|
|
|
Prelucrarea prin extruziune
Extruziunea este un procedeu de deformare plastica la rece sau la cald care consta din trecerea fortata a semifabricatului prin orificiul unei matrite cu sectiunea mai mica decat a semifabricatului initial, ca urmare a unei forte de impingere. Configuratia orificiului corespunde configuratiei profilului extrudat.
Extruziunea se aplica pentru realizarea de profile pline sau tubulare de forma complexa care nu se pot realiza prin laminare sau nu este economic sa fie obtinute prin laminare figura 4.22. Se extrudeaza usor la rece metale si aliaje moi :plumb, aluminiu, cupru si unele aliaje ale acestora, oteluri moi etc. La cald se pot extruda o gama larga de oteluri si aliaje. O categorie deosebita o reprezinta aliajele cu deformabilitate mai scazuta ca de exemplu bronzurile. Acestea de regula se prelucreaza prin turnare. Starea de tensiuni de compresiune indusa in semifabricat in timpul extruziunii mareste deformabilitatea, reduce tendinta de fisurare si recomanda utilizarea acestei tehnologii la aceasta categorie de aliaje. Extruziunea la cald impune protejarea sculelor prin interpunerea intre suprafata lor si semifabricatul cald a unui strat de vata minerala care reduce fluxul termic si asigura in acelasi timp si rol de lubrefiant. La peste 1100oC vata minerala se plastifiaza si asigura o curgere usoara a semifabricatului pe suprafata sculelor.
Fig.4.22 Exemple de profile extrudate.
Clasificarea proceselor de extruziune:
1. Extruziunea directa sensul si directia de curgere plastica a materialului corespund cu sensul si directia de impingere,
2. Extruziunea inversa curgerea plastica a materialului si impingerea se realizeaza pe aceeasi directie dar in sensuri contrare,
3. Extruziunea laterala directia de curgere plastica se afla intr-un plan perpendicular pe directia de impingere,
4. Extruziunea combinata curgerea plastica a materialului se realizeaza in mai multe directii in raport cu directia de impingere.
Schemele proceselor de extruziune sunt prezentate in
figura 4.23.
Fig. 4.23 Schemele proceselor de extruziune a) directa, a1) directa profil tubular, b) inversa, c) laterala, d) combinata.
Extruziunea directa.
Schema extruziunii directe este prezentata in figura 4.24.
Fig.4.24. Schema de principiu a extruziunii directe 1-poanson, 2-semimatrite, 3-semifabricat, 4-suport cu locas conic pentru centrarea semimaritelor.
Sculele la extruziune sunt reprezentate prin: 1-poanson care are forma cilindrica cu diametrul D si suprafata plana de presare care este cel mai usor de realizat practic. Poansonul se poate realiza si cu suprafata convexa care asigura o curgere usoara dar si un volum mai redus al deseului sau cu suprafata concava atunci cand se urma reste reducerea neunifurmitatii deformatiei. 2-matrita formata din doua semimatrite separate de un plan de separatie diametral pentru extragerea usoara a semifabricatului. Inchiderea si centrarea semimatritelor se realizeaza intr-un locas conic al suportului 4. Matrita prezinta urmatoarele zone distincte: containerul care asigura stocarea semifabricatului initial si care are forma cilindrica cu diametrul D. Forma cilindrica a containerului asigura de asemenea reducerea neunifirmitatii deformatiei. In cele mai multe situatii containerul este un element distinct in fata matritei care se compune din; zona conului de deformare caracterizata prin unghiul 2a; zona de calibrare cu dimensiunea d corespunzatoare piesei extrudate si inaltimea h; zona de degajare cu un diametru putin mai mare decat d si care permite revenirea elastica a semifabricatului la iesirea din zona de calibrare.
Etapele procesului de extruziune sunt: I-refularea semifabricatului in container, curgerea in zona conului de deformare si zona de calibrare. Forta creste pana la o valoare maxima Fmax. ; II-Extruziunea propriu-zisa care consta in iesirea constanta a semifabricatului extrudat din matrita. Forta de apasare scade continuu si liniar de la Fmax la o valoare minima Fmin. ; III-interactiunea poansonului cu matrita ca urmare a scaderii inaltimii semifabricatului in container. Forta creste brusc. Aceasta etapa trebuie evitata deoarece poate conduce la deteriorarea sculelor. Extruziunea se realizeaza pe presa hidraulica utilaj care permite oprirea cursei prin montarea unor limitatori de cursa. Etapele extruziunii pot fi evidentiate pe curba de variatie a fortei F cu deplasarea DH a poansonului figura 4.25a.
Fig. 4.25. Variatia fortei la extruziune: a) etapele procesului b) componentele fortei
Forta de extruziune se compune din trei componente de frecare si o componenta de deformare figura 4.25 F=Ffc+Ffcd+Ffzc+Fd .
Explicit
pentru schema de extruziune si dimensiunile sculelor din laborator
forta de extruziune are expresia:
in care p este presiunea de deformare si D diametrul
poansonului.
in care:
Rd - rezistenta la deformare a materialului
m - coeficientul de frecare intre scule si semifabricat
H, D - dimensiunile suprafetei de contact a materialului cu containerul,
H, d - dimensiunile suprafetei de contact a materialului cu zona de calibrare,
2a - unghiul conului de deformare
Pentru asigurarea unei curgeri usoare si a unei forte mici de extruziune se recomanda reducerea coeficientului de frecare prin ungere si utilizarea unor matrite cu unghiul conului de deformare cuprins intre 55-85o.
Extruziunea este insotita de neuniformitatea deformatiei, grade de deformare diferite in diferitele zone ale semifabricatului. Principalii factori care influenteaza deformarea neuniforma sunt:
a) fortele de frecare dintre scule si semifabricat care se pot reduce prin ungere, prin asigurarea unor suprafete cu rugozitate redusa, suprafete lustruite;
b) diferenta de temperatura intre centru si suprafata semifabricatului care se poate reduce prin preincalzirea sculelor, prin reducerea fluxului termic spre scule, prin incalzire uniforma;
c) forma sculelor, forma suprafetei active a poansonului forma concava asigura neuniformitate minima, forma containerului, forma cilindrica asigura neuniformitate minima,
d) marimea unghiului 2a a matritei, neuniformitatea cade la scaderea unghiului 2a
e) forta de extrudare , etc.
