فرآیند اکستروژن
فرآیند اکستروژن به عنوان یکی از کلیدیترین روشهای شکلدهی فلزات، نقشی حیاتی در تولید مقاطع پیچیده صنعتی ایفا میکند. در این میان، انتخاب مواد اولیه برای ساخت قالبها از اهمیت ویژهای برخوردار است؛ بهطوری که استفاده از فولاد ابزار گرمکار به دلیل مقاومت حرارتی بالا و توانایی حفظ سختی در دماهای عملیاتی، تضمینکننده طول عمر قالب و کیفیت محصول خروجی است. مجموعه بانک آهن با بیش از یک دهه تجربه در تامین فولادهای آلیاژی، نقشی کلیدی در زنجیره تامین متریال مورد نیاز برای این فرآیند ایفا مینماید.
اکستروژن چیست؟
اکستروژن (Extrusion) یک فرآیند تغییر شکل پلاستیک است که در آن شمش یا بیلت فلزی تحت فشار بسیار زیاد از داخل یک قالب با سطح مقطع مشخص عبور داده میشود. محصول نهایی این فرآیند، قطعهای با طول زیاد و مقطع ثابت است که دقیقاً مشابه شکل دهانه قالب خواهد بود. این روش مشابه بیرون آمدن خمیر دندان از تیوب است، با این تفاوت که در صنعت با فشار هیدرولیکی عظیم و فلزات سخت سروکار داریم. در طراحی قالبهای این فرآیند، مهندسان باید دقت بالایی به خرج دهند. برای مثال، در ساخت قالبهایی که تحت تنشهای فشاری شدید قرار دارند، استفاده از انواع فولاد سرد کار برای بخشهای خاصی از تجهیزات جانبی یا قالبهای اکستروژن سرد الزامی است تا از تغییر شکل ناخواسته ابزار جلوگیری شود.
مراحل فرآیند اکستروژن
فرآیند اکستروژن شامل چندین مرحله متوالی و دقیق است که هماهنگی آنها کیفیت نهایی را تضمین میکند:
آمادهسازی بیلت: فلز اولیه (بیلت) به ابعاد مورد نظر برش داده شده و سطح آن از آلودگیها پاک میشود.
پیشگرمسازی (در صورت لزوم): بیلت تا دمای مشخصی گرم میشود تا قابلیت شکلپذیری آن افزایش یابد.
بارگذاری: بیلت داخل محفظه پرس (Container) قرار میگیرد.
اعمال فشار: رام (Ram) یا پیستون پرس فشار را به بیلت وارد میکند.
عبور از قالب: فلز تحت فشار از دهانه قالب عبور کرده و شکل میگیرد.
برش و عملیات تکمیلی: قطعه خارج شده در طولهای مورد نظر برش خورده و تحت عملیات حرارتی یا تابگیری قرار میگیرد.
انواع اکستروژن
فرآیند اکستروژن بر اساس دمای عملیات و جهت حرکت متریال به دستههای مختلفی تقسیم میشود که هر کدام ویژگیهای متالورژیکی خاص خود را دارند.
اکستروژن گرم
این روش در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد فلز انجام میشود تا نیروی مورد نیاز برای شکلدهی کاهش یابد. در این مرحله، انتخاب فولاد گرم کار مناسب برای اجزای دستگاه و قالبها حیاتی است، چرا که نوسانات قیمت فولاد در بازار جهانی، اهمیت نگهداری و استفاده از متریال باکیفیت برای افزایش طول عمر ابزار را دوچندان میکند.
اکستروژن سرد
اکستروژن سرد در دمای اتاق یا نزدیکی آن انجام میشود و منجر به تولید قطعاتی با پرداخت سطحی عالی و استحکام بالا به دلیل کارسختی میشود. این روش برای تولید قطعاتی که نیاز به تلرانسهای ابعادی بسیار دقیق دارند ایدهآل است و معمولاً برای فلزات نرمتر یا قطعات کوچک فولادی به کار میرود.
مزایای فرآیند اکستروژن
این روش به دلیل قابلیتهای منحصر به فرد خود، جایگزین بسیاری از روشهای ماشینکاری و ریختهگری شده است. برخی از مهمترین مزایای آن عبارتند از:
تولید مقاطع پیچیده: امکان تولید اشکالی که با روشهای نورد یا ریختهگری غیرممکن یا بسیار هزینهبر هستند.
بهبود خواص مکانیکی: به دلیل اعمال فشار همهجانبه، چگالی ساختاری فلز افزایش یافته و خواص مکانیکی محصول بهبود مییابد.
کاهش ضایعات: این روش در زمره فرآیندهای “نزدیک به شکل نهایی” (Near Net Shape) قرار دارد و دورریز مواد در آن بسیار ناچیز است.
سرعت تولید بالا: فرآیند به صورت پیوسته یا نیمهپیوسته انجام شده و تیراژ تولید را به شدت بالا میبرد.
در جدول زیر، مقایسهای اجمالی میان دو روش اصلی اکستروژن ارائه شده است:
| ویژگی | اکستروژن گرم | اکستروژن سرد |
|---|---|---|
| دمای عملیاتی | بالاتر از تبلور مجدد | دمای محیط |
| دقت ابعادی | متوسط | بسیار بالا |
| پرداخت سطحی | نیاز به پرداخت بعدی دارد | عالی و براق |
| فشار مورد نیاز | کمتر | بسیار زیاد |
| ساختار میکروسکوپی | همگن و دانهریز | کشیده و کارسخت شده |
کاربرد های فرآیند اکستروژن در صنایع مختلف
تنوع محصولاتی که با این روش تولید میشوند، اکستروژن را به ستون فقرات صنایع نوین تبدیل کرده است:
صنعت ساختمان: تولید پروفیلهای در و پنجره آلومینیومی، ناودانیها و مقاطع ساختاری.
صنعت خودرو: ساخت اجزای شاسی، ریلهای صندلی و لولههای سیستم انتقال سوخت.
هوافضا: تولید بالکها و مقاطع سبک وزن اما مستحکم آلومینیومی و تیتانیومی.
تجهیزات صنعتی: تولید سیلندرهای هیدرولیک، لولههای بدون درز و شفتهای خاص.
نتیجه گیری
فرآیند اکستروژن ترکیبی از هنر مهندسی و دانش متالورژی است که بدون استفاده از قالبهای باکیفیت و فولادهای آلیاژی استاندارد، کارایی لازم را نخواهد داشت. برای انتخاب و خرید انواع فولاد میتوانید با کارشناسان ما در بانک آهن تماس حاصل فرمایید. شرکت بانک آهن با در اختیار داشتن یکی از کاملترین مجموعههای موجودی مقاطع و گریدهای فولاد آلیاژی در انباری به مساحت ۲۰۰۰ مترمربع، محصولات کارخانجات معتبری نظیر فولاد اسفراین، فولاد یزد و برندهای برتر آلمان، اتریش، چین و هند را با شعار «عرضه کیفیت با اصالت» به صنایع کشور تقدیم میکند.
