اکستروژن
اکستروژن
فرایند اکستروژن (extrusion process) یکی از رایج ترین فرایندها در دنیای تولید امروز است. اکستروژن Extrusion شامل استفاده از انواع زیادی از مواد مانند فلزات، پلاستیک، سرامیک، و غیره است که برای دستیابی به خواص بهتر آن ها استفاده میشود. فرایند Extrusion در فلزات ممکن است استحکام مواد را افزایش دهد.
عملکرد اصلی این فرایند این است که مواد شکننده را به راحتی به محصول مورد نظر تبدیل می‌کند. میتوان ادعا کرد که اکستروژن یک فرایند نیمه پیوسته یا حتی پیوسته است که برای تشکیل مواد گرم یا حتی سرد استفاده میشود.
در این مطلب با این فرایند، نحوه اجرا شدن، انواع روش ها و مزایا و معایب آن آشنا می‌شویم.
اکستروژن یا روزنرانی (Extrusion) چیست؟
Extrusion اکستروژن یک فرایند قالب گیری تولیدی است که شامل یک قالب پیش‌شکل برای ایجاد اجسام با شکل و مشخصات خاص است. این فرایند برای ایجاد اشیا با مشخصات مقطع ثابت استفاده میشود. در هنگام کار، مواد از طریق یک قالب با سطح مقطع مورد نظر رانده می‌شوند، شکل آن ها تغییر می‌کند تا شکل قالب را منعکس کنند. محصولات Extrusion به طور کلی «اکسترودات» نامیده می‌شوند.
نسبت اکستروژن عبارت است از سطح مقطع آغاز تقسیم بر سطح مقطع Extrusion نهایی. یکی از مزایای فرایند اکستروژن این است که این نسبت میتواند بسیار زیاد باشد؛ در حالی که هنوز قطعات با کیفیت تولید میشود. این فرایند توانایی ایجاد مقاطع بسیار پیچیده و کار با مواد شکننده را دارد. زیرا این ماده تنها با تنش های فشاری و برشی مواجه است. فرایند Extrusion همچنین سطح عالی را به قطعات ارائه داده و آزادی قابل توجهی برای شکل گیری در فرایند طراحی میدهد.
فرایندهای اکستروژن شبیه به کشش است که از استحکام کششی ماده برای کشیدن آن از درون قالب استفاده می‌کند. فرایند کشش برای تولید سیم، میله فلزی و لوله استفاده میشود. با این حال، به اشکال ساده تر محدود می‌گردد و بر خلاف Extrusion که همه را در یک مرحله انجام میدهد، معمولا چندین مرحله مورد نیاز است.
اکستروژن به صورت پیوسته (از لحاظ نظری تولید مواد طولانی مدت نامحدود) یا نیمه پیوسته (تولید قطعات زیادی) شناخته شده است. مواد متداول مورد استفاده در فرایند Extrusion یا روزنرانی فلزات، پلیمرها، سرامیک ها، بتن، خاک رس مدل سازی و مواد غذایی هستند.
محصولات فرآیند اکستروژن
در زندگی روزمره محصولات فرآیند اکستروژن بسیار فراوانی دارند. از ساده ترین محصولات مانند تیوب خمیر دندان تا پیچیده ترین مانند پروفیل های آلومینیومی و … طیف عظیمی از تولیدات و کاربردهای فرآیند اکستروژن می‌باشد که نشان از انعطاف پذیری بسیار زیاد این روش است. در ذیل برخی از روش های مورد استفاده از فرآیند اکستروژن را توضیح می‌دهیم:
- تولید لوله و پروفیل (Profile & pipe production)
- تولید دانه گرانول (Granule production)
- تولید ورقه های بسیار نازک به طریقه بادی (Film blowing)
- قالبگیری بادی (Blow Molding)
از فرآیند اکستروژن در تولید انواع محصولات پلاستیکی و انواع جداره ها مانند لوله، میله تو پر ، ورق ، روکش سیم، تولید نایلون و نایلکس بسته بندی، کیسه‌های خرید و تبلیغاتی، کیسه‌های سرم، بسته بندی معمولی و مخصوص مواد غذائی (با لایۀ ضد نفوذ اکسیژن)، پوشش گلخانه‌ها و سفره‌های یکبار استفاده می‌کنیم.
فرایند تولید به روش اکستروژن (Extrusion)
اکستروژن را میتوان به طور کلی به دو نوع طبقه بندی کرد: یکی اکستروژن گرم و دیگری اکستروژن سرد. این دسته بندی های فوق نیز به دسته هایی تقسیم می‌شوند.
فرایندهای اکستروژن گرم با حرارت دادن مواد موجود آغاز میشود که سپس در ظرف پرس بارگذاری میشود. یک بلوک ساختگی در پشت آن قرار داده شده است که در آن یک قوچ مواد را فشار میدهد تا آن را از قالب خارج کند. سپس اکستروژن کشیده میشود تا صاف شود. نیاز به یک ویژگی خاص یا بهتر باعث میشود که آن را سردکار یا عملیات حرارتی کنند.
فرایند اکستروژن گرم
این یک فرایند کار گرم است، یعنی بالاتر از دمای تبلور مجدد مواد انجام میشود. این کار از سخت شدن مواد جلوگیری می‌کند و باعث میشود که مواد از طریق قالب راحت تر عبور کنند. فرایند اکستروژن گرم بیشتر بر روی پرس های هیدرولیک افقی انجام میشود که از 230 تا 11000 تن متریک (250 تا 12130 تن کوتاه) متغیر است. فشار آن ها از 30 تا 700 مگاپاسکال (4400 تا 101500 psi) متغیر است. بنابراین، روغن کاری مورد نیاز است. روغن یا گرافیت برای اکستروژن با دمای پایین تر استفاده میشود، در حالی که پودر شیشه برای اکستروژن با دمای بالاتر به کار می‌رود.
مواد فلزی در اکستروژن گرم به دماهای متفاوتی نیاز دارند. موادی مانند منیزیم، آلومینیوم، مس، فولاد، تیتانیوم، نیکل، آلیاژ نسوز و غیره همه این ها در طول فرایند روزنرانی گرم به دماهای متفاوتی نیاز دارند. این فرایند معمولا برای دستیابی به تعادل مناسب نیروهای مورد نیاز، شکل پذیری و خواص روزنرانی نهایی استفاده میشود.
فرآیند اکستروژن سرد
انجام فرایندهای اکستروژن سرد در دمای اتاق یا نزدیک به دمای اتاق صورت می‌پذیرد. از مزایای آن نسبت به فرایند گرم میتوان به عدم اکسیداسیون، استحکام بالاتر به دلیل کار سرد، تلرانس نزدیک تر، پرداخت سطح بهتر و سرعت اکستروژن سریع اشاره کرد. موادی که معمولا در فرایندهای روزنرانی سرد استفاده می‌شوند عبارتند از: سرب، قلع، آلومینیوم، مس، زیرکونیوم، تیتانیوم، مولیبدن، بریلیم، وانادیم، نیوبیم و فولاد. کاربردهای فرایند اکستروژن سرد شامل لوله های جمع شونده، کیس های خاموش کننده آتش نشانی، سیلندرهای کمک فنر و جعبه دنده است.
اکستروژن به چه صورتی اجرا میشود؟
کار Extrusion آسان و به راحتی قابل درک است. با توضیحات مختلف در مورد انواع فرایندهای اکستروژن، شما در معرض تغییرات مختلف این فرایند قرار می‌گیرید. در روش مرسوم از پیستون برای اعمال نیروی فشاری به قطعه کار استفاده میشود. در اکستروژن گرم، بیلت به صورت حرارتی یا در دمای اتاق در اکستروژن سرد نگهداری میشود. سپس در یک پرس Extrusionقرار می‌گیرد که مانند دستگاه سیلندر پیستونی است. یعنی فلز در سیلندر قرار می‌گیرد و توسط پیستون هل داده میشود. قسمت بالایی سیلندر به قالب تعبیه شده است.
این پیستون نصب شده روی پرس، شمش را به سمت قالبی که شکل جسم مورد نظر را حمل می‌کند، هل میدهد. نیروی فشاری زیاد اعمال شده به ماده کار اجازه میدهد تا از طریق قالب جریان یابد و به شکل تبدیل شود. قطعه از پرس خارج شده و عملیات انجام میشود.
اکستروژن به چه روش هایی اجرا میشود؟
انواع مختلف فرآیند های اکستروژن را میتوان بر اساس موارد زیر طبقه بندی کرد:
با توجه به جهت جریان مواد
اکستروژن مستقیم Direct Extrusion
این نوع فرایندهای Extrusion به مواد اجازه میدهد تا در جهت تغذیه پانچ جریان پیدا کنند. این پانچ در طول فرایند به سمت قالب حرکت می‌کند. اکستروژن مستقیم به دلیل اصطکاک بیشتر بین بیلت و ظرف به نیروی بیشتری نیاز دارد. Extrusionمستقیم که به عنوان روزنرانی حمل و نقل نیز شناخته میشود، در دنیای صنعتی بسیار رایج است. شمش در کار خود در یک ظرف با دیواره سنگین قرار می‌گیرد که توسط قوچ یا پیچ از داخل قالب عبور می‌کند. یک بلوک ساختگی قابل استفاده مجدد بین قوچ و شمش به جدا نگه داشتن آن ها کمک می‌کند.
محدودیت اصلی استفاده از این فرایند این است که نیروی مورد نیاز برای اکسترود کردن بیلت زیاد است. این به دلیل نیروهای اصطکاک ایجاد شده توسط نیاز به حرکت بیلت در تمام طول ظرف است. با توجه به نیروی بیشتر مورد نیاز در ابتدای فرایند و به آرامی با مصرف بیلت کاهش می‌یابد. قبل از پایان شمش، نیرو به شدت افزایش می‌یابد زیرا شمش یک ماده است و ماده باید به صورت شعاعی جریان یابد تا از قالب خارج شود.
مزایای اکستروژن مستقیم:
آسان بودن اجرای فرآیند
قابلیت کنترل قطعه برای خنک کاری هنگام خروج از قالب (خنک سازی قطعه اکسترود شده)
معایب اکستروژن مستقیم:
نیاز به نیروی تغییر شکل زیاد در برابر روش غیر مستقیم
ایجاد عیوب داخلی و ظاهری در صورت زیاد بودن اصطکاک دیواره قالب
ایجاد اصطکاک مابین شمش و محفظه در سطح تماس یکدیگر و تشکیل حرارت ناشی از سایش
اکستروژن غیر مستقیم Indirect Extrusion
در یک فرایند Extrusion غیرمستقیم، مواد کار به سمت خلاف جهت حرکت پیستون جریان مییابند. قالب در سمت مخالف حرکت پانچ نصب میشود. این ماده از فضای حلقوی بین پانچ و ظرف عبور می‌کند. همچنین به عنوان روزنرانی عقب شناخته میشود. در فرایند خود، شمش و ظرف در حالی که قالب ثابت است با هم حرکت می‌کنند. یک «ساقه» بلندتر از طول ظرف به نگه داشتن قالب کمک می‌کند. حداکثر طول اکستروژن در نهایت با استحکام ستون ساقه مشخص میشود. حرکت بیلت با ظرف، نیروهای اصطکاکی را که ممکن است ایجاد شود از بین می‌برد.
مزایای اکستروژن غیر مستقیم:
- تا 25 تا 30 درصد اصطکاک کاهش می‌یابد. این اجازه میدهد تا بیلت های بزرگ تر اکسترود شوند. میتوان آن را با سرعت افزایش یافته انجام داد.
- آستر ظرف ماندگاری بیشتری دارد. زیرا کمتر دچار سایش میشود.
- بیلت به طور یکنواخت تر استفاده میشود و در نتیجه عیوب کمتر و دانه درشتی ایجاد میشود.
معایب اکستروژن غیر مستقیم:
- عیوب و ناخالصی های سطح بیلت بر سطح Extrusion تاثیر می‌گذارد.
- به دلیل سطح مقطع محدود، این فرایند به اندازه Extrusion مستقیم چند منظوره نیست.
اکستروژن هیدرواستاتیک Hydrostatic Extrusions
در این نوع Extrusion از سیال برای اعمال فشار بر روی بیلت استفاده می‌کنند. در این فرایند اصطکاک از بین می‌رود زیرا شمش با دیواره سیلندر یا پیستون در تماس نیست. سیالی بین بیلت و پیستون وجود دارد و پیستون نیرویی را به سیال وارد می‌کند که بیشتر بر روی بیلت اعمال میشود. روغن های گیاهی معمولا به عنوان سیال در اکستروژن هیدرواستاتیک استفاده می‌شوند. یکی از اثرات این فرایند مشکل نشتی و سرعت کنترل نشده Extrusion است. این فرایند را میتوان گرم یا سرد انجام داد، اما دما به دلیل پایداری سیال مورد استفاده محدود میشود. برای انجام این فرایند باید از یک سیلندر آب بند شده حاوی محیط هیدرواستاتیک استفاده شود.
امکان تحت فشار قرار دادن سیال از دو طریق وجود دارد. در مرحله اول، Extrusion با سرعت ثابت، یعنی یک قوچ یا پیستون برای تحت فشار قرار دادن سیال داخل ظرف استفاده میشود. در مرحله دوم، اکستروژن با فشار ثابت – یک پمپ، احتمالا با یک تقویت کننده فشار، برای تحت فشار قرار دادن سیال استفاده میشود. سپس به ظرف پمپ میشود.
مزایای اکستروژن هیدرواستاتیک
- به دلیل عدم اصطکاک بین ظرف و شمش، نیاز به نیرو کاهش می‌یابد.
- سرعت های سریع تر، نسبت های کاهش بیشتر و دمای پایین تر بیلت
- شکل پذیری مواد با اعمال فشار زیاد افزایش می‌یابد.
- روی دیواره ظرف باقیماندن بیلت برجای نمی‌ماند.
- هم بیلت های بزرگ و هم مقاطع بزرگ را میتوان اکسترود کرد.
معایب اکستروژن هیدرواستاتیک
- بیلت ها باید با باریک کردن یک سر آماده شوند تا با زاویه ورودی قالب مطابقت داشته باشند. یعنی باید یک مهر در ابتدای دایره شکل بگیرد.
- برای رفع هر نوع مشکل و نقص سطحی لازم است که همه بیلت ماشین کاری شود.
- سیال تحت فشار بالا میتواند دشوار باشد.
- برای جلوگیری از آزاد شدن ناگهانی سیال اکستروژن، باید یک بقایای بیلت یا یک پلاگ از مواد سخت تر در انتهای Extrusion باقی بماند.
اکستروژن لوله ای Tubular Extrusion
یک لوله با فشار دادن متریال اکسترود شده از طریق یک قالب دایره‌ای، خنک کردن آن در حمام آب و سپس برش یا پیچاندن آن تشکیل میشود. این عمدتا در تولید نرده، لوله، شفت استفاده میشود.
با توجه به دمای کار
اکستروژن داغ:
همان طور که قبلا گفته شد، فرایند اکستروژن داغ بالاتر از دمای تبلور مجدد ماده انجام میشود. این معمولا بالای 50 تا 60 درصد دمای ذوب آن است. در این نوع Extrusion به نیروی کم نیاز بوده، کار بر روی آن آسان و محصول عاری از سخت شدن لکه است. اگرچه تعمیر و نگهداری بالا مورد نیاز است.
اکستروژن سرد:
اکستروژن سرد در دمای اتاق یا کمتر از دمای تبلور مواد صورت می‌گیرد. دارای خواص مکانیکی بالا، پرداخت سطح بالا و بدون اکسیداسیون در سطح فلز است. با این حال، نیروی زیادی مورد نیاز است و محصولات با سخت شدن کرنش انجام می‌شوند.
اکستروژن هوکر:
این یک فرایند اکستروژن بسیار محبوب است که توسط آن لوله های مسی یا آلومینیومی بدون درز با دیواره نازک تولید میشود.
ابتدا شمش یا بلنک را در ظرف قرار می‌دهند، یک پانچ به قطعه کار نیرو وارد می‌کند و قطعه کار را به شکل فنجان در می‌آورد.
در مرحله بعد، پانچ با طول بیشتر دوباره به فنجان نیرو وارد کرده و آن را به یک محصول استوانه ای شکل دراز تبدیل می‌کند و طبق معمول ضخامت آن را نیز کاهش میدهد.
اکستروژن ضربه:
در اینجا در این فرایند، یک پانچ با سرعت بسیار بالا به قطعه کار ضربه می‌زند تا بار ضربه ای ایجاد شود. این میتواند هر نوع باشد مانند رو به جلو، عقب و حتی هر دو. این فرایند معمولا در دمای اتاق یعنی Extrusion سرد انجام میشود.
اگر به محصولاتی مانند فنجان، روکش خمیردندان یا هر بخش توخالی نیاز داشته باشیم، معمولا Extrusion ضربه عقب را انجام می‌دهیم که یک فرایند Extrusion ضربه ای بسیار محبوب است.
عملکرد اکسترود
با توجه به پیچیدگی روش پردازش اکستروژن، ممکن است رخ خواهد داد. از آنجایی که اکثر مراحل پردازش اکستروژن در داخل دستگاه اتفاق می‌‌افتد و قابل مشاهده نیستند، استفاده از یک رویکرد سیستماتیک و حفظ گزارش های دقیق کار برای به حداقل رساندن زمان پرهزینه ضروری است.
مشکلات رایج اکسترود
عبارتند از:
- نقص های زیبایی شناختی (به عنوان مثال، گودال ها، مشخصات سیاه، سوراخ های سوزنی، علائم کشیدن، خطوط قالب، علائم سینک)
- واریانس اندازه (که میتواند متناوب یا پیوسته باشد)
- تغییرات ابعادی
- سطح ناهموار به دلیل ذرات ذوب نشده
- اکسترود سوخته و تغییر رنگ
- شکستگی مذاب
- حباب در سطح نمایه
- بدون خروجی: قالب به دلیل انجماد مسدود شده است.
- موج: به دلیل مواد آلوده، تنظیمات دمایی اشتباه، یا خروجی نامتعادل قالب رخ میدهد.
مزایا فرآیند اکسترود
در زیر مزایای فرایند اکستروژن در کاربردهای مختلف آن ها آورده شده است:
- خواص مکانیکی بالا را میتوان با اکستروژن سرد به دست آورد.
- یک مقطع پیچیده را میتوان به راحتی ایجاد کرد.
- میتوان روی مواد شکننده و انعطاف پذیر کار کرد.
- نسبت اکستروژن بالا
- هزینه کم برای هر قطعه
- انعطاف پذیری عملیات
- در اکستروژن داغ، تغییرات پس از اجرا آسان است. زیرا محصول هنوز در شرایط گرم است
- عملکرد متوالی
- حجم تولید بالا
- تنوع مواد اولیه برای استفاده زیاد است.
- اختلاط یا ترکیب خوب
- سطح به دست آمده خوب است.
- خواص مکانیکی خوب به دست آمده در اکستروژن سرد
معایب فرآیند اکستروژن
علی رغم مزایای خوب فرایند Extrusion، برخی محدودیت ها هنوز وجود دارد. در زیر معایب فرایند اکستروژن در کاربردهای مختلف آن ها آورده شده است:
- هزینه اولیه یا راه اندازی بالا
- نیاز به نیروی فشاری بالا
- تنوع در اندازه محصول
- محدودیت های محصول به دلیل تنها یک نوع سطح مقطع را میتوان در یک زمان به دست آورد.
کاربردهای فرایند اکستروژن
- فرایند Extrusion عمدتا در تشکیل لوله های توخالی استفاده میشود و میتوان از آن در صنعت تولید استفاده کرد. جدای از آن، برای تهیه انواع غذاها و تنقلات، این فرایند مورد توجه تولیدکنندگان قرار می‌گیرد. در مورد فرآوری مواد غذایی از فرایند اکستروژن برای گرم کردن محصول و توسعه مرحله مایع محصول استفاده میشود. همچنین امروزه در پخت و پز از فرایند Extrusion استفاده میشود که شامل اختلاط، برش، جداسازی، سرمایش، گرمایش و غیره است. برای حذف رطوبت از محصولات و همچنین برای محصور کردن مواد، فرایند Extrusion نیز توسط تولید کنندگان در نظر گرفته میشود.
- با این حال، برای توسعه مواد آماده برای خوردن از فرایند اکستروژن سرد استفاده میشود . به عنوان مثال، انواع محصولات ماکارونی با کمک فرایند Extrusion سرد تولید می‌شوند. این نوع محصولات با رطوبت کم ترکیب می‌شوند که به دلیل آن چرخه عمر محصولات افزایش یافته و همچنین خدمات رسانی به مشتریان راحت تر میشود.
- علاوه بر این، محصولات دارویی نیز با کمک فرایند Extrusion توسعه مییابند. فیلترهای پلیمری، کالاهای نانومتخلخل از طریق فرایند Extrusion تشکیل می‌شوند. فرایند ساخت داروها فرایند اکستروژن گرم و سرد را انجام میدهد. برای افزایش حلالیت محصولات و فراهمی زیستی از فرایند Extrusion گرم استفاده میشود. در این فرایند، فشار، گرما و هم زدن بالایی توسط سازندگان در نظر گرفته میشود.
- جدای از آن در کارهای سازه ای از فرایند Extrusion آلومینیوم استفاده میشود . این فرایند شامل درها، پنجره ها و غیره است. در صنعت خودروسازی نیز از این فرایند برای تشکیل نوع مورد نظر مواد با استفاده از مواد ترد استفاده میشود.
- در نهایت، میتوان گفت که فرایند Extrusion به طور گسترده ای برای ساخت مواد پلاستیکی استفاده میشود .
مواد مورد استفاده در فرایند اکستروژن
همان طور که قبلا ذکر شد، مواد Extrusion می‌توانند فلز، چوب، پلاستیک و سرامیک باشند. در زیر توضیحات آن ها آمده است.
فلز:
فلزات یکی از رایج ترین مواد مورد استفاده در فرایندهای Extrusion هستند. انواع فلزات دمای کار را تعیین می‌کنند و خاصیت مورد نیاز نیز عاملی است. در زیر انواع مختلف فلزات مورد استفاده در این فرایند آورده شده است.
1- آلومینیوم
آلومینیوم متداول ترین ماده اکسترود شده است و بسته به نحوه انجام عملیات، میتواند گرم یا سرد اکسترود شود. تا دمای 575 تا 1100 درجه فارنهایت (300 تا 600 درجه سانتیگراد ) گرم میشود. محصولات آلومینیومی اکسترود شده شامل پروفیل های مسیرها، قاب ها، ریل ها، ملیون ها و سینک های حرارتی است.
2- برنج
برنج اغلب برای اکسترود کردن قطعات مهندسی، قطعات خودرو، اتصالات لوله و میله های بدون خوردگی استفاده میشود.
3- مس
مس برای اکستروژن لوله، سیم، میله، میله، لوله و الکترودهای جوش استفاده میشود. این کار در دمای کاری 1100 تا 1825 0 فارنهایت (600 تا 1000 0 درجه سانتیگراد) انجام میشود.
4- سرب
از سرب و نازک نیز برای اکسترود کردن لوله ها، سیم و روکش کابل در حداکثر دمای 575 درجه فارنهایت (300 0 درجه سانتیگراد) استفاده میشود. سرب مذاب همچنین ممکن است به جای بیلت ها در فرایند Extrusion عمودی استفاده شود.
5- منیزیم
منیزیم به طور گسترده ای برای اکسترود کردن قطعات صنعت هسته ای و قطعات هواپیما در دمای کاری 575 درجه فارنهایت (300 تا 600 درجه سانتیگراد ) استفاده میشود. سطح Extrusion این ماده تقریبا در حد آلومینیوم است.
6- روی
روی به طور گسترده ای برای اتصالات و نرده ها، قطعات سخت افزاری، لوله ها، میله ها و غیره در دمای 400 تا 650 درجه فارنهایت (200 تا 350 درجه سانتیگراد ) استفاده میشود.
7- فولاد
فولاد – برای میله ها و مسیرها در دمای 1825 تا 2375 درجه فارنهایت (1000 تا 1300 درجه سانتی گراد) استفاده میشود. فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ را میتوان اکسترود کرد، اما معمولا فولاد کربنی ساده اکسترود میشود.
8- تیتانیوم
تیتانیوم همچنین برای اجزای هواپیما از جمله مسیر صندلی، حلقه های موتور و سایر قطعات ساختاری استفاده میشود. این کار در دمای کاری 1100 تا 1825 0 فارنهایت (600 تا 1000 0 درجه سانتیگراد) صورت می‌گیرد.
پلاستیک
پلاستیک یکی دیگر از مواد رایج مورد استفاده برای Extrusion است. آن ها معمولا به عنوان تراشه های پلاستیکی یا گلوله ها استفاده می‌شوند که برای حذف رطوبت از آن ها خشک می‌شوند. در تجهیزات اکستروژن، مواد از طریق یک قیف تغذیه میشود، که سپس با ترکیبی از عناصر گرمایش و حرارت برشی از پیچ Extrusionبه حالت مذاب گرم میشود. پیچ، یا زمانی که Extrusion دو پیچی آن پیچ میشود، رزین را از طریق قالب وارد می‌کند و به رزین شکل دلخواه میدهد.
اکسترودیت زمانی که از داخل قالب یا مخزن آب کشیده میشود سرد و جامد میشود. برای بهبود کیفیت کلی اکسترود، از کشش کاترپیلار برای ایجاد کشش در خط اکستروژن استفاده میشود. گلوله ها همچنین این کشش را در حین کشیدن رشته های اکسترود شده برای برش ایجاد می‌کنند. اما کشش کاترپیلار یک کشش ثابت را فراهم می‌کند. در غیر این صورت، ارتعاش در طول برش یا محصول اعوجاج رخ میدهد.
سرامیک:
سرامیک یکی دیگر از موادی است که از طریق Extrusion به شکل هایی در می‌آید. بسیاری از آجرهای مدرن نیز با استفاده از فرایند Extrusion آجر تولید می‌شوند.
قسمت های اصلی یک دستگاه اکستروژن پلیمر و پلاستیک
فرآیند اکستروژن پلیمر به طور عمده در سه مرحله انجام می‌پذیرد. که عبارتند از:
1. منطقه تغذیه
در داخل منطقه تغذیه یک قیف وجود دارد که یک قیف تغذیه گرانشی است. داخل این قیف گرانول های پلاستیکی به همراه مواد افزودنی خاصی اضافه میشود و به لوله ای که دارای مجموعه سیلندر پیستون یا دارای مجموعه پیچی است، وارد میشود. این مجموعه گرانول های پلاستیکی را در جهت رو به جلو خرد و هل میدهد. این مجموعه توسط یک موتور با کمک جعبه دنده هدایت میشود.
2. منطقه ذوب
همانطور که گرانول ها به سمت جلو حرکت می‌کنند، از منطقه ذوب عبور می‌کنند. در این ناحیه، این گرانول ها توسط یک منبع خارجی گرم می‌شوند. این یک فرآیند گرمایش کنترل شده است زیرا در دماهای بالاتر هیدروکربن های ناخواسته تولید میشود که در این فرآیند اجتناب میشود. دمای این ناحیه گرمایشی توسط ترموکوپل های خارجی حس میشود.
3. منطقه پمپاژ مذاب
در این ناحیه، پلاستیک ذوب شده به وسیله نیروی خارجی از طریق شکل دهانه مورد نظر به داخل قالب وارد میشود. دهانه قالب به گونه ای انتخاب میشود که پلاستیک ذوب شده خیلی سریع با دقت بالا به قالب برسد. در انتهای این ناحیه، یک کاتر برای برش مواد در هنگام پر شدن مواد در نظر گرفته شده است. فشار بر روی قالب به تدریج تا حدی افزایش می‌یابد تا از ایجاد استرس جلوگیری شود.
سخن آخر
فرایند اکستروژن یکی از رایج ترین فرایندها در دنیای تولید امروز است. این شامل استفاده از انواع زیادی از مواد مانند فلزات، پلاستیک، سرامیک و غیره است. در صورت نیاز به خواص بهتر، فرایند گرم یا سرد انجام میشود. این یک فرایند قالب گیری تولیدی است که شامل فشار دادن مواد پایه از طریق یک قالب از پیش‌شکل برای ایجاد اجسام با شکل و مشخصات خاص میشود.
مطالب زیر را حتما مطالعه کنید
دوره های آموزشی مرتبط
دیدگاهتان را بنویسید