اکستروژن گرم
در اکستروژن گرم (Hot Extrusion) مواد قبل از اکسترود شدن، گرم می شوند. میزان گرم کردن در مواد مختلف متفاوت می باشد. اکستروژن گرم نیاز مبرمی به روانکاری دارد. از جمله مواد مورد استفاده برای روانکاری در اکستروژن گرم عبارتند از:
- گرافیت
- شیشه
- نمک های غیر آلی
در این مورد گرافیت، حتی در دماهای بالا بسیار مؤثر است، زیرا تماس با هوا در عمل کم بوده و لذا اکسایش گرافیت قابل ملاحظه نیست. اگر مواد روانکار به‌صورت صفحه‌ای درآورده شود که در خلال کار به آرامی نرم یا ذوب شده و هنگام عبور فلز از داخل قالب پوشش نازک یکنواختی (50μm) بر سطح قطعه تشکیل دهد، امکان اکستروژن قطعات طویل وجود دارد. شیشه به‌عنوان ماده‌ای که صفحه یاد شده از آن ساخته می‌شود بیشترین مصرف را دارد. اگرچه از نمک‌های غیرآلی گوناگونی که نقطه ذوب مناسبی داشته باشند نیز می‌توان در این مورد استفاده کرد. بازالت نیز برای این منظور مناسب می باشد.
اکثر اکستروژن‌های روانکاری شونده با شیشه، با استفاده از قالب‌های تخت (180 درجه) انجام می‌گیرد، اما چنانچه از قالب‌های مخروطی (150-120 درجه) استفاده شود، نیروی کمتری لازم است و فلز و شیشه بهتر سیلان می‌یابند. قالب‌های مخروطی امکان به‌وجود آمدن عیوب زیرسطحی را نیز کاهش می‌دهند اما از لحاظ صنعتی این قالب‌ها مطلوب نیستند، زیرا مقدار فلز پس مانده یا زائد در آن‌ها زیاد است، مگر آن که قطعه فلزی یک بار مصرف، به‌عنوان پشت بند، در پشت شمشال قرار داده شود.
یکی از مسائل فرعی مهم در اکستروژن اجتناب از اکسایش در خلال گرمایش در کوره یا در حین انتقال شمشال به پرس اکستروژن است. در این مورد از پوشش‌های شیشه ای یا سایر پوشش‌های محافظ می‌توان استفاده کرد. اما معمولاً شمشال‌ها را در کوره‌ای با محیط کنترل شده گرم می‌کنند.
اکستروژن گرم فولادها
| دما در اکستروژن گرم پارامتر مهمی است. فولادهای کربنی در 1200-900 درجه سانتیگراد اکستروژن می‌شوند. دمای بالاتر نیروی لازم برای تغییر شکل را کاهش و مشکلات ناشی از اکسایش را افزایش می‌دهد. فرسایش قالب نیز به‌صورت پییچده‌ای تحت تأثیر دما، نیرو، ضخامت لایه ماده روانکار، طول و مدت زمان اکستروژن و همچنین ذرات اکسید قرار می‌گیرد. سرعت و دما در تعیین ضخامت لایه روانکار، از نوع جامد ذوب شونده تأثیر متقابل دارند. سرعت صفحه فشاردهنده غالباً برابر 50-100mm/s می باشد. غالباً برای روانکاری فولادهای زنگ‌نزن در دمای 1200-1100 درجه سانتیگراد از شیشه استفاده می‌شود. شیشه براساس دمای نرم‌شوندگی آن انتخاب می‌شود، گرچه براساس این خاصیت نمی‌توان از تشکیل پوششی یکنواخت در شرایط عملیات مطمئن شد. |  |
وجود گرافیت مطلوب نیست زیرا واکنش تشکیل کروم کاربیدها، که احتمال وقوع آن وجود دارد، به شکنندگی سطحی می‌انجامد. برای اکستروژن فولادهای کربنی از شیشه یا گرافیت استفاده می‌شود؛ اما شیشه، اکستروژن قطعات طویل‌تر را ممکن می‌کند. زدودن شیشه تا حدی دشوار است. حمام هیدروژن فلورید یا حمام مذاب سدیم هیدرید در این مورد به‌کار می‌رود. این مواد هر دو خطرناک و مضرند. روش‌هایی برای زدودن شیشه بدون شستشو در محلول‌های شیمیایی پیشنهاد شده است. اما این گونه روش‌ها شیشه را به‌طور کامل نمی‌زدایند. گرافیت را توسط اسیدشویی متداول برای فولادهای کربنی می‌زدایند، ولی پس از عمل باید ذرات گرافیت را از طریق صاف کردن از حمام خارج کرد.
اکستروژن گرم آلیاژهای مس
|
می‌توان گفت که مس خود-روانکار است. زیرا در دماهای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد اکسید آن نرم‌تر از فلز است و بنابراین یک ماده روانکار خوب طبیعی را تشکیل می‌دهد. بنابراین مس را می‌توان به خوبی در 950-750 درجه سانتیگراد و بدون استفاده از مواد روانکار اکستروژن گرم کرد. اکسیدهای برنج حاوی مقدار زیادی روی هستند و اصطکاک بالاتری را نشان می‌دهند، لذا استفاده از ماده روانکار برای آن‌ها لازم است. برنج‌ها در 850-750 درجه سانتیگراد اکستروژن می‌شوند. از گرافیت که معمولاً با گریس، روغن یا صمغ، مخلوط شده است به‌طور گسترده‌ای برای اکستروژن مس و آلیاژهای مس استفاده می‌شود. شیشه‌هایی با نقطه ذوب پایین را نیز می‌توان به‌کار برد. اما باید در این کار دقت کرد، زیرا این قبیل شیشه‌ها معمولاً سرب دارند. باریم کلرید ماده جامد ذوب شونده خوبی برای این کاربرد می باشد. |
 |
اکستروژن گرم آلیاژهای آلومینیوم
| آلومینیوم اغلب در 550-500 درجه سانتیگراد و بدون روانکاری ، در قالب‌های تخت اکستروژن گرم می‌شود. علت عدم روانکاری اجتناب از فعل و انفعالات اکسید و مواد روانکار است که عیوب سطحی و زیرسطحی را به وجود می‌آورند. چنانچه از قالب های مخروطی شکل استفاده شود ، از روغن یا گرافیت می‌توان برای روانکاری استفاده کرد. در صورت استفاده از این مواد نیروهای تغییر شکل کاهش می‌یابند ، اما ممکن است لکه روی قطعات ایجاد شود. گرافیت روی یک قطعه براق آلومینیومی به آسانی دیده می‌شود. قالب های مخروطی قطعه‌های زائد بزرگ تری نیز تولید می‌کنند. چسبندگی و پوسته شدن می‌تواند مشکل مهمی را به وجود آورد و این مسئله به ویژه برای قطعات اکستروژن شده پیچیده از قبیل میله های لعاب داده شده که بعداً آبکاری می‌شوند مهم است. پس از این عملیات کلیه پوسته ها و کندگی ها مشخص می‌شوند. |  |
اکستروژن گرم آلیاژهای دیگر
تیتانیم عموماً در دمایی حدود 850 درجه سانتیگراد با شیشه‌ای مناسب که نقطه نرم‌شوندگی آن پایین است اکستروژن می‌شود. با استفاده از نمک‌های مذاب و یا قرار دادن شمشال در داخل پوسته‌ای مسی می‌توان این فلز را به‌طور کامل در مقابل اکسایش محافظت کرد. گریس شدیداً آغشته به گرافیت را می‌توان مستقیماً روی تیتانیم یا روی شمشال‌هایی که در لفاف قرار گرفته‌اند، اعمال کرد.
بریلیم برای اغلب عملیات شکل دادن، فلزی بسیار شکننده محسوب می‌شود و علت این امر ساختمان بلورین هگزاگونال این فلز است، اما فلز فوق را می‌توان در 650-500 درجه سانتیگراد و با استفاده از مواد روانکار گرافیتی اکستروژن گرم کرد. در دماهای بالاتر باید این فلز را در لفاف فولادی بدون منفذی گرما داد و اکستروژن کرد. شمشال‌های این فلز را گاهی اوقات آب نقره می‌دهند.
آلیاژهای نیکل و کبالت در 1200-1100 درجه سانتیگراد با شیشه یا گاهی اوقات با بازالت روانکاری می‌شوند.
منیزیم نیز مانند مس خود روانکار است، و به آسانی در 500-400 درجه سانتیگراد اکستروژن می‌شود. اکستروژن مولیبدن و تنگستن در دماهای بالا، به ترتیب حدود 1900 و 2100 درجه سانتیگراد انجام می‌شود. این فلزات با شیشه اکستروژن می‌شوند؛ شیشه از اتلاف مولیبدن از طریق تشکیل اکسید فرار نیز جلوگیری می‌کند. گرافیت را نیز می‌توان در این مورد به‌کار برد. تنگستن را گاهی اوقات در لفافی از مولیبدن قرار می‌دهند.
منابع و پیوندها
گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن
جفری رو ، اصول فرآیندهای فلزکاری صنعتی ، مترجم: فریدون نیکبخت ، مرکز نشر دانشگاهی ، 1373
برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است
