제조공정
산업 제조
압출 공정은 오늘날 생산 세계에서 가장 일반적인 공정 중 하나입니다. 여기에는 금속, 플라스틱, 세라믹 등과 같은 다양한 재료의 사용이 포함됩니다. 이 공정은 더 나은 특성이 필요할 때 고온 또는 저온에서 수행할 수 있습니다. 금속의 압출 공정은 재료의 강도를 증가시킬 수 있습니다.
오늘 당신은 압출 공정의 정의, 응용, 기능, 공정, 재료, 장비, 유형 및 작동 원리를 알게 될 것입니다. 압출 공정의 장점과 단점도 알게 됩니다.
압출은 특정 모양과 프로파일을 가진 물체를 만들기 위해 미리 성형된 다이를 통해 기본 재료를 강제로 만드는 제조 성형 공정입니다. 이 프로세스는 고정된 단면 프로파일의 개체를 만드는 데 사용됩니다. 작업에서 재료는 원하는 단면의 다이를 통해 밀어지고 다이의 모양을 반영하도록 모양이 변경됩니다. 압출 제품은 일반적으로 "압출물"이라고 합니다.
압출비는 시작 단면적을 최종 압출의 단면적으로 나눈 값으로 정의됩니다. 압출 공정의 한 가지 이점은 고품질 부품을 생산하면서 이 비율이 매우 클 수 있다는 것입니다. 이 프로세스는 매우 복잡한 단면을 생성하고 부서지기 쉬운 재료로 작업할 수 있습니다. 이는 재료가 압축 및 전단 응력에만 직면하기 때문입니다. 압출 공정은 또한 부품에 우수한 표면 마감을 제공하고 설계 공정에서 상당한 자유도를 제공합니다.
압출 공정은 재료의 인장 강도를 사용하여 다이를 통해 당기는 드로잉과 유사합니다. 드로잉 공정은 와이어, 금속 막대 및 튜브를 생산하는 데 사용됩니다. 단, 형상이 단순한 것에 국한되고, 한 단계에서 모든 작업을 수행하는 압출과 달리 일반적으로 여러 단계가 필요합니다.
압출은 연속적(이론적으로는 무기한 긴 재료 생산) 또는 반연속적(많은 조각 생산)으로 알려져 있습니다. 압출 공정에 사용되는 일반적인 재료는 금속, 폴리머, 세라믹, 콘크리트, 모델링 점토 및 식품입니다.
우리 집, 사무실, 직장에서 사용되는 대부분의 재료가 압출물이기 때문에 압출의 적용은 우리 주변에서 매우 일반적입니다. 압출 성형의 좋은 예는 치약을 짜낼 때 볼 수 있습니다. 치약이 나올 때 치약이 형성되는 모양입니다. 아이싱 백도 아이싱을 밀어내는 좋은 예입니다.
플라스틱의 압출 성형은 단면이 일정한 긴 모양을 만드는 데 사용됩니다. 이 프로세스는 파이프, 홈통, 창 섹션 및 장식용 트림을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. PVC(폴리염화비닐), LDPE(저밀도 폴리에틸렌), HDPE(고밀도 폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 등의 열가소성 소재는 모두 압출 성형이 가능하다. 다음은 압출 공정 또는 열가소성 수지 압출물의 일반적인 응용 분야입니다.
압출 공정의 산업 응용 분야는 다음과 같습니다.
아래 섹션(압출 공정에 사용되는 재료)에서 압출 공정의 더 많은 적용을 참조하십시오.
참고 :압출의 주요 기능은 고정된 단면과 프로파일을 가진 물체를 제조하는 것입니다.
열간 또는 온간 압출 공정은 스톡 재료를 가열하는 것으로 시작하여 프레스의 용기에 로드됩니다. 더미 블록은 램이 재료를 눌러 다이 밖으로 밀어내는 그 뒤에 배치됩니다. 그런 다음 돌출부가 펴지도록 늘어납니다. 특정 또는 더 나은 속성의 요구 사항으로 인해 냉간 가공 또는 열처리됩니다.
이것은 열간 가공 공정, 즉 재료의 재결정 온도 이상에서 수행됩니다. 이렇게 하면 재료가 경화되는 것을 방지하고 다이를 통해 재료를 쉽게 밀어낼 수 있습니다. 열간 압출 공정은 230~11,000미터톤(250~12,130쇼트톤) 범위의 수평 유압 프레스에서 주로 수행됩니다. 압력 범위는 30~700MPa(4,400~101,500psi)입니다. 따라서 윤활이 필요하며 저온 압출에는 오일 또는 흑연을 사용할 수 있고 고온 압출에는 유리 분말을 사용할 수 있습니다.
금속 재료는 마그네슘, 알루미늄, 구리, 강철, 티타늄, 니켈, 내화 합금 등과 같은 열간 압출에서 서로 다른 온도를 요구할 수 있습니다. 이들 모두는 열간 압출 공정 중에 서로 다른 온도를 요구합니다.
냉간 압출 공정은 실온 또는 거의 실온에서 수행됩니다. 열간 공정에 비해 산화 부족, 냉간 가공으로 인한 더 높은 강도, 더 가까운 공차, 더 나은 표면 조도 및 빠른 압출 속도 등의 이점이 있습니다. 냉간 압출 공정에 일반적으로 사용되는 재료에는 납, 주석, 알루미늄, 구리, 지르코늄, 티타늄, 몰리브덴, 베릴륨, 바나듐, 니오븀 및 강철이 포함됩니다. 냉간 압출 공정의 응용 분야에는 접을 수 있는 튜브, 소화기 케이스, 완충기 실린더 및 기어 블랭크가 포함됩니다.
경고 압출 공정은 철 및 비철 금속 및 합금 모두에 유용합니다. 온간 압출은 실온보다 높지만 재료의 재결정 온도보다 낮은 온도에서 수행됩니다. 이 온도 범위는 800~1800 0 입니다. F(424 ~ 975 0 씨). 이 프로세스는 일반적으로 필요한 힘, 연성 및 최종 압출 특성의 적절한 균형을 달성하는 데 사용됩니다.
이 공정은 금속 매트릭스 복합 재료에서 균일한 미세 구조 및 입자 분포를 생성하기 위해 도입되었습니다. 이 공정은 전하가 압출 다이에 대해 회전한다는 점에서 기존의 압출과 매우 다릅니다. 압출력은 전하를 다이에 밀어 넣는 데 도움이 됩니다. 다이 또는 전하가 모두 회전하거나 경우에 따라 역회전할 수 있습니다. 전하와 다이 사이의 상대적인 회전 운동은 다음을 포함하여 공정에 몇 가지 중요한 영향을 미칩니다.
둘째,
이 공정은 밀리미터 이하 범위에서 수행되는 미세 성형 압출 공정입니다. 일반적으로 금속은 다이 오리피스를 통해 밀어넣지만 결과 제품의 단면은 1mm 정사각형에 들어갈 수 있습니다. 전방에서는 램과 빌렛이 같은 방향으로 움직이고, 후방에서는 램과 빌렛이 반대 방향으로 움직입니다.
앞에서 언급했듯이 압출 재료는 금속, 목재, 플라스틱 및 세라믹이 될 수 있습니다. 아래는 설명입니다.
금속은 압출 공정에 사용되는 가장 일반적인 재료 중 하나입니다. 금속의 종류에 따라 작동 온도가 결정되며 요구되는 특성도 한 요인입니다. 다음은 압출 공정에 사용되는 다양한 금속 유형입니다.
알루미늄 가장 일반적으로 압출되는 재료이며 작업 수행 방법에 따라 열간 또는 냉간 압출될 수 있습니다. 575에서 1100까지 가열됩니다. 0 F(300 ~ 600 0 씨). 알루미늄 압출 제품에는 트랙, 프레임, 레일, 멀리언 및 방열판용 프로파일이 포함됩니다.
황동 엔지니어링 부품, 자동차 부품, 파이프 피팅 및 부식 방지 막대를 압출하는 데 자주 사용됩니다.
구리 파이프, 와이어, 봉, 봉, 튜브 및 용접 전극의 압출에 사용됩니다. 이것은 1100~1825의 작동 온도에서 수행됩니다. 0 F(600 ~ 1000 0 다).
리드 및 얇음 또한 최대 575도의 온도에서 파이프, 튜브, 와이어 및 케이블 피복을 압출하는 데 사용됩니다. 0 F(300 0 씨). 용융 납은 수직 압출 공정에서 빌렛 대신 사용할 수도 있습니다.
마그네슘 575 0 의 작동 온도에서 원자력 산업 부품 및 항공기 부품을 압출하는 데 널리 사용됩니다. F(300 ~ 600 0 씨). 이 소재의 압출 수준은 거의 알루미늄 수준입니다.
아연은 400~650도에서 피팅 및 난간, 하드웨어 구성 요소, 튜브, 바, 로드 등에 널리 사용 0 F(200 ~ 350 0 다).
스틸 – 1825 ~ 2375에서 로드 및 트랙에 사용 0 F(1000 ~ 1300 0 씨). 합금강과 스테인리스강을 압출할 수 있지만 일반적으로 일반 탄소강이 압출됩니다.
티타늄 시트 트랙, 엔진 링 및 기타 구조 부품을 포함한 항공기 구성 요소에도 사용됩니다. 이것은 1100~1825의 작동 온도에서 수행됩니다. 0 F(600 ~ 1000 0 다).
플라스틱은 압출에 사용되는 또 다른 일반적인 재료입니다. 그들은 일반적으로 수분을 제거하기 위해 건조되는 플라스틱 칩 또는 펠릿으로 일반적으로 사용됩니다. 압출 장비에서 재료는 호퍼를 통해 공급되고 가열 요소와 압출 스크류의 전단 가열의 조합에 의해 용융 상태로 가열됩니다. 나사 또는 이축 압출 시 나사가 수지를 다이를 통해 밀어 넣어 수지에 원하는 모양을 제공합니다.
압출물은 다이 또는 물 탱크를 통해 당겨질 때 냉각되고 응고됩니다. 압출물의 전반적인 품질을 개선하기 위해 캐터필러 홀오프를 사용하여 압출 라인에 장력을 제공합니다. Pelletizes는 절단할 압출된 가닥을 당기는 동안 이 장력을 생성할 수도 있지만 Caterpillar haul-off는 일관된 당김을 제공합니다. 그렇지 않으면 절단 길이의 진동이나 제품의 변형이 발생합니다.
세라믹은 압출을 통해 모양을 형성할 수 있는 또 다른 재료입니다. 많은 현대식 벽돌도 벽돌 압출 공정을 사용하여 생산됩니다.
압출 장비는 다음 네 가지 특성에 따라 다양한 변형이 있습니다.
압출 장비에서 유압, 유압으로 구동되는 전기 모터 또는 램으로 구동되는 단일 또는 이축 오거. 대부분의 현대식 직접 또는 간접 압출 프레스는 유압으로 구동되지만 일부에는 여전히 소형 기계 프레스가 사용됩니다. 이러한 유압 프레스는 직접 구동 오일 프레스와 어큐뮬레이터 워터 드라이브의 두 가지 유형이 있습니다.
다이렉트 드라이브 오일 프레스는 가장 일반적인 유형 중 하나이며 신뢰할 수 있고 견고합니다. 35MPa(500psi) 이상을 전달할 수 있습니다. 시스템의 빌렛은 일정한 압력을 받습니다. 그러나 이 압출 장비는 50~200mm/s(2~8ips)로 느립니다.
어큐뮬레이터 워터 드라이브는 직접 드라이브 오일 프레스와 비교할 때 더 비싸고 더 큽니다. 스트로크 시 압력의 약 10%가 손실되지만 최대 약 380mm/s(15ips)의 훨씬 빠른 속도로 작동합니다. 이것이 철강 압출에 사용되는 이유입니다. 어큐뮬레이터 워터 드라이브는 안전을 위해 매우 높은 온도가 필요한 재료에도 사용할 수 있습니다.
다양한 유형의 압출 공정은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
이러한 유형의 압출 공정을 통해 재료가 펀치 공급 방향으로 흐를 수 있습니다. 이 펀치는 프로세스 중에 다이 쪽으로 이동합니다. 직접 압출은 빌릿과 용기 사이의 마찰이 더 높기 때문에 더 높은 힘이 필요했습니다. 직접 압출은 포워딩 압출이라고도 하며 산업계에서 매우 일반적입니다. 작업에서 빌릿은 램이나 나사로 다이를 통해 밀어내는 두꺼운 벽 용기에 넣습니다. 램과 빌렛 사이에 재사용 가능한 더미 블록이 있어 분리된 상태를 유지하는 데 도움이 됩니다.
이 공정을 사용하는 주요 제한 사항은 빌릿을 압출하는 데 필요한 힘이 높다는 것입니다. 이것은 빌릿이 컨테이너의 전체 길이를 이동할 필요가 있기 때문에 발생하는 마찰력 때문입니다. 프로세스 시작 시 더 큰 힘이 필요하고 빌릿이 사용됨에 따라 천천히 감소합니다. Billet의 끝부분에 앞서서 Billet은 사물이고 재료는 Die를 빠져나가기 위해 방사상으로 흘러야 하기 때문에 힘이 크게 증가합니다.
간접 압출 공정에서 작업 재료는 플런저 이동의 반대 방향으로 흐릅니다. 다이는 펀치 이동의 반대쪽에 장착됩니다. 이 재료는 펀치와 용기 사이의 환형 공간을 통해 흐를 수 있습니다. 그것은 후방 압출로 알려져 있습니다. 그 과정에서 다이가 고정되어 있는 동안 빌릿과 컨테이너가 함께 움직입니다. 용기 길이보다 긴 "줄기"는 다이를 제자리에 고정하는 데 도움이 됩니다. 압출의 최대 길이는 궁극적으로 스템의 기둥 강도로 알 수 있습니다. 컨테이너와 빌릿의 움직임은 발생할 수 있는 마찰력을 제거합니다.
간접 압출의 장점:
간접 압출의 단점:
이러한 압출 유형은 유체를 사용하여 빌렛에 압력을 가합니다. 빌릿이 실린더 벽이나 플런저와 접촉하지 않기 때문에 이 과정에서 마찰이 제거됩니다. 빌릿과 플런저 사이에는 유체가 존재하며, 플런저는 빌릿에 추가로 가해지는 유체에 힘을 가한다. 식물성 기름은 일반적으로 정수압 압출의 유체로 사용됩니다. 이 공정의 효과 중 하나는 누출 문제와 제어되지 않는 압출 속도입니다. 이 프로세스는 뜨겁게, 따뜻하게 또는 차갑게 수행할 수 있지만 온도는 사용되는 유체의 안정성에 의해 제한됩니다. 이 과정을 수행하려면 정수 매체가 들어 있는 밀봉된 실린더를 사용해야 합니다.
유체는 두 가지 방법으로 가압할 수 있습니다. 첫째, 일정한 비율의 압출, 즉 램 또는 플런저를 사용하여 용기 내부의 유체를 가압합니다. 둘째, 정압 압출 – 유체를 가압하기 위해 가능한 한 압력 증압기와 함께 펌프가 사용됩니다. 그런 다음 컨테이너로 펌핑됩니다.
정압 압출의 장점
정압압출의 단점
열간 압출:
앞서 언급했듯이 열간 압출 공정은 재료의 재결정 온도 이상에서 수행됩니다. 이것은 일반적으로 용융 온도의 50-60% 이상입니다. 이러한 유형의 압출에서는 낮은 힘이 필요하고 작업이 용이하며 제품은 얼룩 경화가 없습니다. 높은 유지 보수가 필요하지만.
냉간 압출은 실온 또는 재료의 결정화 온도 미만에서 발생합니다. 그것은 높은 기계적 특성, 높은 표면 조도 및 금속 표면의 산화를 제공하지 않습니다. 단, 높은 힘이 필요하고 변형경화로 제품이 완성됩니다.
압출 작업이 쉽고 쉽게 이해할 수 있습니다. 압출 공정 유형에 대한 다양한 설명을 통해 압출 공정의 다양한 변형에 노출됩니다. 자, 기존의 방법에서는 피스톤이나 플런저를 사용하여 공작물에 압축력을 가했습니다. 열간 압출에서 빌렛은 가열되거나 냉간 압출에서 실온으로 유지됩니다. 그런 다음 피스톤 실린더 장치와 같은 압출 프레스에 배치됩니다. 즉, 금속이 실린더에 배치되고 피스톤에 의해 밀리게 됩니다. 실린더 상부에는 다이가 장착되어 있습니다.
프레스에 장착된 이 플런저는 원하는 물체의 모양을 유지하는 다이 쪽으로 빌렛을 밀어 넣습니다. 적용된 높은 압축력으로 인해 작업 재료가 다이를 통해 흐르고 모양으로 변환됩니다. 부품이 프레스에서 제거되고 작동이 이루어집니다.
다음은 다양한 응용 분야에서 압출 공정의 이점입니다.
압출 공정의 장점에도 불구하고 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 다음은 다양한 응용 분야에서 압출 공정의 단점입니다.
압출 공정은 오늘날 생산 세계에서 가장 일반적인 공정 중 하나입니다. 여기에는 금속, 플라스틱, 세라믹 등과 같은 다양한 재료의 사용이 포함됩니다. 더 나은 특성이 필요할 때 고온 또는 저온에서 공정을 수행할 수 있습니다. 특정 모양과 프로파일을 가진 물체를 만들기 위해 미리 성형된 다이를 통해 기본 재료를 강제로 만드는 제조 성형 공정입니다. 이상으로 정의, 응용, 기능, 공정, 재료, 장비, 유형, 작동 원리, 압출 공정의 장단점에 대해 논의한 이 기사의 전부입니다.
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