و استحکام فلز
  • تولید قطعات با خواص مکانیکی بهتر
  • مناسب برای تولید قطعات با تحمل بار بالا
• محدودیت‌ها:
  • هزینه تولید بالا
  • محدودیت در تولید قطعات پیچیده
  • نیاز به نیروی کار ماهر

برش

• مزایا:
  • تولید قطعات با ابعاد دقیق
  • سرعت تولید بالا
  • مناسب برای تولید قطعات با شکل‌های ساده
• محدودیت‌ها:
  • تولید ضایعات زیاد
  • محدودیت در تغییر شکل پلاستیک فلز

جدول مقایسه

ویژگی	اکستروژن فلز	ریخته‌گری	آهنگری	برش
شکل قطعه	پیچیده، مقاطع یکنواخت	پیچیده، حفره‌های داخلی	ساده تا پیچیده	ساده
دقت ابعادی	بالا	پایین	متوسط	بالا
حجم تولید	بالا	بالا	متوسط	بالا
هزینه تولید	متوسط	پایین	بالا	پایین
مواد قابل استفاده	آلومینیوم، مس، فولاد، آلیاژها	انواع فلزات و آلیاژها	فلزات چکش‌خوار	انواع فلزات
خواص مکانیکی قطعه	خوب	متغیر	بسیار خوب	متغیر

انتخاب روش مناسب

انتخاب روش مناسب برای شکل‌دهی فلز به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• نوع فلز: برخی فلزات مانند آلومینیوم برای اکستروژن مناسب‌تر هستند، در حالی که فلزات چکش‌خوار مانند فولاد برای آهنگری مناسب‌ترند.
• شکل قطعه: برای قطعات با مقاطع پیچیده و یکنواخت، اکستروژن انتخاب بهتری است. برای قطعات با حفره‌های داخلی پیچیده، ریخته‌گری مناسب‌تر است.
• حجم تولید: برای تولید انبوه، اکستروژن و ریخته‌گری اقتصادی‌تر هستند.
• دقت ابعادی: برای قطعات با دقت ابعادی بالا، اکستروژن و برش مناسب‌ترند.
• خواص مکانیکی: برای قطعات با استحکام بالا، آهنگری انتخاب بهتری است.

هر یک از روش‌های شکل‌دهی فلز مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند و انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای انتخاب بهترین روش، باید تمام عوامل مؤثر را در نظر گرفت و با یک مهندس متالورژی مشورت کرد.

سوالات متداول

خلاصه

اکستروژن فلز فرآیندی قدرتمند و متنوع برای تولید قطعات با اشکال و اندازه های مختلف است. این فرآیند مزایای متعددی از جمله دقت ابعادی، هزینه قطعه پایین و پیچیدگی هندسی را ارائه می دهد. با این حال، معایبی مانند هزینه های راه اندازی اولیه، محدودیت های طراحی و زمان تحویل طولانی تر نیز وجود دارد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

• xometry.com/capabilities/metal-extrusion-services

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.