Uitstralen (Extrusie) Uitgelegd: Proces, Voordelen en Beperkingen – Technisch Overzicht

Welkom bij The Mechanical Post! Vandaag bespreken we extrusie: definitie, proces, voordelen en beperkingen.

Definitie van extrusie

Extrusie is het productieproces waarbij een metaalblok (billet) in een houder wordt geperst door een kleine opening (matrijs) met een specifieke vorm en afmeting.

Belangrijke termen

Billet

Uniforme blokken van het te extruderen materiaal (bijv. aluminium). Afmetingen hangen af van de machine. Deze blokken worden door de matrijs geperst tot het gewenste profiel.

Matrijs (Die)

Cirkelvormige staalplaten met één of meerdere openingen voor het gewenste profiel. Vervaardigd uit H-13 warmwerkstaal, warmtebehandeld om hoge druk en temperatuur te weerstaan.

Stampers (Ram)

Een zware stampers/zuiger die de billet door de matrijs duwt door enorme kracht. Vergelijkbaar met een spuit: druk op de stampers dwingt de inhoud door de opening.

Extrusieproces

Het proces start met het verwarmen van de billet tot een temperatuur waar het materiaal voldoende smeedbaar en duktil is. De billet wordt in de houder geladen. De stampers perst het metaal door de matrijsopening, waarbij het plastisch vervormt, reductie en rekking ondergaat. Het profiel van het product hangt af van de vorm van de matrijsopening.

Dit proces lijkt op gesloten-matrijs smeden, maar bij smeden is de hoofdbulk het product en wordt de grat (flash) verwijderd; bij extrusie is de uitstromende metaal (flash) het product en blijft de rest (slug) in de matrijs ongebruikt.

Extrusie wordt veel toegepast voor massieve en holle profielen van non-ferrometalen (aluminiumlegeringen, koper, messing, brons), maar ook staal en ferrometalen zijn met gesmolten-glas smeermiddelen succesvol te verwerken. Ruwmaterialen zijn gegoten of gewalste billetten. Het bereik is wijd: staven 3–25 mm, buizen 20–400 mm met wanddikte ≥1 mm, en complexe vormen die anders niet te maken zijn. Naast metalen is kunststofextrusie ook gangbaar.

Typen extrusie

Directe extrusie

De verwarmde billet wordt in de houder geplaatst en door de stampers naar de matrijs geduwd. Het metaal vervormt plastisch, glijdt langs de houdervaten en stroomt door de matrijsopening. Aan het eind blijft een klein stuk metaal (butt-end scrap) over in de houder. Voor holle profielen wordt vaak een holle billet met een mandrel gebruikt; soms wordt een massive billet door de mandrel geperforeerd of voorboord. De mandrel kan aan de stampers vastzitten. Bij beweging van de stampers stroomt het metaal door de ringvormige opening en vormt een buis.

Indirecte extrusie

Het metaal wordt in de tegenovergestelde richting van de stampers geëxtrudeerd. Een holle stampers met de matrijs aan het uiteinde wordt gebruikt. De container is aan de andere kant gesloten. De stampers beweegt, de matrijs drukt op de billet, en het vervormde metaal stroomt door de matrijsopening tegen de stampersbeweging in, en het product komt door de holle stampers naar buiten.

Warme extrusie (Hot extrusion)

De billet wordt voor extrusie verwarmd, boven de rekristallisatietemperatuur. Dit voorkomt verharding en vergemakkelijkt de vloei door de matrijs. Meestal op horizontale hydraulische persen (230–11.000 ton), drukken 30–700 MPa. Smering: olie/grafiet (lagere temp.) of glaspowder (hogere temp.).

Koude extrusie (Cold extrusion)

Werkt bij kamertemperatuur. Voordelen: geen oxidatie, hogere sterkte door koudvervorming, nauwere tolerances, betere oppervlakte, hogere snelheden. Geschikt voor materiaal met hoge duktiliteit: lood, tin, aluminium, koper, zirconium, titanium, molybdeen, beryllium, vanadium, niobium, staal. Producten: buisjes, blikken, cilinderblokken, tandwielblanken. Ook toegepast om mechanische eigenschappen te verbeteren en afgeronde onderdelen te produceren.

Voordelen van extrusie

• Zeer wijd bereik aan profielen, ook met ingaande contours (re-entrant) die walzen niet kan.
• Snelle matrijswisseling: geen tijddies bij vormverandering.
• Superieure dimensionele nauwkeurigheid ten opzichte van walzen.
• Eenvoudige automatisering door single-pass productie.
• Extrusieprofielen zijn lichter, geluidlozer en sterker dan gietingen.
• Nauwkeuriger dan gieten, minder nabewerking nodig.

Beperkingen van extrusie

• Hogere procesafval dan walzen (1–3% bij walzen).
• Relatief hoge matrijskosten (kostbare legeringsstalen).
• Productiviteit veel lager dan continue walzprocessen.
• Algemene kosten hoger dan alternatieve technieken.
• Kort levensduur gereedschap door hoge contactspanningen en glijsnelheden.
• Alleen constant dwarsdoorsnede profielen mogelijk.

Leuk artikel? Laat een reactie achter, deel het en overweeg te abonneren voor meer content!