Metal Ekstrüzyon İşlemi Nedir ve Süreç Nasıl İlerler?

Metal ekstrüzyon işlemi, sıcak haddelenmiş çeliklerin belirli bir şekle sahip bir kalıptan geçirilerek istenen kesit boyutuna getirilmesi işlemidir. Bu işlem, metalin plastik deformasyona uğramasını sağlayarak, kalıp içindeki boşluğun şeklini almasını sağlar. Metal ekstrüzyon işlemi, genellikle yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta yapılır.

Metal Ekstrüzyonun Tanımı

Metal ekstrüzyonu, metalin yüksek basınç altında bir kalıptan geçirilerek istenilen şekli alması işlemidir. Bu işlem sayesinde metalin mekanik özellikleri iyileştirilir, yüzey kalitesi artar ve malzeme israfı azalır. Metal ekstrüzyonu, soğuk veya sıcak olarak yapılabilir. Soğuk ekstrüzyonda metal oda sıcaklığında veya yakınında işlenirken, sıcak ekstrüzyonda metal ısıl işlem görmüştür. Soğuk ekstrüzyon daha yüksek mukavemet, daha iyi yüzey bitişi ve daha dar tolerans sağlar. Sıcak ekstrüzyon ise daha düşük basınç gerektirir, daha karmaşık şekiller üretilebilir ve malzemenin kırılganlığı azalır. Bu ekstrüzyon, çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Örneğin, otomotiv, havacılık, inşaat, elektronik ve tüketici ürünleri sektörlerinde bu ekstrüzyonun ürünleri bulunur.

Metal Ekstrüzyonun Özellikleri Nelerdir?

Metal ekstrüzyonu, karmaşık kesitli parçalar üretmek için kullanılan bir metal şekillendirme işlemidir. Bu işlemde, bir kütük, bir kalıp içinden geçirilerek istenen kesit şeklini alır. Bu ekstrüzyonunun birçok avantajı vardır, örneğin:

• Ekstrüdatlar, tüm uzunlukları boyunca aynı kesite sahiptir.
• Ekstrüzyon kalitesi, kalıp tasarımı, ekstrüzyon oranı, kütük sıcaklığı, yağlama ve ekstrüzyon hızı gibi faktörlere bağlıdır.
• Ekstrüzyon işlemi, sıcak veya soğuk yapılabilir, ancak genellikle yüksek sıcaklıklarda yapılır.
• Ekstrüzyon işlemi, hammadde israfını azaltır ve üretim oranını arttırır, bu da maliyeti düşürür.
• Kırılgan malzemeler, yalnızca kütük kısmında sıkıştırma ve kesme kuvvetleri uygulandığı için yırtılma olmadan deforme edilebilir.
• İşlem sonrasında çıkan malzemeler, mükemmel bir yüzey kalitesine sahiptir ve işlem sonrası işlemeye gerek duymaz.
• İşlem sonrasında çıkan malzemeler malzeme yönünde uygun bir uzun tanecik yapısına sahiptir.
• Ekstrüdatların minimum duvar kalınlığı, malzeme türüne bağlı olarak ~1mm (alüminyum) ila ~3mm (çelik) arasında olabilir.

Metal Ekstrüzyon İşlemi Nasıl Gerçekleşir?

Bu ekstrüzyon işlemi, metalin yüksek basınç altında bir kalıptan geçirilerek istenilen şekli almasıdır. Bu işlem, metalin plastik deformasyonunu sağlayarak farklı kesitlere sahip ürünler elde etmeyi mümkün kılar. Bu işlemin gerçekleşme adımları şu şekilde sıralanır:

Metalin Hazırlanması

Ekstrüzyon işlemine tabi tutulacak metal, öncelikle istenilen boyutlarda kesilir. Bu metal parçalarına “kütük” denir. Kütükler, ekstrüzyon makinesinin silindirine yerleştirilmeden önce ısıtılır. Isıtma işlemi, metalin yumuşamasını ve plastik deformasyona daha kolay uğramasını sağlar.

Ekstrüzyon Hazırlığı

Isıtılan kütükler, ekstrüzyon makinesinin silindirine yerleştirilir. Silindirin ucunda, metalin geçeceği ve şekil alacağı bir kalıp bulunur. Bu kalıba “matris” denir. Matris, istenilen kesit şekline göre tasarlanır. Matrisin arkasında ise, kütüğü ileri doğru iten bir piston bulunur. Piston, yüksek basınç uygulayarak metalin matristen geçmesini sağlar.

Isıl İşlem ve Sonrası Metal Ekstrüzyon

Matristen geçen metal, istenilen kesit şeklini alır. Bu şekilde elde edilen ürüne “profil” denir. Profil, soğutulduktan sonra kesilerek istenilen uzunluklara ayrılır. Bazı durumlarda, profilin mekanik özelliklerini iyileştirmek için ısıl işlem uygulanabilir. Isıl işlem, profilin sertliğini, dayanımını ve tokluğunu artırabilir.

İşlem Türleri Nelerdir?

Ekstrüzyon, bir malzemenin kesit alanını azaltmak için yüksek basınç altında bir kalıptan geçirilmesi işlemidir. Ekstrüzyon işlemi, malzemenin şekillendirilmesi, mukavemetinin artırılması ve yüzey kalitesinin iyileştirilmesi için kullanılır. Ekstrüzyon işleminde dört temel işlem tipi vardır:

Doğrudan Ekstrüzyon

Bu işlemde, malzeme bir silindir içinde ısıtılır ve bir itici tarafından sabit bir kalıba doğru itilir. Malzeme kalıptan çıkarken kesit alanı azalır ve istenen şekli alır. Doğrudan ekstrüzyon, yüksek basınç gerektirdiği ve sürtünme kuvvetleri nedeniyle malzeme akışının eşit olmadığı için dezavantajlıdır.

Dolaylı Ekstrüzyon

Bu işlemde, malzeme bir silindir içinde ısıtılır ve sabit bir itici tarafından hareketli bir kalıba doğru itilir. Kalıp, malzemeye ters yönde hareket eder ve malzeme kalıptan çıkarken kesit alanı azalır ve istenen şekli alır. Dolaylı ekstrüzyon, daha düşük basınç gerektirdiği ve sürtünme kuvvetlerinin az olduğu için avantajlıdır.

Hidrostatik Ekstrüzyon

Bu işlemde, malzeme bir silindir içinde ısıtılır ve yüksek basınçlı bir sıvı ile çevrelenir. Sıvı, malzemeyi eşit şekilde bir kalıba doğru iterek kesit alanını azaltır ve istenen şekli verir. Hidrostatik ekstrüzyon, malzemenin homojen akışını sağladığı ve düşük sıcaklıkta yapılabilmesi nedeniyle avantajlıdır.

Yanal Ekstrüzyon

Bu işlemde, malzeme bir silindir içinde ısıtılır ve bir itici tarafından yanlara doğru itilir. Malzeme, silindirin yan duvarlarında bulunan deliklerden geçerek kesit alanını azaltır ve istenen şekli alır. Yanal ekstrüzyon, karmaşık şekillerin üretimini sağladığı ve malzeme israfını azalttığı için avantajlıdır.

Ekstrüzyon Ekipmanları Nelerdir?

Ekstrüzyon ekipmanları, plastik, metal, cam, seramik veya diğer malzemeleri istenilen şekle sokmak için kullanılan makine ve aletlerdir. Ekstrüzyon işlemi, malzemenin yüksek basınç altında bir kalıptan geçirilmesiyle gerçekleştirilir. Ekstrüzyon ekipmanları, malzemenin özelliklerine, şekline ve üretim hızına göre farklı tiplerde olabilir. Bazı yaygın ekstrüzyon ekipmanları şunlardır:

• Ekstruder: Malzemeyi eritip kalıba pompalayan ana makinedir. Ekstruderler, tek vidalı veya çift vidalı olabilir. Tek vidalı ekstruderler, basit ve düşük maliyetli olup, homojen ve düşük viskoziteli malzemeler için uygundur. Çift vidalı ekstruderler, daha karmaşık ve pahalı olup, heterojen ve yüksek viskoziteli malzemeler için uygundur.
• Kalıp: Malzemeye istenilen şekli veren metal parçadır. Kalıplar, malzemenin akışkanlığına, kesitine ve kalınlığına göre tasarlanır. Kalıplar, sabit veya ayarlanabilir olabilir. Sabit kalıplar, tek bir şekil üretmek için kullanılırken, ayarlanabilir kalıplar, farklı şekiller üretmek için kullanılabilir.
• Soğutma sistemi: Malzemenin kalıptan çıktıktan sonra istenilen sertliğe ve dayanıklılığa ulaşması için soğutulmasını sağlayan sistemdir. Soğutma sistemi, hava, su veya diğer sıvılarla çalışabilir. Soğutma sistemi, malzemenin boyutlarını, yüzey kalitesini ve mekanik özelliklerini etkiler.
• Kesme sistemi: Malzemenin istenilen uzunlukta kesilmesini sağlayan sistemdir. Kesme sistemi, bıçaklı, testereli veya lazerli olabilir. Kesme sistemi, malzemenin kesitine, sertliğine ve hassasiyetine göre seçilir.
• Kontrol sistemi: Ekstrüzyon ekipmanlarının çalışmasını izleyen ve ayarlayan sistemdir. Kontrol sistemi, sıcaklık, basınç, hız, güç ve kalite gibi parametreleri ölçer ve gerektiğinde müdahale eder. Kontrol sistemi, manuel veya otomatik olabilir. Manuel kontrol sistemi, operatörün müdahalesini gerektirirken, otomatik kontrol sistemi, bilgisayar veya PLC ile çalışır.