Processo de Extrusão: Princípios, Tipos, Aplicações e Insights de Especialistas

No campo da engenharia mecânica, o Processo de Extrusão é amplamente usado por engenheiros para formar um objeto que possui área de seção transversal fixa. Para fabricar o objeto, a matéria-prima é empurrada através de uma matriz para fornecer a forma desejada.

A principal função deste processo é que materiais frágeis podem ser facilmente transformados no produto desejado, pois no caso de extrusão apenas tensões de cisalhamento e compressão são encontradas no processo.

Pode-se argumentar que a extrusão é um processo semi-contínuo ou até contínuo que pode ser usado para formar material a quente ou até a frio.

O que é Extrusão?

Extrusão é um tipo de operação de conformação de metais onde matrizes são usadas para alterar a forma da peça metálica com a ajuda de força externa de natureza compressiva. Por este processo, podemos fazer qualquer tipo de forma complexa com bastante facilidade.

Princípio de Funcionamento da Extrusão

A quantidade requerida de força no caso do processo de extrusão é dada por um êmbolo ou pistão para produzir a força compressiva. O seguinte é o princípio de funcionamento do processo de extrusão:

• No início do processo, um lingote ou billet de tamanho padrão é desenvolvido pelo fabricante.
• Então o billet é aquecido a uma temperatura mais alta no caso do processo de extrusão a quente e armazenado por longo tempo em temperatura ambiente para empurrá-lo na prensa.
• O billet é empurrado pelo êmbolo montado na prensa em direção à matriz para fornecer a força compressiva.
• A matriz é previamente fabricada na forma requerida para desenvolver o material na forma desejada. Alta força compressiva ajuda o material a atingir a forma desejada.
• Por fim, o material é retirado da prensa e depois precisa passar pelo processo de acabamento para melhorar suas propriedades mecânicas.

Tipos de Extrusão

A extrusão pode ser amplamente classificada em dois tipos: Extrusão a Quente e Extrusão a Frio. Estas categorias são também subdivididas:

Extrusão a Quente

• Extrusão Direta (Avanço)
• Extrusão Indireta (Recuo)

Extrusão a Frio

• Extrusão Direta
  • Extrusão Hidrostática
  • Extrusão Hooker
• Extrusão Indireta
  • Extrusão por Impacto
  • Forjamento por Extrusão a Frio

Vamos mergulhar nestas categorias em detalhes.

Extrusão a Quente

Espero que você já assumiu pelo nome deste tipo "Extrusão a quente". Aqui, a peça ou billet é aquecido acima da temperatura de recristalização, então carregado no container e o aríete exerce força sobre ele.

Como a peça já está aquecida acima da temperatura de recristalização, ela flui através da matriz com bastante facilidade e também é remodelada de forma precisa e eficaz.

Materiais comuns usados neste tipo de extrusão são Magnésio, Cobre, Aço, Alumínio, Níquel, etc.

Extrusão a Frio

Neste processo, a peça é mantida em temperatura ambiente normal, ou pode-se dizer abaixo da temperatura de recristalização. Para extrusão de qualquer produto por este processo, precisa-se de uma enorme quantidade de força.

Extrusão Indireta (Recuo)

Neste processo, a direção da força aplicada pelo aríete e a direção do metal extrudado estão em lados opostos. Este tipo de extrusão também é chamado de extrusão recuo.

A principal vantagem deste modo de extrusão é que reduz o atrito comparativamente. Também por este processo, podemos extrusar metal de diâmetro relativamente menor.

Extrusão Direta (Avanço)

Neste processo de extrusão, a direção do aríete e a direção do metal extrudado estão na mesma direção. Este modo de extrusão também é chamado de extrusão avanço.

A principal vantagem deste processo é que, por este tipo, podemos extrusar peças de trabalho mais longas.

Extrusão Hidrostática

Neste tipo de extrusão, usamos fluido para pressurizar o billet. Primeiro, um billet é carregado no container, então enchemos o container com fluido, geralmente óleo de rícino, então o container é fechado exceto um lado, que contém um aríete e pistão.

Para manter a operação suave, a forma do billet é mantida cônica para que possa passar facilmente pela matriz.

Quando iniciamos a máquina, o aríete exerce alta pressão no fluido e esta é transferida para o billet. Devido ao fluido altamente pressurizado, uma deformação plástica ocorre no billet e ele sai do outro lado da matriz obtendo a forma da matriz.

A principal vantagem deste processo é que aqui uma quantidade muito pequena de força de atrito entra em ação, pois não há contato entre a parede do container e o billet.

Extrusão hidrostática geralmente é conduzida em temperatura ambiente.

Extrusão Hooker

Este é um processo de extrusão bastante popular, pelo qual tubos de cobre ou alumínio sem costura de parede fina são produzidos.

Primeiro, o billet ou branco é colocado no container, um punção exerce força na peça e a transforma em forma de copo.

No próximo passo, um punção mais longo exerce força novamente no copo e o torna um produto cilíndrico alongado e a espessura, como de costume, reduz também.

Extrusão por Impacto

Aqui, neste processo, um punção golpeia a peça em velocidade muito alta para produzir carga de impacto. Pode ser de qualquer tipo: avanço, recuo, e até ambos.

Geralmente é feito em temperatura ambiente, ou seja, Extrusão a Frio.

Se precisamos de produtos como copo, tampa de pasta de dente, ou qualquer seção oca, geralmente fazemos extrusão por impacto recuo, que é um processo de extrusão por impacto bastante popular.

Forjamento por Extrusão a Frio

Forjamento por Extrusão a Frio é um processo de extrusão recuo. O processo de forjamento por extrusão a frio é o mesmo da extrusão por impacto. Neste processo, o movimento do punção ou aríete é um pouco mais lento que na extrusão por impacto. Como a força aplicada ao branco é aumentada gradualmente, o comprimento do produto extrudado é bastante curto mas a espessura é maior.

Aplicações do Processo de Extrusão

• O processo de extrusão é principalmente usado na formação de tubos ocos e pode ser usado na indústria de produção. Além disso, para fabricação de alimentos instantâneos e snacks, o processo de extrusão é considerado pelos fabricantes. No caso de processamento de alimentos, o processo de extrusão é usado para aquecer o produto e desenvolver um estágio líquido do produto. Também na culinária, o processo de extrusão é usado atualmente, incluindo mistura, cisalhamento, separação, resfriamento, aquecimento, etc. Para remoção de umidade dos produtos e também para encapsulamento de material, o processo de extrusão também é considerado pelos produtores.
• Contudo, para desenvolver material pronto para consumo, o processo de extrusão a frio é usado. Como exemplo, produtos tipo massa são fabricados com ajuda do processo de extrusão a frio. Estes produtos incorporam baixa umidade, aumentando o ciclo de vida dos produtos e sendo mais conveniente para servir clientes.
• Além disso, produtos farmacêuticos também são desenvolvidos com ajuda do processo de extrusão. Filtros poliméricos, bens nanoporosos são formados através do processo de extrusão. O processo de fabricação de drogas envolve extrusão a quente e a frio. Para aumentar a solubilidade e biodisponibilidade dos produtos, a extrusão a quente é usada. Neste processo, alta quantidade de pressão, calor e agitação é considerada pelos fabricantes.
• À parte isso, em trabalhos estruturais, o processo de extrusão de alumínio é usado. Este processo inclui portas, janelas, etc. Na indústria automotiva, o processo de extrusão também é usado para formar o tipo desejado de material usando materiais frágeis.
• Por fim, pode-se dizer que o processo de extrusão é amplamente usado para fabricar materiais plásticos.

Vantagens do Processo de Extrusão

A extrusão inclui várias vantagens:

• O processo de extrusão é amplamente usado para criar perfil complexo de materiais no menor tempo comparado a outros processos de conformação de metais.
• O processo de extrusão é muito útil para trabalhar com materiais frágeis e dúcteis.
• Propriedades mecânicas desenvolvidas pelo processo de extrusão são muito precisas, aumentando o ciclo de vida dos produtos.

Desvantagens do Processo de Extrusão

Algumas desvantagens da extrusão:

• O consumo de tempo deste processo é muito alto.
• Custo de instalação na fase inicial também é muito alto.
• A quantidade de força compressiva requerida para o processo de extrusão também é muito alta, e devido a isso o operador precisa garantir que o êmbolo está fixado na prensa apropriadamente.

Conclusão

Isso é tudo sobre o Processo de Extrusão em detalhes.

Espero que ache este artigo interessante.

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