Tecnologie industriali, parte 5 - Estrusione

5.3.6-L’ESTRUSIONE

DESCRIZIONE GENERALE DEL PROCESSO

L’estrusione è un processo di lavorazione per deformazione plas ca (come la forgiatura).

 Può essere eseguita a diverse temperature anche se generalmente è un processo a

caldo e agisce principalmente una Forza di Compressione

 Vengono lavorate bille e tridimensionali (bulk metal forming)

 Il processo di estrusione è un processo stazionario (la deformazione istante per

istante è sempre la stessa e si va a ripetere)

L’estrusione è il processo principale che perme e di realizzare pezzi cara erizza dalla

forma di profila metallici (pezzi a sezione costante e lunghezza indefinita, come ad

esempio i tubi)

La bille a, solitamente cilindrica, viene fa a fluire a raverso un orfizio (Matrice di

Estrusione) che dà la forma al profilato. La bille a è spinta mediante un pistone (Punzone)

mosso a sua volta da una pressa (Estrusore) ad asse orizzontale. Si parla, in questo caso di

pressa orizzontale, che riesce a dare un carico maggiore rispe o, ad esempio, alla pressa

ver cale. Le macchine per l’estrusione sono macchine molto prestan (l’estrusione può

avvenire anche con forze fino a 40 − 50 ( )

La bille a sarà cara erizzata da un’area iniziale:

= /4

Verrà quindi successivamente “schiacciata” per o enere il profilato (tubo, cilindro più

piccolo,…) cara erizzato da una sezione finale

Le due grandezze ed consentono di quan ficare quella che è la deformazione che si

va ad imprimere al materiale: = ln( / )

Un parametro importante che va ad evidenziare l’impa o della deformazione è il Rapporto

di Estrusione: ≔

In questo processo sono fondamentali le forze di a rito (Friciton) tra bille a e holder:

La forza necessaria ad eseguire l’estrusione dipenderà quindi dalla deformazione che si

imprime alla bille a (maggiore è la deformazione maggiori saranno le forze in gioco) e dalle

forze di a rito (maggiori sono le forze di a rito e maggiore sarà la forza necessaria).

La zona cerchiata in arancione prende il nome di Bearing: si tra a della zona di uscita della

matrice, va a determinare la forma del componente e serve per omogeneizzare la velocità

di uscita del profilato (perché se la velocità di uscita del profilato non fosse uniforme, il

profilato all’uscita tenderebbe a curvare). Anche in questa parte ci sarà dell’a rito.

Il punzone è diviso in due par (non ha sezione costante):

 Dummy Block

Ha forma di tronco di cono con sezione maggiore: ha sezione simile a quella del

container della bille a, striscia contro di esso e si evita la fuoriuscita di materiale

 Parte cilindrica

E’ più estesa ma ha sezione minore rispe o al container (holder): mediante questa

parte si evita di fare strisciare tu o il punzone contro le pare del container (per

questa parte del punzone non si ha a rito)

TIPOLOGIE DI ESTRUSIONE

L’estrusione può essere di tre pologie:

 ESTRUSIONE DIRETTA

Il movimento del pistone e quello di uscita del profilato seguono lo stesso verso

 ESTRUSIONE INVERSA

Il movimento del pistone e il flusso del profilato hanno direzione opposta (se il

punzone è mosso da sinistra verso destra il profilato si forma da destra verso sinistra).

In questa estrusione inversa il punzone spinge la bille a in un container chiuso

(Holder): con nuando a spingere il materiale fuoriesce nel verso opposto.

Il vantaggio rispe o all’estrusione dire a consiste nel fa o che non c’è scorrimento

tra bille a e container (l’unico scorrimento si ha tra la zona del bearing e il materiale)

e quindi non si hanno forze di a rito.

Per questo mo vo i carichi sono molto più bassi rispe o all’estrusione dire a.

 ESTRUSIONE IDROSTATICA

Si tra a dell’alterna va più performante: ritroviamo i vantaggi dell’estrusione dire a

ma senza avere forze di a rito.

La bille a è inserita all’interno di una camera in cui è presente del fluido in pressione.

La forza di estrusione non viene esercitata dire amente dal pistone, bensì dal fluido

(in genere acqua) ad alta pressione.

In questo modo non c’è conta o dire o tra bille a e holder e, di conseguenza, non

si ha a rito:

Oltre ad essere la configurazione più performante, quella dell’estrusione idrosta ca è

anche la configurazione più costosa perché è molto difficile realizzare una camera

erme ca che ad alte pressioni non perda fluido.

Andiamo ora ad analizzare l’andamento del carico per le varie pologie di estrusione.

Consideriamo un diagramma con asse ver cale che descrive il carico e asse orizzontale

che descrive la corsa (movimento) del punzone.

ESTRUSIONE DIRETTA

 Inizialmente il carico cresce linearmente con la corsa

 Il materiale inizia poi a deformare e quindi il carico aumenta fino a raggiungere il

massimo

 Teoricamente, quando la bille a comincia ad uscire dalla matrice di estrusione, il

carico entra in condizione di stazionarietà (si man ene costante). Nella realtà il carico

inizia leggermente a diminuire dopo aver raggiunto il suo m