Extrusiónes un tipo de proceso de formación por lotes. En este proceso, el metal de la pieza de trabajo se fuerza o se comprime a través del orificio de la matriz para lograr una determinada forma de sección transversal.

En resumen, la extrusión es un proceso de procesamiento de metal que incluye forzar el metal a través del orificio de una matriz bajo mayor presión para comprimir su sección transversal.

Gracias al desarrollo de la tecnología de extrusión, el mundo ha comenzado a depender de la extrusión para producir barras, tubos y perfiles huecos o macizos de cualquier forma.

Debido a que esta operación implica empujar o tirar de la pieza en bruto a través de la matriz, la fuerza requerida para extruir la pieza en bruto es bastante grande. La extrusión en caliente es el método más utilizado porque la resistencia a la deformación del metal es menor a altas temperaturas, mientras que la extrusión en frío normalmente sólo se realiza en metales blandos.

Historia:

Aunque el concepto de extrusión nació del proceso de moldeo. Según los registros, en 1797, un ingeniero llamado Joseph Bramah solicitó una patente para el proceso de extrusión. La prueba incluyó precalentar el metal y luego forzarlo a pasar a través de la cavidad del troquel para fabricar tubos a partir de la pieza en bruto. Usó un émbolo manual para empujar el metal.

Bramah inventó el proceso hidráulico después de inventar la extrusora. Luego, Thomas Burr combinó varias tecnologías utilizando tecnología de prensa hidráulica y tecnología de extrusión básica para producir tubos (huecos). También obtuvo una patente en 1820.

Esta tecnología se convirtió entonces en una necesidad básica en un mundo en constante evolución y este proceso no es adecuado para metales duros. En 1894, Thomas Burr introdujo la extrusión de aleaciones de cobre y latón, provocando el desarrollo de la tecnología de extrusión.

Desde la invención de la tecnología de extrusión, este proceso se ha convertido en múltiples tecnologías capaces de producir productos con diversas estructuras complejas al menor costo posible.

Clasificación o tipos de procesos de extrusión:

1.Proceso de extrusión en caliente:

En este proceso de extrusión en caliente, la pieza en bruto se procesa a una temperatura superior a su temperatura de recristalización. Este procesamiento en caliente puede evitar que la pieza de trabajo se endurezca y facilitar que la punzonadora la empuje a través del troquel.

La extrusión en caliente se suele realizar en una prensa hidráulica horizontal. La presión involucrada en este proceso puede oscilar entre 30 MPa y 700 MPa. Para una alta presión intacta, se adopta la lubricación. Se utiliza aceite o grafito como lubricante para perfiles de baja temperatura y polvo de vidrio para perfiles de alta temperatura. Proporcione calor entre 0,5 Tm y 0,75 Tm para que la pieza en bruto obtenga un funcionamiento de alta calidad.

Las temperaturas de extrusión en caliente para varios materiales de uso común son las siguientes:

Temperatura del material (°C):

aluminio 350 a 500, cobre 600 a 1100, magnesio 350 a 450, níquel 1000 a 1200, acero 1200 a 1300, titanio 700 a 1200, PVC180 nylon290.

Ventajas:

● La deformación se puede controlar según sea necesario.

● El tocho no se reforzará debido al endurecimiento por trabajo.

● Requiere menos presión.

● También se pueden procesar materiales con grietas prematuras.

Desventajas:

● Mal acabado superficial.

● La precisión dimensional se verá afectada.

● Reducir la vida útil del contenedor.

● Posibilidad de oxidación superficial.

2.Extrusión en frío:

Este es el proceso de dar forma al metal golpeándolo con una bala. Este golpe se realiza mediante un punzón o punzón en una cavidad cerrada. El émbolo fuerza el metal a través de la cavidad del troquel, transformando la pieza sólida en una forma sólida.

En este proceso, la pieza de trabajo se deforma a temperatura ambiente o ligeramente por encima de la temperatura ambiente.

Cuando se requiere demasiada fuerza, en esta tecnología se utiliza una potente prensa hidráulica. El rango de presión puede alcanzar los 3000 MPa.

Ventajas:

● Sin oxidación.

● Aumentar la fuerza del producto.

● Tolerancias más estrictas.

● Mejorar el acabado superficial.

● La dureza aumenta.

Desventajas:

● Requiere mayor fuerza.

● Se requiere más energía para funcionar.

● No se pueden procesar materiales no dúctiles.

● El endurecimiento por deformación del material extruido es una limitación.

3.Proceso de extrusión en caliente:

La extrusión en caliente es el proceso de extruir piezas en bruto por encima de la temperatura ambiente y por debajo de la temperatura de recristalización del material. Este proceso se utiliza en los casos en los que se deben evitar cambios microestructurales en el material durante la extrusión.

Este proceso es importante para lograr el equilibrio adecuado entre fuerza y ​​ductilidad requeridas. La temperatura de cualquier metal utilizado en esta operación puede oscilar entre 424 grados Celsius y 975 grados Celsius.

Ventajas:

● Mayor fuerza.

● Mayor dureza del producto.

● Falta de oxidación.

● Se pueden alcanzar tolerancias muy pequeñas.

Desventajas:

● Los materiales no dúctiles no se pueden extruir.

● Además, hay un dispositivo de calefacción.

4.Extrusión por fricción:

En la tecnología de extrusión por fricción, la pieza en bruto y el contenedor se ven obligados a girar en direcciones opuestas. Al mismo tiempo, la pieza en bruto se empuja a través de la cavidad de la matriz durante la operación para producir el material requerido.

Este proceso se ve afectado por la velocidad de rotación relativa entre la carga y el troquel. El movimiento de rotación relativo de la carga y de la matriz tiene una influencia importante en el proceso.

En primer lugar, provocará una gran cantidad de esfuerzo cortante, lo que provocará una deformación plástica de la pieza en bruto. En segundo lugar, se generará una gran cantidad de calor durante el movimiento relativo entre la pieza en bruto y la matriz. Por tanto, no es necesario precalentar y el proceso es más eficiente.

Puede generar directamente alambres, varillas, tuberías y otras geometrías metálicas no circulares básicamente consolidadas a partir de diversas cargas precursoras, como polvos metálicos, escamas, residuos procesados ​​(astillas o virutas) o piezas sólidas.

Ventajas:

● No requiere calefacción.

● La generación de esfuerzo cortante puede mejorar la resistencia a la fatiga del producto.

● Se puede utilizar cualquier tipo de material como pieza en bruto, lo que hace que este proceso sea económico.

● Bajo aporte energético.

● Mejor resistencia a la corrosión.

Desventajas:

● Oxidación esperada.

● Configuración inicial alta.

● Maquinaria compleja.

5.Proceso de microextrusión:

Como su nombre indica, este proceso implica la producción de productos en el rango submilimétrico.

De manera similar a la macroextrusión, aquí se fuerza la pieza en bruto a través del orificio del troquel para producir la forma esperada en la pieza en bruto. La salida puede pasar por un cuadrado de 1 mm.

La microextrusión directa o directa y la microextrusión inversa o indirecta son las dos técnicas más básicas utilizadas en esta era para la producción de microcomponentes. En la microextrusión hacia adelante, el émbolo impulsa la pieza en bruto para que avance. La dirección del movimiento del espacio en blanco es la misma. En la microextrusión inversa, las direcciones de movimiento del émbolo y de la pieza en bruto son opuestas. La microextrusión se utiliza ampliamente en la producción de componentes de dispositivos médicos absorbibles e implantables, que van desde stents bioabsorbibles hasta sistemas de liberación controlada de fármacos. En el campo mecánico se pueden observar ampliamente aplicaciones en la fabricación de microengranajes, microtubos y otros aspectos.

Ventajas:

● Se pueden realizar secciones transversales muy complejas.

● Se pueden crear elementos diminutos.

● Tolerancias geométricas mejoradas.

Desventajas:

● Fabricar un troquel pequeño y un contenedor para satisfacer nuestras necesidades es un desafío.

● Se requieren trabajadores calificados.

6.Extrusión directa o directa:

En el proceso de extrusión directa, la pieza bruta de metal se coloca primero en un recipiente. El recipiente tiene un orificio de formación. El émbolo se utiliza para empujar la pieza de metal a través del orificio del troquel para fabricar el producto.

En este tipo, la dirección del flujo de metal es la misma que la dirección del movimiento del émbolo.

Cuando se fuerza la pieza en bruto a moverse hacia la abertura de la matriz, se generará una gran cantidad de fricción entre la superficie en bruto y la pared del recipiente. Debido a la existencia de fricción, es necesario aumentar considerablemente la fuerza del émbolo, consumiendo así más energía.

En este proceso, es muy difícil extruir metales frágiles como el tungsteno y las aleaciones de titanio porque se romperán durante este proceso. La tensión durante todo el proceso favorece la rápida formación de microfisuras que conducen a la fractura.

Es difícil extruir metales frágiles como las aleaciones de tungsteno y titanio porque se romperán durante el procesamiento. La tensión hace que se formen microgrietas rápidamente, lo que lleva a la fractura.

Además, la presencia de una capa de óxido en la superficie de la pieza en bruto agravará la fricción. Esta capa de óxido puede causar defectos en el producto extruido.

Para superar este problema, se coloca un bloque falso entre la puerta y la pieza de trabajo para ayudar a reducir la fricción.

Algunos ejemplos son tuberías, latas, copas, piñones, ejes y otros productos extruidos.

Algunas partes del espacio en blanco siempre quedan al final de cada extrusión. Se llama trasero. Cortarlo del producto inmediatamente a la salida del troquel.

Ventajas:

● Este proceso puede extruir piezas de trabajo más largas.

● Mejora de las propiedades mecánicas del material.

● Buen acabado superficial.

● Es posible la extrusión tanto en caliente como en frío.

● Capaz de operar continuamente.

Desventajas:

● Los metales frágiles no se pueden extruir.

● Grandes requisitos de fuerza y ​​alta potencia.

● Posibilidad de oxidación.

7.Extrusión indirecta o inversa:

En este proceso de extrusión inversa, la matriz permanece estacionaria mientras la pieza en bruto y el contenedor se mueven juntos. La matriz está montada sobre el émbolo en lugar del recipiente.

El metal fluye a través del orificio de la matriz en el costado del émbolo en dirección opuesta al movimiento del émbolo cuando se comprime la pieza en bruto.

Cuando se comprime la pieza en bruto, el material pasará entre los mandriles y, por tanto, a través de la abertura de la matriz.

Como no hay movimiento relativo entre la pieza en bruto y el recipiente, no se registra fricción. En comparación con la extrusión directa, esto mejora el proceso y da como resultado que se utilice menos fuerza del émbolo que en la extrusión directa.

Para mantener la matriz estacionaria, se utiliza una "varilla" más larga que la longitud del recipiente. La resistencia de la columna de la varilla determina la longitud final y máxima de la extrusión. Dado que la pieza en bruto se mueve con el contenedor, todas las fricciones se eliminan fácilmente.

Ventajas:

● Requiere menos fuerza de extrusión.

● Puede extruir secciones transversales más pequeñas.

● Reducción del 30% de la fricción.

● Incrementar la velocidad de operación.

● Se registra muy poco desgaste.

● Debido a un flujo de metal más consistente, es menos probable que haya defectos de extrusión o zonas anulares de grano grueso.

Desventajas:

● La sección transversal del material extruido está limitada por el tamaño de la varilla utilizada.

● Posibilidad de tensiones residuales tras la extrusión.

● Las impurezas y defectos pueden afectar el acabado de la superficie y afectar el producto.

8.Extrusión hidrostática:

En el proceso de extrusión hidrostática, la pieza en bruto está rodeada por el fluido en el recipiente y el fluido es empujado hacia la pieza en bruto mediante el movimiento hacia adelante del émbolo. Debido al fluido sin fricción dentro del recipiente, hay muy poca fricción en el orificio de la matriz.

Al llenar el orificio del recipiente, la pieza en bruto no se verá afectada porque está sometida a una presión hidrostática uniforme. Esto produce con éxito piezas en bruto con una enorme relación longitud-diámetro. Incluso las bobinas pueden extruirse perfectamente o tener secciones transversales irregulares.

La principal diferencia entre la extrusión hidrostática y la extrusión directa es que no hay contacto directo entre el contenedor y el material en bruto durante el proceso de extrusión hidrostática.

Se requieren fluidos y procesos especiales cuando se trabaja a altas temperaturas.

Cuando el material se somete a presión hidrostática y no hay fricción, su ductilidad aumenta. Por lo tanto, este método puede ser adecuado para metales que son demasiado frágiles para los métodos de extrusión típicos.

Este método se utiliza para metales dúctiles y permite una alta relación de compresión.

Ventajas:

● El producto extruido tiene un excelente efecto de pulido de superficies y dimensiones precisas. ● No hay problema de fricción.

● Minimizar los requisitos de fuerza.

● No queda ningún espacio en blanco residual en este proceso.

● Flujo uniforme de material.

Desventajas:

● Cuando se opera a altas temperaturas, se deben utilizar líquidos y procedimientos especiales.

● Antes de trabajar, se debe preparar cada pieza en bruto y ahusarla en un extremo.

● Es difícil controlar el líquido.

9.Extrusión de impacto:

La extrusión por impacto es otro método principal para producir perfiles metálicos extruidos. En comparación con los procesos de extrusión tradicionales que requieren altas temperaturas para ablandar los materiales, la extrusión por impacto suele utilizar piezas metálicas frías. Estos espacios en blanco se extruyen bajo alta presión y alta eficiencia.

Durante la operación tradicional de extrusión por impacto, se coloca un bloque debidamente lubricado en la cavidad de la matriz y se golpea con un punzón de un solo golpe. Esto hace que el metal regrese alrededor del punzón a través del espacio entre el troquel y el punzón.

Este proceso es más adecuado para materiales más blandos como el plomo, el aluminio o el estaño.

Este proceso se realiza siempre en frío. El proceso de impacto hacia atrás permite paredes muy delgadas. Por ejemplo, fabricar tubos de pasta de dientes o estuches para pilas.

Se realiza a mayor velocidad y con un recorrido más corto. En lugar de aplicar presión, se utiliza presión de impacto para extruir la pieza en bruto a través del troquel. Por otro lado, el impacto puede realizarse mediante extrusión hacia adelante o hacia atrás o una combinación de ambas.

Ventajas:

● Tamaño significativamente reducido.

● Proceso rápido. El tiempo de procesamiento se reduce hasta en un 90%.

● Incrementar la productividad.

● Mejorar la integridad de la tolerancia.

● Ahorre hasta un 90% de materias primas.

Desventajas:

● Requiere fuerzas de compresión muy elevadas.

● El tamaño del espacio en blanco es una limitación.

Factores que afectan la fuerza de extrusión:

● Temperatura de trabajo.

● Diseño de equipos, horizontales o verticales.

● Tipo de extrusión.

● Relación de extrusión.

● Cantidad de deformación.

● Parámetros de fricción.

Aplicaciones o usos del proceso de extrusión:

● Ampliamente utilizado en la producción de tuberías y tubos huecos. Y también se utiliza en la producción de artículos de plástico.

● El proceso de extrusión se utiliza para producir marcos, puertas y ventanas, etc. en la industria automotriz.

● El aluminio metálico se utiliza para trabajos estructurales en muchas industrias.