Qu’est-ce qu’un processus d’extrusion ?

Qu'est-ce qu'un processus d'extrusion ?

Dans les usines de métallurgie, l’extrusion est un processus dans lequel le métal est soumis à un écoulement plastique en enfermant le métal dans une chambre fermée dans laquelle la seule ouverture prévue est à travers une filière. Discutons plus en détail du processus d’extrusion, tels que les différents processus d’extrusion, les défauts d’extrusion et les machines utilisées pour l’extrusion.

Qu'est-ce qu'un processus d'extrusion ?

Processus d’extrusion

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, l’extrusion est un processus dans lequel le métal est soumis à un écoulement plastique en enfermant le métal dans une chambre fermée dans laquelle la seule ouverture prévue est à travers une filière. Le matériau est généralement traité de manière à pouvoir subir une déformation plastique à une vitesse suffisamment rapide et à être pressé hors du trou de la matrice.

Dans le processus, le métal prend l’ouverture prévue dans la matrice et sort sous la forme d’une longue bande avec la même section que l’ouverture de la matrice. Incidemment, la bande métallique produite aura un flux de grain longitudinal.

Le processus d’extrusion est le plus couramment utilisé pour la fabrication de profilés pleins et creux de métaux et alliages non ferreux, par exemple l’aluminium, les alliages aluminium-magnésium, le magnésium et ses alliages, le cuivre, le laiton et le bronze, etc. Cependant, certains produits en acier sont également fabriqués par extrusion.

La pâte ou le matériau à extruder se présente sous la forme de lingots coulés ou de billettes. L’extrusion peut se faire à chaud ou à froid. Les sections transversales des produits extrudés varient considérablement. Certaines de ces sections sont illustrées dans la figure ci-dessous.

Types de profilés d’extrusion

La pression requise pour l’extrusion dépend de la résistance du matériau et de la température d’extrusion. Il diminuera si le matériau est chaud. Cela dépendra également de la réduction de la section
requis et la vitesse d’extrusion. Il y a une limite à la vitesse d’extrusion. Si l’extrusion se fait à grande vitesse, le métal peut se fissurer. La réduction de la section transversale requise est également appelée « rapport d’extrusion ». Il y a aussi une limite à cela. Pour l’acier extrudé à chaud, ce rapport ne doit pas dépasser 40 :1, mais pour l’aluminium extrudé à chaud, il peut atteindre 400 :1.

Avantages du processus d’extrusion

Discutons de certains des avantages du processus d’extrusion.

  1. La complexité et la gamme de pièces pouvant être produites par le procédé d’extrusion sont très importantes. Les matrices sont relativement simples et faciles à fabriquer.
  2. Le processus d’extrusion est complet en un seul passage.
  3. Ce n’est pas le cas dans le cas du laminage, la quantité de réduction de l’extrusion est en effet très importante.
  4. Le processus d’extrusion peut être facilement automatisé.
  5. Les produits creux de grand diamètre, les tubes à parois minces, etc. sont facilement produits par le procédé d’extrusion.
  6. Un bon état de surface et une excellente précision dimensionnelle et géométrique sont les caractéristiques des produits extrudés.
  7. Les avantages de ce processus d’extrusion ne peuvent pas être égalés par le laminage.

Différents processus d’extrusion

Comme nous l’avons déjà mentionné ci-dessus, l’extrusion peut être effectuée dans des conditions chaudes et froides. classons respectivement différents procédés d’extrusion dans les procédés d’extrusion à chaud et à froid.

Processus d’extrusion à chaud

  1. Extrusion directe ou directe
  2. Extrusion arrière ou indirecte

Processus d’extrusion à froid

  1. Extrusion de talonneur
  2. Extrusion hydrostatique
  3. Extrusion par impact
  4. Forgeage par extrusion à froid

Processus d’extrusion à chaud

1. Processus d’extrusion directe ou directe

Dans ce procédé, le matériau à extruder se présente sous la forme d’un bloc. Il est chauffé à la température requise, puis il est transféré à l’intérieur d’une chambre, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Processus d'extrusion directe ou directe
Processus d’extrusion directe ou directe
  • Dans la partie avant de la chambre, une filière avec une ouverture en forme de section transversale du produit extrudé est installée.
  • Le bloc de matériau est pressé par l’arrière au moyen d’un vérin et d’un patin suiveur.
  • La chambre étant fermée de tous côtés, le matériau chauffé est forcé de se faufiler à travers l’ouverture de la filière sous la forme d’une longue bande de la section requise.
  • Le processus semble simple mais le frottement entre le matériau et les parois de la chambre doit être surmonté par une lubrification appropriée.
  • Lors de l’extrusion de produits en acier, la température élevée à laquelle l’acier doit être chauffé rend difficile la recherche d’un lubrifiant approprié.
  • Le problème est résolu en utilisant du verre fondu comme lubrifiant.
  • Lorsque des températures plus basses sont utilisées, un mélange d’huile et de graphite est utilisé comme lubrifiant.
  • À la fin du processus d’extrusion, un petit morceau de métal est laissé dans la chambre qui ne peut pas être extrudé.
  • Cette pièce est appelée ferraille bout à bout et est jetée.
  • Pour fabriquer une tige tubulaire, un mandrin de diamètre égal à celui de l’alésage du tube est fixé au vérin.
  • Ce mandrin passe au centre de la filière lorsque le matériau est extrudé.
  • Le diamètre extérieur du tube produit sera déterminé par le trou de la filière et l’alésage du tube sera égal au diamètre du mandrin. Le procédé d’extrusion sera alors appelé « extrusion tubulaire ».

2. Extrusion arrière ou indirecte

Ce processus est décrit dans la figure ci-dessous.

Extrusion arrière ou indirecte
Extrusion arrière ou indirecte
  • Comme illustré, le bloc de métal chauffé est inséré dans le conteneur/chambre.
  • Il est confiné de tous côtés par les parois du conteneur sauf devant ; où un bélier avec la matrice appuie sur le matériau.
  • Lorsque le vérin pousse vers l’arrière, le matériau doit s’écouler vers l’avant à travers l’ouverture de la matrice.
  • Le vérin est évidé afin que la barre de métal extrudé puisse le traverser sans encombre.
  • Ce processus est appelé processus d’extrusion arrière car le flux de matière se fait dans une direction opposée au mouvement du vérin.
  • Dans le processus d’extrusion vers l’avant, le flux de matériau et le mouvement du piston étaient tous deux dans la même direction.

Le tableau suivant compare l’avant (direct) et l’arrière (processus d’extrusion indirecte) avec des différences.

Extrusion directe ou directe Extrusion arrière ou indirecte
1. Simple, mais le matériau doit glisser le long de la paroi de la chambre. 1. Dans ce cas, le matériau ne bouge pas mais la matrice bouge.
2. Des forces de frottement élevées doivent être surmontées. 2. De faibles forces de frottement sont générées lorsque la masse
le matériel ne bouge pas.
3. Des forces d’extrusion élevées sont nécessaires mais mécaniquement simples et peu compliquées. 3. 25 à 30 % de force d’extrusion en moins sont nécessaires par rapport à l’extrusion directe. Mais le bélier creux nécessitait une application limitée.
4. Rebut élevé ou déchets de matériaux 18 à 20 % en moyenne. 4. Le faible taux de rebut ou de déchets de matériaux ne représente que 5 à 6 % du poids de la billette.

Processus d’extrusion à froid

1. Processus d’extrusion Hooker

Ce processus est également connu sous le nom de méthode d’extrusion vers le bas. Il est utilisé pour produire de petits tubes sans soudure à parois minces en aluminium et en cuivre. Cela se fait en deux étapes. Dans la première étape, l’ébauche est transformée en une pièce en forme de coupe. Dans la deuxième étape, les parois de la tasse s’amincissent et s’allongent. Le processus peut être compris en se référant à la figure suivante. Ce procédé est un procédé d’extrusion directe.

Processus d'extrusion Hooker
Processus d’extrusion Hooker

2. Extrusion hydrostatique

Il s’agit d’un procédé d’extrusion directe. Mais la pression est appliquée sur le flan métallique de toutes parts par l’intermédiaire d’un milieu fluide. Les fluides couramment utilisés sont la glycérine, l’éthyl glycol, les huiles minérales, l’huile de ricin mélangée à de l’alcool etc. Des pressions très élevées sont utilisées – 1000 à 3000 MPa. Des matériaux relativement fragiles peuvent également être extrudés avec succès par cette méthode.

3. Extrusion par impact

Dans ce processus, qui est illustré dans la figure ci-dessous, le poinçon descend à grande vitesse et frappe au centre de l’ébauche qui est placée dans une matrice.

Extrusion par impact

La matière se déforme et remplit l’espace annulaire entre la matrice et le poinçon en s’écoulant vers le haut. Avant l’utilisation du plastique laminé pour la fabrication de tubes de dentifrice, de crème à raser, etc., ces tubes pliables contenant de la pâte étaient et sont toujours fabriqués selon ce procédé. Ce processus est en fait un processus d’extrusion vers l’arrière.

4. Forgeage par extrusion à froid

Ce processus est décrit dans la figure suivante.

Forgeage par extrusion à froid

Ceci est généralement similaire au processus d’extrusion par impact, mais il existe deux différences :

  1. Dans ce processus, le poinçon descend lentement
  2. La hauteur du produit extrudé est courte et les parois latérales sont beaucoup plus épaisses que les produits à paroi mince produits par le procédé d’extrusion par impact.

Essentiellement, ce processus est un processus d’extrusion vers l’arrière.

Comparaison entre l’extrusion à chaud et à froid

Celle-ci est donnée dans le tableau suivant :

Filage à froid Filage à chaud
1. Meilleur état de surface et absence de couches d’oxyde. 1. La surface est recouverte de couches d’oxyde. La finition de surface n’est pas comparable à l’extrusion à froid.
2. Bon contrôle de la tolérance dimensionnelle aucun usinage ou très peu d’usinage requis. 2. Le contrôle dimensionnel n’est pas comparable au froid
produits d’extrusion.
3. Taux de production élevés à faible coût. Convient pour la production de composants individuels. 3. Taux de production élevés mais processus adapté au vrac
matériel, pas des composants individuels.
4. Propriétés mécaniques améliorées grâce à l’écrouissage. 4. Le traitement étant effectué à chaud, la recristallisation
se déroule.
5. L’outillage est soumis à de fortes contraintes. 5. L’outillage est soumis à de fortes contraintes ainsi qu’à
hautes températures. Les contraintes d’outillage sont cependant
inférieure à celle de l’extrusion à froid.
6. La lubrification est cruciale 6. La lubrification est cruciale.

Machines pour l’extrusion

  • Des presses hydrauliques et mécaniques de configurations horizontales et verticales sont utilisées pour l’extrusion.
  • Ils doivent être capables d’exercer des forces élevées et leurs vérins doivent avoir de longues courses.
  • Pour réduire le frottement entre le métal et les parois de la chambre d’extrusion, des lubrifiants sont utilisés.
  • Les matrices et les poinçons sont fabriqués à partir d’aciers alliés de bonne qualité, connus sous le nom d’aciers pour matrices chaudes et froides.
  • La vitesse d’extrusion est de l’ordre de 0,5 m/sec pour les alliages légers et de 4,5 m/sec pour les alliages cuivreux.

Défauts d’extrusion

  • Parfois, la surface du métal/des produits extrudés développe des fissures de surface.
  • Cela est dû à la chaleur générée lors du processus d’extrusion.
  • Ces fissures sont surtout associées aux extrusions d’alliages d’aluminium, de magnésium et de zinc.
  • Le produit extrudé peut également développer des fissures internes.
  • Celles-ci sont connues sous le nom d’éclatement central, de fissuration centrale et de fracture en pointe de flèche.
  • La tendance à la fissuration centrale augmente avec de plus en plus d’angles et d’impuretés matérielles.

Conclusion

Nous avons discuté de différents processus d’extrusion sous Extrusion à chaud et processus d’extrusion à froid. Nous avons également discuté des différences entre les processus d’extrusion à chaud et à froid. donné quelques indices sur les défauts des procédés d’extrusion. La machine utilisée pour les processus d’extrusion a également été discutée. Faites-nous savoir ce que vous pensez de cet article dans la section des commentaires ci-dessous.