Анализ процесса экструзии на основе правил

Экструзия — это процесс пластической деформации , при котором сырье (заготовка) вынуждено течь за счет сжатия через отверстие матрицы меньшей площади поперечного сечения. Процесс экструзии делится на два основных типа: прямая экструзия и непрямая экструзия. При прямой экструзии заготовка проталкивается через матрицу под давлением плунжера , тогда как при непрямой экструзии матрица перемещается относительно контейнера.

Анализ процесса экструзии на основе правил поможет определить набор правил, которые необходимо учитывать при проектировании продукта или даже во время оценки стоимости продукта. Некоторые правила обсуждаются ниже.

Материал

Материал экструдируемого профиля играет важную роль в определении параметров процесса и потенциальных ограничений процесса. Например, минимальная толщина экструдированного листа углеродистой стали составляет 3 мм, тогда как из того же листа алюминия можно экструдировать листы минимальной толщины 1 мм. различные материалы, такие как углеродистая сталь, алюминий, титан , магний , АБС, ПВХ С помощью процессов экструзии можно производить и т. д.

Форма профиля

Процессы экструзии позволяют получить из листов самые разнообразные формы профилей, но важно учитывать особенности профиля, чтобы обеспечить технологичность и прочность продукта.

Толщина стенки

При выборе толщины стенки любого экструзионного профиля прочность и экономическая эффективность двумя основными факторами являются . Хотя стенку одинаковой толщины легче всего изготовить, толщину стенок можно легко варьировать по мере необходимости в пределах профиля. Если изменения толщины стенки неизбежны, делайте их постепенными, а не резкими. Следует избегать использования толстых с тонкими поперечными сечениями, поскольку материал имеет тенденцию течь быстрее там, где встречаются более толстые сечения, что приводит к более ожидаемым искажениям в выдавленной форме.

Для процесса экструзии толщина стенки может варьироваться от 1 мм (алюминий) до 32 мм (ПВХ).

Угловые радиусы

Процессы экструзии не позволяют получить острые углы без дополнительной обработки. Внутренние углы должны быть скруглены с минимальным радиусом 0,5–1 мм, а острые внешние края должны быть закруглены, поскольку кончики могут легко стать волнистыми и неровными.

Сплошные профили, если это возможно.

Сплошные профили могут снизить затраты на штампы, и их зачастую легче производить.

Меньше полостей в полых профилях

Разновидности полых профилей зачастую очень сложно производить, но полый профиль можно заменить двумя телескопическими профилями, чтобы облегчить изготовление изделия. Во многих случаях уменьшение количества полостей в полом профиле облегчает экструдирование, что также может повысить стабильность штампа.

Профили с глубокими каналами

Для профилей с карманами или каналами основное правило заключается в том, что соотношение ширины и высоты должно составлять примерно 1:3. Это гарантирует, что прочность штампа не будет поставлена ​​под угрозу. При использовании больших радиусов у отверстия канала и полного радиуса внизу соотношение ширины к высоте может возрасти до 1:4.

Радиаторы

Использование охлаждающих ребер на профилях значительно увеличивает площадь рассеивания тепла. Площадь поверхности можно еще больше увеличить, придав ребрам волнистую поверхность. Волнистая поверхность увеличивает площадь рассеивания тепла любыми ребрами. Однако там, где имеется принудительное воздушное охлаждение вдоль профиля, лучше оставить ребра гладкими. Это помогает избежать проблемы образования вихрей.

Поверхностная обработка

В процессе экструзии важно учитывать качество обработки открытых поверхностей продукта. Как правило, чем уже открытая поверхность, тем более однородной становится ее отделка. Перемычки, фланцы и резкие изменения толщины металла могут проявляться в виде отметин на противоположной поверхности выдавливания, особенно на тонких срезах. Маркировку открытых поверхностей можно свести к минимуму за счет изменений конструкции, таких как закругления переходов, чтобы уменьшить вероятность образования полос на противоположных сторонах.

Симметрия

Симметрия обеспечивает большее балансирующее усилие и помогает избежать перенапряжения участков экструзионной головки. В частности, пустоты в поперечном сечении должны быть сбалансированы.

Допуски по длине

Некоторые допуски на отходы часто включаются в необходимую длину экструзии. Отрезать идеальную длину во время производства может быть сложно и дорого, поскольку металлы или термопласты расширяются и сжимаются при разных температурах. Большая точность часто возможна, если длина отрезается автономно. Типичный допуск по длине ПВХ может составлять +/- 1 мм (0,2%) при общей длине 500 мм.

Коэффициент экструзии

Коэффициент обжатия при экструзии представляет собой отношение площадей поперечного сечения формы отверстия матрицы к площади поперечного сечения контейнера, через который проталкивается заготовка. Заготовка большого диаметра, проталкиваемая через очень маленькое отверстие матрицы, имеет высокий коэффициент обжатия, и иногда выдавливание такой детали может оказаться невозможным. Соотношение 75:1 распространено, хотя и сложно.

Однако решение для сложной формы соотношения состоит в том, чтобы изготовить деталь на прессе с контейнером меньшего размера. Другой вариант — использовать матрицу с несколькими отверстиями, которая позволяет одновременно выдавливать несколько профилей. Они также пригодятся для небольших форм, которые слишком длинные, чтобы их можно было обрабатывать на практике, даже для самых коротких заготовок, которые может выдавить пресс.