Μηχανές Διέλασης Χρήση στην παραγωγή προφίλ Αλουμινίου

Transcript

1 Μηχανές Διέλασης Χρήση στην παραγωγή προφίλ Αλουμινίου Πτυχιακή Εργασία Παπαναστασίου Γεώργιος Επιβλέπων Καθηγητής : Αναστάσιος Καρκάνης - 1 -

2 Π ε ριεχόμ ενα 1. Ε ισαγω γή 4 2. Ισ τ ορική εξέλιξ η τ ης Εξ ώθησ ης Η Διέλαση ανάλο γ α με τ η ν δι αδι κασ ί α που ακολουθείται Η Υ πέρθερμ η εξώθηση Η Ψυ χρ ός εξώθηση Η Θερμ ή εξ ώθηση Η Διέλαση ανάλο γ α με τον χρ η σιμ οποιού μενο Εξ ο πλι σμ ό Άμ εση εξώθηση Έμμεση εξ ώθηση Υ δρ οστατ ι κή δι έ λασ η Ο δ ηγοί Υδραυ λικών Π ρεσών Ε λαττώματ α Εξ ώθησης Η Διέλαση ανάλο γ α με το επεξ εργαζόμενο Υλικό Μέταλλα Π λαστικό Κ εραμ ικά Η εξ ώθησ η στην επεξ εργασία τροφ ίμων Σ χεδιασμ ός Πρ οφ ί λ Μήτρες Π αρ ασ κευ ή Μήτρας Σ χηματισμ ός Μήτρας Δι αδι κασ ί α γι α την κατ ασκευ ή μ η τρ ών διέλασης

3 1 1. Ρ οή του ημικατε ρ γασμ ένου μ ε τάλλο υ στη Μ ήτρα Δο κιμ ή τ ης μ ή τρ ας και διορθωτι κές επεμβάσ εις γι α τ ην βέλτι στη παραγω γ ή και συ ν τήρησ η τ ης Περιγρ αφ ή της διαδι κασ ίας Δι έ λασης Αλουμινί ου Ανθρώπι νο δυ ναμικό μ ο ν άδ ας διέλασης Αριθμός ατ όμων, επί πε δ ο γνώσεω ν και αρμοδι ότητες Αρμοδι ό τητε ς και γνώ σεις του τεχνολόγου μ η χανο λόγου μ η χαν ι κού

4 1. Εισα γωγή Ε ξώθηση είναι μ ι α δ ι αδι κασ ία που χρ η σιμ ο πο ιείται γ ια τ η δ ημιουργί α αντικε ιμένω ν ε νός σ τ αθερού συ γ χρ ονισμένου προφίλ. Ένα υ λι κό που ω θείτε ή περνά μέσα από τ ο καλού πι από τ η ν ε πι θυμητή δ ι ατομ ή τ ου. Τ α δύ ο β ασ ικά πλεονεκτ ήμ ατα αυτής τ η ς δ ιαδι κασίας σ ε σ χέση με άλλες β ιομ η χανο ποιημ ένες δι αδι κασ ίες είναι η ι καν ότητά της ν α δ ημ ιου ργεί πολύ πολύ πλο κε ς δ ι ατομ ές και υ λικά εργασ ί ας που είναι εύ θραυστα, δ ι ότι τ ο υ λι κό συναντά μ όνο θ λίψ η και δι άτ μ ησ η. Ε πί σ ης τα τ ε λι κά τ μ ήμ ατ α έχουν ένα εξαιρετικό φινίρισμ α επι φ αν είας. Η εξώθησ η μ πορεί ν α ε ί ναι συ νε χής ( θεωρητι κά μ πορεί ν α παρ άγε ι υ λι κό ε π 'αόριστου μ ή κους) ή ημι - συνεχής ( ν α παρ άγε ι δ η λαδή πολλά τ εμ άχι α). Η δι αδ ι κασία της εξ ώθησ ης μ πορεί ν α γί ν ει μ ε το ζεστό ή κρύ ο υ λικό. Η δ ι αδ ικασία αρ χίζει με τ η θέρμ ανση τ ης πρ ώ της ύ λης. Ε ν συ νε χεία φ ορτώ νε τ αι στο δ οχείο τ ης πρέσας. Έν α ανδρ είκε λο τ ο πο θετείται πίσω από τ ο υ λικό γι α ν α τ ο φράξ ει ό που στη συ νέ χεια το σ τ έ λε χος του ε μβόλου πιέζει τ ο υ λικό γ ια ν α τ ο προω θήσει έξω από τ ο καλού πι. Α ρ γό τ ερα στην εξώθηση τ ο προφίλ τ ραβιέται τ ε ντωμένο προκε ιμένου να ι σιώσει. Αν απαι το ύνται καλύτερες ι δι ό τητες τ ότε μ πορεί ν α υ ποστεί θ ερμ ι κή ε πεξ εργασία ή κρύ α

5 Η μικατε ργασμένο Υ λικό Μ ή τρ α Τ ε λι κό Προϊόν 2. Ι στ ορικ ή εξέλιξη της Εξώθηση ς Τ ο 1797, ο J o seph Bramah κατοχύρωσε τ η ν πρώτη δ ιαδι κασία ε ξώθησης γι α το σ ω λήνα μ ο λύβδου μ ε δ ί πλωμα ευρεσιτεχνίας. Κ ατασκεύ ασ ε μια πρέσα ( εικ. 2.1) γ ι α τ ην παραγω γ ή σ ω λή νων συ γ κε κριμ ένης δι αμ έ τρ ου και μ ή κους χω ρίς ενώσεις μ ο λύβδου και άλλων μαλακών μετάλλων. Π εριελάμβανε τ η ν προθέρμ ανσ η το υ μ ετάλλου και έ πε ι τα τ ον καταναγκασμ ό του μ έσω ενός κύ βου μ έσω ε ν ός προσαν ατολισμ ένου προς το χέρι δύ τ η. Ε άν μ ια δύ ναμη ασκούταν σ το μ ικρότερο έ μβολο, αυ τό θα μεταφραζόταν σ ε μ ι α μ εγαλύ τε ρ η δύ ν αμη σ τ ο μεγαλύ τε ρο έ μβολο. Η δι αφορά στις δύ ο δυ ν άμ εις θα ήταν ανάλογη - 5 -

6 προς τη δι αφορά στην περιοχή τ ων δύ ο εμβόλω ν. Σ τ ην πραγμ ατι κότητα ο ι κύ λι ν δρ οι ενεργούν με παρ όμ οιο τρ ό πο, δ η λαδή έ ν ας μοχλός χρησιμ ο ποιείται για να αυ ξήσει τη δύναμη που ασ κείται. Ε ι κό ν α 2.1 Πρέσα Μολύβδου ( Bram ah, 1797) A. Θ άλαμος Τήξ ης B. Έμβολο C. Σ ω λήνας Στήριξ ης D. Σ ω ληνο ειδής Άξονας E. Σ ω λήνας Εξώθησης - 6 -

7 Γ ι α ν α ο δ ηγηθεί το κράμ α λιώνει σ τους 3 27 o C και οι περισσότε ροι τύ ποι κρ αμ άτω ν σε ακόμ α χαμ η λότερη θ ερμ ο κρ ασία, έ τσι ώ στε αυτό το υ λι κό μ πο ρεί ν α σ χημ ατι στε ί με χαμηλά φορ τί α ακόμη και σε 80 o C. Ο υ δρ αυ λι κός τύ πος του έχει πο λλές β ιομ η χανι κές εφ αρμ ογές ακόμ α και σήμερα. Τ ό τε η υ δρ αυ λική εφ αρμοσμένη μηχανική ή τ αν μια σ χε δ όν άγνω στη ε πιστήμ η, ο Bramah μ αζί μ ε τ ον William G eorge A r mstrong ή τ αν από τ ους δύο πρωτοπό ρους σ ε αυτόν τ ον τ ομ έ α. Ως ε κ τού το υ, η δ ι αδι κασ ία ν α ο δηγηθεί το υ λικό ώστε ν α γ ί νε ι η εξώθηση ή τ αν η σημ αντικότερη μ έ χρι το τέ λος τ ου δ έ κατ ου έ ν ατ ου αιώνα. Πο λλά από τ α σ ημ αν τι κά σ τ οιχε ί α τ ης δ ιαδικασίας χρησιμ ο πο ι ο ύνται μέχρι σ ήμ ερα, ωστό σο η δ ι αδι κασ ία αυτή αν απτύ χθηκε κατά τη δ ι άρ κεια αυ τ ής της περιόδου. Ο υ δρ αυ λι κός τύ πος ε ί ν αι ακόμ α γνωστό ς ως τύ πος Bram ah μ ε τ ά από τ ον ε φευ ρέτη του. Ο πρώτος σ χεδιασμ ός μίας κάθ ε της υ δρ αυ λι κ ής δι έ λασης γι α μ ό λυβδο αναπτύ χθηκε από το ν Άγγλο Thom as Burr το ( εικ. 2.2). Εί χε έ να δ ο χείο Α, ένα στέλε χος εξώθησης με έ ν α μ η χανου ργικό ε πίθεμ α πί εσης, έ ν α σ πε ίρωμα, και έ ν α καλού πι Β τ ο ο ποίο ή τ αν σ ε θέση ν α αντικατ ασταθ εί. A. Δ ο χείο B. Μ ή τρ α C. Σ τ έ λε χος εξώθησης D. Σ ω λήνας εξώθησης Ε ι κό ν α 2.2 Πρώτη υ δρ αυ λι κή πρέσα μολύβδου, (Th. Burr, 1820) - 7 -

8 Η Α γγλία έ παιξ ε πρωταγω νι σ τι κό ρόλο σ τ ην εξ ώθησ η καθώς και σ ε πολλούς τομ είς τ η ς εφ αρμοσμένης μ η χανι κής. Χ ρησιμοποιήθ ηκε μ ό λυβδος γ ι α τ η ν δ η μιου ρ γί α σωλήνω ν ύ δρ ευσης. Αγγλι κές εφευ ρέσεις από τ ο δ έ κατ ο ένατο αιώνα είναι και η γέφυρα τω ν καλου πιών ( μ ητ ρών), καθώς και η έμμεση δι αδι κασία εξώθησης. Ο H anson, ο ο ποίος ήδ η από τ ο παρήγαγ ε σωλήνε ς μ ο λύβδου από έ ν α σ τ ερεό ημικατε ρ γασμ ένο κράμ α (billet) μ έσω ε νός ο λοκληρωμένου συ σ τήμ ατος καλουπιού μ ε έ να σ τ αθ ερό επίθεμ α πί εσης που μπορού σε να αντικατ α σταθ εί (ε ικ. 2.3). Ρυθμιζόμενη μήτρα Γέφυρα και Άξονας Γέφυρα Ε ι κό ν α 2.3 Η πρώτη μ ή τρ α με γέφυρα ( I. and C. Han son 1837) - 8 -

9 Ο H ammon ανέ πτυξε τ η θέρμ αν σ η τω ν κομματ ιών που απαρτί ζου ν τ ο ό λο το σύστημ α μ ε φυσικό αέ ριο το Η έναρξ η τ ης η λεκτ ρ οκίνησης ανο ί γει μια ν έ α αγο ρ ά γι α τ ο μ ό λυβ δο ως υ λι κό ε πένδυ σης σ τ η δ ημ ιου ργία καλωδί ου. Ο πρ ώτος τύ πος μ ανδύα καλωδί ου κατ ασκευ άσ τ η κε από το ν Bo r el l το 1879 ό που μ ε την δι έ λασ η δ η μιου ρ γείτε απευ θείας πυρήνας καλωδίου. Η δι αδι κασ ία β ε λτιώθηκε το από τον W erner von S i em en s. Ο Al ex an der Di ck κ ατάφερε ν α αναπτύξει τ η ν δ ιέλαση μ ε την δ η μιου ρ γί α ε πεξ εργασ μένω ν μ ετάλλων τ α ο πο ί α ε ίχαν υψηλό τε ρα σ ημ εία τ ήξ ης. Γι αυτό και θεω ρείται ο πατέρας τ ης δ ιέλασ ης. Το ο Di ck κατοχύρωσε τ η ν πρέσα η ο πο ί α ή τ αν ειδικά κατασκευ ασμένη για παραγ ωγή ράβ δων ορειχάλκου (εικ. 2.4). Ε ι κό ν α 2.4 Η πρώτη πρέσα παρ αγω γ ής Ορείχαλκου ( A. Dick, 1894) D. Σ φ ήνες E. Μ ή τρ α και υποστήριγμ α μ ήτρας F. Α ν τ ικαθιστάμ ενη μήτρα - 9 -

10 Η ι δέα τ ου ήταν να ρ ί χνει υγρό μ ε τ άλλου στο κάθετα προσανατολισμ έ νο δ ο χείο και ν α τ ο αφήσ ει ν α στερεοπο ι ηθ εί. Μετά τ η ν περιστροφή του δ ο χείου σε ο ριζόντια θ έση, το πρ οϊόν εξωθού ν τ αν μ ε την αρχική του θ ερμ ό τητα μέσω τ ης μ ήτρας F, η πί εση τ ου νε ρού έ σ πρ ω χνε απευ θείας τ ο σ τέ λεχος πρ ος τ α εμ πρός. Ε πί σης είχε έ να ε πίθεμ α πίεσης που προστατευ όταν από τ η ν θερμό τ ητα τ ου ημ ι κατ εργασμένου κρ άμ ατος ( b illet ) και εμ πόδιζ ε την αν άποδη εξώθησ η του μ ετάλλο υ. Η μ ήτρα και η υ ποστήριξ ή τ ης, E, ή τ αν σφραγι σμ έν ες από δύο σφήνες, D. Αυ τές άνοιγαν σ το τέ λο ς τ ης δι αδ ι κασίας τ ης εξ ώθησης, η μ ή τρ α απελευθερωνόταν και η εξ αέρωση γι ν όταν μ ε τ η ν απο μ άκρυ νσ η του σ τ ε λέ χου ς. Ε ι κό ν α 2.5 Υδρ αυ λι κή Πρέσα Δι έ λασ ης (1895) Ε πειδή το δοχείο ήταν από χυτοσίδηρο ή από χάλυβα έ τε ι νε ν α ρ αγί σει σ τ ο πλαίσιο από τ ις θ ερμ ο κρ ασίες που αναπτύσσονταν, αναπτύ χθηκε έ τ σι ένα δ ο χε ίο από χύτευση ε ν ός καυ τού μ ε τάλλου που πολυχρησιμοποιήθ ηκε το Ωσ τό σο οι μεμ ονωμένοι κύλι ν δρ οι απλά ή τ αν απλώς μονωμένοι από σκόνη γρ αφ ίτη και βόρακα

11 Τ ο Al ex ander D i ck κατο χυ ρώνε ι τ ο πρώτο ο λο κληρωμένο σύ στημ α μ ή τρ ας παίρνο ν τ ας δίπλωμα ευ ρεσιτε χν ί ας (εικ. 2.6). Ε ι κό ν α 2.6 Η πρώτη μ ή τρ α με γέφυρα ( A. Dick, 1897) Η κατασ κευή πρεσών εξ ώθησ ης μ ε ικανότητες 7ΜΝ ε νε ρ γο ποιεί τ ην χρησιμ ο ποίηση μεγαλύτερων ημ ικατε ρ γασμ ένων κομματ ιών κρ άμ ατος δ ί νο ν τ ας έτσι τ η δυ ν ατ ό τητα οικονομικότερης παραγω γής. Η υ δρ αυ λι κή πρέσα νερού τ ροφοδοτείτε από μ ι α πίεση ν ερού ό που τ ο σύ στημ ά της αποτελείται από αν τ λίες και συσσωρευτές. Το ζεστό ημ ικατεργασμ ένο κράμ α φορτωνόταν μ ε τ α χέρια μ ε λαβ ίδες. Μ ε τ α χέρια και μ ε λαβ ίδες γ ι νό τ αν και ο έ λεγχος της ακολουθίας τ ης δι αδι κασ ί ας τ ης εξώθησης ό πως και η αντιμ ετώ πιση τω ν παρ αγόμενων κομματι ών. Ο ι ρ αγδαί ες εξ ε λίξ εις σ τι ς αρ χές τ ο υ εικο στού αι ώνα ε ί χε ως αποτέλεσμα τ η ν αντικατάσταση τ ης διαδικασ ία ς εξώθησης τ ε λε ίως από

12 τ η ν προηγούμενη πρότυ π η δι αδι κασ ί α γ ι α τ η ν παρ αγ ω γ ή ρ άβ δω ν. Π ε ρισσότερες από 2 00 πρ έσες δι έλασης, ως ε πί τ ο πλείστο ν για ο ρείχαλκο, ε ί χαν ή δ η κατασ κευ ασ τεί από το ( κυρίως από τ ην Γ ερμ ανι κή ε ταιρεία K r u pp - G ruson). Ω σ τ όσο, ακόμ η και τ μήμ ατα χάλυβα είχαν εξωθηθεί από το Σ τ η δ ε καε τί α τ ου , η εμ πε ιρία έδειξε ό τ ι η ομοκεντρικότητα τ ων ε σωτε ρικώ ν και εξωτερικών τ οίχων το υ σ ω λήνα ή τ αν καλύτε ρα γι α τους τ ύ πους τ ων κάθετω ν υ δρ αυ λικώ ν πρ εσών, ε πειδή είχαν τ η ν ευνοϊκή ε πίδρ ασ η τ ης β αρύτητας. Ο άξ ο ν ας ή ταν βιδωμένος στο σ τ έ λε χο ς και τ ο δ ι ατρυ πούσαν ημικατεργασ μένα κομμ άτια κράμ ατ ος. Σ τη δ ε καετία του , πο λλές κάθετες πρ έσες κατ ασ κευ άσ τ η καν ( από τ ις ε ταιρείες S chloem ann και H yd r aulik), αλλά τ ώρα με ανεξ άρ τ ητ η κίνησ η τω ν αξόνων και αυ τόμ ατη λε ιτουργί α γ ι α τ η ν παρ αγω γή χαλκού και ο ρειχάλκου σωλήνα. Η κατασκευ ή τ ω ν κάθ ε τω ν πρ εσών σ τ αμ άτησε περίπου το 1 965, όταν κατέ στη δ υ ν ατ ό ν α β ελτιώσου ν τ ην ε υθυ γρ άμμιση τ ου κεντρικού τύ που πρέσας, την καθ ο δήγησ η του δ ο χείου, τ ο σ τέ λεχο ς, και τ ους άξονες σ ε τ έτοιο β αθμ ό που σωλήνες με ε παρκή ο μοκε ν τρ ι κό τ η τ α παρ ή χθ η σ αν σ ε ο ριζό ν τι ες πρέ σ ες. Π αρ ά τις υψηλέ ς κυ κλι κές ταχύτητε ς, με τ ης πρ έσες μέγι στης χωρητι κότητας 1 6 Μ Ν δεν είχαν την απαιτού μενη δύ ν αμ η γι α τ ην ε πεξεργασία μεγάλων η μικατε ργασμένω ν κομματ ιών πρώτης ύ λης. Γύ ρω σ το 1933, η κάθετη μ η χαν ι κή πρέσα κατοχυ ρώθηκε με δ ί πλωμα ε υρε σιτε χνί ας από τ ο ν S inger ό που και άρ χι σε η μ αζική παρ αγω γή χαλυβδοσωλήνων. Ο ι ε ν λό γω κάθετες πρέσες σωλήνων με τις πολλές δ ι αδρομές τ ου εμ βόλου αν ά λεπτ ό γι α τ η μ αζική παραγω γή χαλυβδοσωλήνω ν έ χου ν αν τ ικατασ τ αθ εί σε μεγάλο β αθμ ό από κυλι όμενες δι εργασίες που λειτουργούν πι ο οικονομ ι κά και με υψηλό τ ερη παραγ ωγικότητα. Δ ο χεία τ α ο πο ί α παράγο ν τ αν γι α μ ε γάλο χρονι κό δ ι άσ τημα ως μ ονάδες πολλαπλών κομματι ών τ α ο ποία δεν ε ί χαν υ ποστεί καμιά δι ορθωτι κή παρέμβαση μ πορούσαν να λε ιτουργήσουν μόνο σε συ γ κεκριμένες πιέσεις ε ξώθησης τ ης τ άξης τω ν 300 N /mm 2. Ή τ αν μόνο η ε ισαγω γ ή των προεντε τ αμ ένων δοχείων τ α ο ποία αποτελού ν τ αν από δύ ο ή τρ ία κομμάτ ι α που ε πέ τρ εψ αν υψηλό τε ρες πιέσεις εξώθησης. Κ ι ν ητά δοχεία ε ν εργο ποιούσαν τ η φ ό ρτωση του η μικατεργασ μένου κράματος όμ ως η απόρριψ η τ ου έ πρ ε πε ν α β ε λτ ιωθεί. Η εισαγωγή της η λεκτρικής θ έρμ ανσ ης τ ω ν δ ο χείων ( ανθ ε κτ ικότητα και αργότερα ε παγω γή θ έρμ ανσ η ) τ ο αντικατέστησε την ή δ η χρησιμ ο πο ιήσιμ η κατ ά τ ο παρελθ όν αερίου ή θ έ ρμ αν σ ης άνθρακα και ε πέτρεψ ε την μεταποίηση τ ου αλουμινίου (ε ικ. 2.7)

13 Ε ι κό ν α 2.7 Το πρώτο ηλεκτρικό δοχείο μ ε επαγ ωγή θερμότητας 1933 Η τ αχεία ε πέκτ αση τ η ς τ ε χν ο λο γί ας της εξώθησης από το ο δήγησε σ ε εντατι κή έ ρευ να τ ω ν θ εω ριών περί δι αδι κασ ίας τ ης ρ ο ής και τ ης τ ε χνο λογίας της παρ αμ όρφωση ς. Αυτά ο δ ή γ ησ αν σ ε ν έες ε ξελί ξεις σ την κατασκευ ή πρέσας και στον τεχν ο λο γικό εξ ο πλι σμό. Γ ι α μεγάλο χρονικό δι άστημ α αποτε λούσε πάγι α πρ ακτική γ ι α τ ο ν σ χεδιασμ ό κάθ ε πρέσας η κάλυψη τ ων αναγκώ ν τ ης εφ αρ μογής και του πελάτη. Γύρω σ το , πο λλαπλώ ν ε ι δώ ν πρ έσες εξώθ ησ ης που θ α μ πορούσαν ν α είχαν χρησ ιμοποιηθ εί παγκοσμίως αναπτ ύ χθ η καν στην Ε υρώπη. Π αρά τ ο γ εγονός ότι η Al can έχει ε πεξ εργασ τε ί αλουμίνιο σε ο ριζό ν τι α πρέσα από το 1918, η ε πανάσ τ ασ η τ ης δ ι έ λασ ης αλουμινίου ήρθε με την κατασκευ ή αε ρόπλο ιων και αεροσκαφώ ν. Λόγο τ ης δυσκο λίας ε ξαγω γ ής υψηλής αν το χής κραμ άτω ν αλουμινί ου η δι έ λασ η αν απτύ χθηκε τ η

14 δ ε καε τ ία του ( αλουμινί ου, χαλκού και προϊόντω ν μεγάλων δ ι ατομ ών που απαιτού σ αν ισχυ ρές πρ έσες ). Η μ ε γ αλύτερη πρ έσα δ ιέλασ ης που κατ ασκευ άστηκε μ έ χρι το είχε μ ια δύ ν αμ η του τ ύ που 1 25 MN. Γύρω σ το , η πρ ο - συ ν αρ μολογημ ένη πρέσα κρ ουστι κού τ ύ που μ ε άμ εση μ εταβλη τ ή ρ οή λαδιού ( το ποθετημένη πάνω από τ ην πρέσα), και με ο λισθαί νο ν καλού πι ή περιστρεφ όμ ενο γ ι α τ ην τ αχεία αλλαγή τ ου, αναπτύχθηκε στις Η ν ωμένες Πο λιτείες. Αυ τό ε πέτρεπε να αναπτυ χθού ν ο ι σύ ντομ οι νεκροί κύκλο ι. Αυ τές οι πρέσες γι α τ α κράμ ατα αλουμινίου κατασκευ άζονται μ ε φορτί α πρ εσών 1 0 μ ε 3 0 MN. Έδ ωσαν τ η β έ λτ ιστη παραγω γ ή σε συ ν δυ ασμ ό μ ε έ να υ ψηλής τ αχύ τ ητας φ ούρνο ημικατεργασ μένων κομματ ιών κράματο ς μ προστά από τ η ν πρ έσα και ε νό ς συστήμ ατος χειρισμ ού με μ η χάν η μ α τ εντώματος και πριόνι γ ι α τ ο πρ οφ ί λ μετά τ ην πρέσα. Πρ οφ ί λ αλουμινίου γι α παράθυρα και πατ ζούρια θ α μ πο ρού σαν σ τ η συ νέ χε ι α ν α παρ αχθού ν οικονομικό τ ερα. Φούρνος προθέρμανσης πρώτης ύλης Πριόνι ζεστής κοπής Τανυστικό Σύστημα έλξης προφίλ Φούρνος Τεχνητής Γήρανσης Πρέσα Σύστημα στοίβαξης προφίλ Ε ι κό ν α 2.8 Ολοκληρ ωμένη ε γκατάσ τ ασ η διέλασης αλουμινίου Α ν και τ α πειράματα από τ ο ν R. G enders (1 921, σ την Α γ γ λί α) σ ε έ μμεση εξ ώθησ η οδήγησ ε σ τ η ν κατ ασ κευ ή αυτών τ ων πρεσών από το , η ε πανάσ τ ασ η της δι αδι κασ ίας αυτής ήρ θε με τ ην έμμεση ε ξώθηση σύρμ α ο ρειχ άλκου από τ ην ( H yd r aulik Co.). Η εξ έ λιξ η τ ων σ χεδίων και η ανάγ κη ν α εξωθηθεί ακόμα και τ ο πιο δύσκολο κρ άμ α

15 αλου μινί ου εξ ασφάλισε τ η ν αυξανό μενη εφ αρμ ογή τ η ς παρ ούσας δ ι αδι κασ ίας, τ ης έ μμεσης εξώθησης. Α ντίθετα, η διαδικασ ία της υ δρ οστατ ι κής εξώθησης πέτυ χε μόνο σε πολύ εξειδικευμένες εφ αρ μογές, παρά τ ις ε κτε τ αμ ένες έρευ νες και τις πολυ άρ ιθμ ες δ ημοσιεύσεις. Ένα παράδειγμα είναι η εξώθησ η σύνθε τω ν υλι κώ ν. 3. Η Διέ λα ση ανάλογα με τη ν δια δικασία που ακολουθε ίται 3. 1 Υπέρθερμη ε ξώθηση Η Υ πέρθερμη εξώθηση γί νε τ αι σ ε υψηλή θ ερμ οκρασ ία για τ η δι ατήρηση τ ου υ λικού από τ η σ κλήρυνση και ν α καταστεί ευ κο λότερη η ώ θ ησ η του υ λι κού μέσω του καλου πιού. Οι περισσότε ρ ες ζε στές εξ ωθήσεις γί ν ονται σ ε οριζό ν τι ες υ δρ αυ λι κές πρέσες, που κυμαί νο ν ται από 250 έω ς τ ό νου ς. Πι έσεις μ εταξύ 3 0 και 7 00 M Pa ( 4400 psi σε ), ως εκ τ ού του απαι τ είται λίπανσ η, η ο ποία μπορεί να ε ί ναι λάδι ή γρ αφ ί της γι α χαμηλό τε ρες θ ερμοκρασ ίες εξ ώθησ ης ή πο ύδρα γι α τ η ν υψηλό τε ρη θ ερμ ο κρ ασία εξ ώθησης. Τ ο μεγαλύ τε ρο μειονέ κτημ α της δι α δ ι κασίας αυτής είναι τ ο κόστος γι α τ α μ η χαν ήμ ατα και τ ην συ ν τήρησ η τους(εικ ). Ε ι κό ν α Πρέσα Υπέρθερμ ης εξ ώθησης

16 Θ ε ρμοκρασία καυ τής εξώθησ ης γι α διάφορα μέταλλα Υ λικό Θ ε ρμοκρασία [ C ( F)] Μ αγνήσιο ( ) Α λουμίνιο ( ) Χ αλκός ( ) Χ άλυβα ( ) Τ ι τ αν ίου ( ) Ν ι κέλιο ( ) Π υρίμ αχα κράμ ατα (4000) Η δ ι αδ ι κασία τ ης εξώθησ ης ε ί ναι γε νικά ο ι κο νομ ι κ ή κατά τ η ν παρ αγω γ ή μ εταξύ τω ν δι αφ όρων κιλώ ν και πολλών τ ό νω ν, αν άλογα μ ε τ ο υ λι κό που εξωθείτε (ε ι κ ). Ε ι κό ν α Προφ ίλ Αλουμινί ου Υ πέρθερμ ης Εξώθησ ης

17 3. 2 Η Ψυχρ ό ς εξώθηση Η Ψυ χρ ός εξώθηση γ ί νε τ αι σ ε θ ερμ ο κρ ασία δωματί ου ή κοντά σ ε αυ τήν. Τ α πλεονεκτ ήμ ατα αυτής της εξ ώθησ ης αντί τ ης υ πέρθερμ ης είναι η έ λλειψ η τ ης οξ είδω σ ης, υψηλότερη αντοχή που ο φείλεται σ τ η ν κρύα ε ρ γασία, πι ο μ ι κρές ανο χέ ς, καλή ε πιφ άνε ι α, και υψηλές τ αχύ τ ητες δ ι έ λασης, ε άν τ ο υ λι κό υ πόκε ι ται σε σύ ν τομ η θέρμ ανσ η. Υ λικά που συ ν ηθ ί ζο ν τ αι ν α χρησιμοποιού νται σε ψυχρή δι έ λασ η είναι: ο μ ό λυβδος, ο κασσίτερος, τ ο αλουμίνιο, ο χαλκός, το ζιρκό ν ιο, τ ο τ ι τ άν ιο, τ ο μ ο λυβδαίνι ο, το βηρύ λλι ο, τ ο β ανάδι ο, το ν ιόβιο, και ο χάλυβας. Ε ι κό ν α 3.2 Πρέσα Ψυ χρής εξώθησης Π αραδείγμ ατα πρ οϊόντω ν που παρ άγο νται από αυτή τ η δ ιαδικασ ία είναι: πτυσσόμ ενοι σ ωλήνες, περιπτ ώσεις πυροσβεστήρων, κύ λινδρ οι αμορτισέρ, έμβολα αυτο κι ν ή του, και ημ ιτελή εργαλεία

18 3. 3 Η Θερμή εξώθη ση Η Θ ερμ ή εξώθησ η γ ίνεται υψηλοτέ ρα από τ η θερμ οκρασία δωματίου, αλλά κάτω από τη θ ερμοκρ ασία κρυσταλλοποίησης το υ υ λι κού, οι θ ερμ ο κρ ασίες κυ μαίνονται από 800 μ ε F (4 24 μ ε 975 C ). Σ υνήθως χρ ησ ιμοπο ιείται γ ια ν α ε πιτευ χθ εί η σωστή ι σορροπί α τ ων δ υνάμ εω ν που απαι τ ούνται, τ ην ο λκιμ ότητα και τ ις τελικές ιδιότητες ε ξώθησης. Ε ι κό ν α 3.3 Πρέσα Θερμ ής εξώθησης 4. Η Διέ λα ση ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο Εξοπ λ ισμό Υ πάρχου ν πο λλές δ ι αφ ορετικές παρ αλλαγές του ε ξοπλισμού δ ιέλασης. Α υτές διαφέρου ν λό γ ω τε σσάρ ων βασι κών χαρακτηρ ιστι κώ ν: 1. Κ ί νηση της εξώθησ ης σε σ χέ ση μ ε το έμβολο. Α ν τ ο καλού πι κρατε ίται σ ε σ τ άση και τ ο έμ βολο κι ν είται προς τ ην κατεύ θυνση αυ τ ή ο ν ομ άζε τ αι "άμ εση εξ ώθησ η ". Α ν τ ο έμ βολο δι ατηρείται ακίνητο και το

19 καλού πι κινείται πρ ος τ ο έμβολο τ ό τε η δι αδ ι κασία ο ν ομάζεται "έμμεση ε ξώθηση". 2. Η θέση της πρ έσας, κάθετα ή οριζό ν τι α. 3. Ο τύ πο ς της, είτε υ δρ αυ λι κά ε ίτε μηχανικά. 4. Το ε ίδος τ ου φορτίου που ε φαρμ ό ζε τ αι, είτε συμβατικά ε ίτε υ δρ οστατ ι κά. Μ ί α ή δύ ο μονάδες, που κι νού ν τ αι μ ε η λεκ τρικό κινητήρ α, ή έ να έ μβολο, καθοδηγείται από υ δρ αυ λική πίεση (συ χνά χρησιμοποιούνται γ ι α τ ον χάλυ β α και κράματ α τ ιτανί ου ), πίεση λαδι ού ( γι α τ ο αλουμίνιο), ή σ ε άλλες εξ ειδικευ μένες δ ιαδικασίες, ό πως κύ λι ν δροι μ έσα σε έ να δ ι άτρ η το τύ μ πανο γ ι α τ η ν παραγ ωγ ή πολλών τ αυτόχρ ο νω ν ρ οώ ν υ λικού Άμεση εξώθηση Η Άμ εση εξώθηση, είναι γνωστή ω ς ε ξώθηση πρ ος τ α εμ πρός, είναι η πιο συ ν ηθ ισμ ένη δι αδι κασία εξ ώθησ ης (ε ι κ. 4.1). Λειτο υργε ί με την τ ο ποθέτησ η τω ν ημικατε ργασμένω ν κομματι ών πρ ώτης ύ λη ς σε ένα βαρύ δ ο χείο. Το ημ ικατεργασ μένο κομμάτι ω θείται δ ι α μέσου τ ου καλου πιού από έ ν α έμ βολο. Υπάρχει ένας ψεύ τικος φραγμός μεταξύ του εμβόλου και ημικατε ρ γασμένου κομματ ιού για ν α δι αχωρίζονται. Τ ο μεγάλο μ ειονέκτ ημ α αυ τ ής τ η ς δι αδι κασ ί ας είναι ό τι η δύ ν αμ η που απαι τε ίται γ ι α ν α ε ξάγετε τ ο ημικατε ργασμένο κομ μάτι πρώτης ύ λης είναι μ εγαλύ τε ρ η από αυτή που χρειάζεται από τ ην έμμεση δι αδι κασ ία ε ξώθησης, λό γω τω ν δυνάμ εω ν τρ ιβής που αναπτύσσονται από τ ην ανάγκη ν α δι ασχίσει το ημικατε ρ γασμ έ νο κομ μ άτ ι κατά μ ή κος το δ ο χείο. Εξαιτί ας αυ τού απαι τ είται ν α αναπτυ χθεί η μ εγαλύτερη δύ ν αμη κατά τ η ν έ ν αρξ η της δι αδι κασ ί ας και σ ι γ ά -σιγά ν α μειώνεται, έως ότου τ ο ημ ι κατεργασμ ένο κομμάτι εξ αντληθ εί ( απορροφ ηθ εί ). Σ τ ο τέ λος του κομματ ιού η δύ ν αμ η αυξάν ε τε σ ημ αν τ ι κά, δι ότι τ ο ημ ικατεργασμ ένο κράμ α είναι λεπτό και τ ο υ λι κό πρ έ πει ν α ρέει ακτινωτά προς τ ην έξ οδο τ ου καλου πι ού

20 Η μικατε ργασμένο κομμάτ ι πρώτης ύ λη ς Χ ι τώ νι ο Δ ο χείου Δ ο χείο Μ ή τρ α Σ τ έ λε χος Ε μβόλου Υ ποστήριγμ α Μ ή τρ ας Δ ι έ λασ η Κ ομμάτι χάλυβα που ε μ πο δί ζει την δι αρροή τ ου μετάλλου Ε ι κό ν α 4.1 Διαδ ι κασ ί α Άμ εσης εξώθησης 4. 2 Έμ μεση εξώθη ση Σ τ η ν έμμεση ε ξώθηση, γ νωστό και ως πρ ος τ α πίσω δι έλα ση (ε ι κ. 4.2), τ ο ημ ι κατεργασμ ένο κομμάτι πρώτης ύ λης και τ ο δ ο χε ίο κινούνται μ αζί, ε ν ώ το καλού πι ε ί ν αι ακίνητο. Τ ο καλού πι συ γ κρ ατε ί ται από έ να "στέλε χος " τ ο ο ποίο πρέπει ν α είναι μεγαλύ τε ρο από τ ο μ ή κος του δ ο χείου. Τ ο μ έγιστο μ ή κος της εξώθησ ης υ παγ ορε ύεται τ ε λικά από τη δ ύναμ η της κολό ν ας του σ τ ε λέ χου ς. Επειδή η πρ ώτη ύ λη κινε ίτε με το δ ο χείο εξαλείφονται έτσι οι δυ ν άμ εις τρ ιβής

21 Χ ι τώ νι ο Δοχείου Η μικατε ργασμένο κομμάτ ι πρώτης ύ λη ς Σ τ έ λε χος Ε μβόλου Υ ποστήριγμ α Μ ή τρ ας Δ ί σ κος Υ ποστήριξ ης Δ ο χείο Δ ι έ λασ η Μ ή τρ α Ε ι κό ν α 4.2 Διαδ ι κασ ί α Έμμεσης εξ ώθησ ης Α υ τό οδηγεί στ α εξής π λεον εκτήματα σε σχ έ ση με τη ν Άμεση Εξώ θη ση : 1) Σ ε μ είωση τ ης τριβής από 2 5 % έω ς 30%, τ ο ο ποίο ε πι τρ έ πε ι τ ην δ ι έ λαση μεγαλύτερων ημικατε ργασμένων κομματι ών, τ ην αύξηση τ η ς ταχύ τ η τας, καθώς και σ την αυξημ ένη ι κανό τ η τ α ν α ε ξωθού νται πρ οφ ί λ μ ικρότερων δ ιατομών. 2) Υ πάρχε ι μικρότε ρη τ άση ν α ρ αγ ίσει τ ο πρ οφίλ που ε ξωθείται ε πειδή δεν σχημ ατ ίζεται καμία θερμ ότητα από την τριβή. 3) Τ ο δοχε ίο θα δι αρκέ σει περισσότε ρο λό γ ω λι γ ότερης φθοράς. 4) Τ ο ημικατε ργασμένο κομμάτι πρώτης ύ λης χρ ησ ιμ ο πο ιείται περισσότερο ομοιόμ ορφ α τ όσο ώστε τα ε λαττώματ α τ ης ε ξ ώθησης και ο ι χονδρ οειδείς κόκκο ι στις περιφερειακές ζώ νες ε ίναι ό σο τ ο δ υνατό ν λι γό τε ρες

22 Τ α μειονεκτήματα τ ης Έμμεση ς σε σχέση με τ ην Άμεση Εξώθη ση ε ίναι: 1) Α καθαρ σίες και ατέ λειες σ την ε πιφ άνε ι α τω ν κομματι ών πρώτης ύ λης ε πη ρεάζουν τ η ν ε πι φάνεια τ η ς δ ιέλαση ς. Α υ τά τ α ε λαττώματα κατ αστρέφου ν τ ο πρ οφίλ, αν πρέπει ν α ανο δ ιωθεί ή αν απαιτε ίται καλαίσθητη ε πιφάνεια. Πρ ο κε ιμένου ν α απαλλαγούμε από αυτά, το η μικατ εργασμ ένο κο μμάτ ι μ πορεί ν α β ουρτσ ιστε ί, δ η λαδή καθαρ ί ζο ν ται πριν χρησ ιμοποιηθ ούν μ η χαν ι κά ή χημικά. 2) Η δ ι αδ ι κασία τ ης έμμεσης εξ ώθησης δεν ε ί ν αι τό σο ε υέλικτη ε πειδή η δ ιατομ ή περιορίζεται από τ ο μ έγιστο μ έγεθος του σ τ ε λέ χου ς. Ε ι κό ν α 4.2 Διαδ ι κασ ί α Εξώθησης: ( a ) Ά μεση (b ) Έμμεση 1. Ε ξώθηση 2. Μ ή τρ α

23 3. Μ πιγέ τ α 4. Κ ομμάτι χάλυβα που εμ ποδίζει την δ ι αρ ροή μετάλλου 5. Δ ο χείο 6. Σ τ έ λε χος 7. Κ ομμάτι χάλυβα που εμ ποδίζει την δ ι αρ ροή μετάλλου, μ αζί με τη μ ή τρ α 8. Ε ρ γ αλείο σφ ράγισης 4. 3 Υδρ ο στα τ ική διέλαση Σ τ η ν υ δρ οστατ ι κή δ ι αδι κασ ί α εξ ώθησ ης τ ο ημικατε ργασ μένο κομμάτι πρώτης ύ λης πε ριβάλλεται πλήρ ως από ένα υ γρ ό υ πό πίεση, ε κτός και αν τ ο κομμάτι εφ άπτεται μ ε τ ο καλού πι. Αυτή η δ ι αδ ι κασία μ πο ρεί να γ ί νε ι υ πέρθερμ η, ζεστή ή κρύ α, όμ ως η θ ερμ ο κρ ασ ί α είναι περιορισμένη από τ η σ τ αθ ερότητα τ ου υ γρού που χρησιμ ο ποιείται. Η δ ι αδ ι κασία πρέπε ι ν α πρ αγμ ατο ποιείται σ ε σ φ ρ αγι σμένο κύ λινδρ ο γ ια ν α συ γ κρ ατεί τ η ν υδροστατι κή πίεση στο μ έσο. Μ ή τρ α Σ τ ε γνωτικο ί Δ ακτύ λιο ι Σ τ έ λε χος εμβόλου που ασ κεί πί εση Ρ ευστό Δ ι έ λασ η Δ ο χείο Υ ποστήριγμ α Μ ή τρ ας Ε ι κό ν α 4.3 Διαδ ι κασ ί α Υ δροστατικής Διέλασ ης

24 Τ ο υγρό μ πο ρεί να είναι υ πό πίεση μ ε δύο τρόπους : 1) Σ τ αθερό ρυθμό εξώθησ ης : Τ ο σ τέ λεχος τ ου εμ βόλου χρησιμοποιείται για να ασκήσει πίεση τ ου υ γρ ού μ έσα στο δοχείο. 2) Σ τ αθερή πίεση εξ ώθησης : Η αν τ λί α χρ η σιμ ο πο ιείται, ενδεχομένως γ ι α ε νίσχυ σ η της πίεσης, γ ι α ν α ασ κήσει πίεση σ το υγρό, το ο ποίο σ τ η συ νέ χε ι α δι ο χετεύ εται στο δοχείο. Τ α π λε ονεκτήματα αυτή ς τη ς διαδικασία ς ε ίναι : 1) Δ ε ν υ πάρχει τ ριβή μ εταξύ τ ου δοχε ίου και τ ου ημικατε ργασμ ένου κομματ ιού πρώτης ύ λης έ τσ ι μ ειώνο ν τ αι ο ι απαι τ ήσ εις ι σ χύος. Α υτό ε πι τρ έ πε ι σε τ ε λική ανάλυση μ εγαλύ τε ρες τ αχύ τητες και χαμηλό τε ρες θερμ οκρασίες κρ άμ ατος. 2) Σ υνήθως η ο λκιμ ότητα τ ου υ λι κού αυξάνε ι όταν εφ αρ μόζο ν τ αι υψηλέ ς πι έσεις. 3) Μ ι α ακόμ α ροή του υλι κού. 4) Μ ε γ άλα κομμάτι α πρώτης ύ λη ς και μ εγάλων δ ιατομών καλούπι α μ πορούν να εξ ωθηθούν. 5) Δ ε ν αφήνει κατάλοιπα πρ ώτης ύ λη ς στα τοιχώματα τ ου δοχείου. Τ α μειονεκτήματα είν αι : 1) Τ α η μικατε ργασμένα κομμάτι α πρ ώτης ύ λη ς πρέπει ν α προετοιμ άζο ν τ αι από το έ ν α κω νι κό άκρο τ ους γι α ν α τ αι ριάζει με τ η γ ω νί α εισόδου τ ο υ καλου πιού. Αυ τό ε ί ν αι που χρειάζο ν τ αι γ ια ν α ε πι σφραγί σου ν τ η ν αρ χή τ ου κύ κλο υ. Σ υνήθ ως τ ο σύνολο τω ν κομματ ιών αυ τώ ν πρ έ πε ι ν α κατ εργασθού ν γ ια τ ην εξ άλειψη τυ χό ν ε λαττωμάτω ν στην επιφάνε ι α

25 2) Π ου τ ο υ γ ρό υ πό υ ψηλή πίεση μ πο ρεί ν α κάνε ι τ α πράγματα δ ύσκο λα. Εικόνα Υδροστατική διέλαση 1. Διέλαση 2. Μήτρα 3. Επισφράγιση 4. Μπιγέτα 5. Δοχείο 6. Στέλεχος 7. Υδροστατικό μέσο Άμεση Εξώθηση Έμμεση Εξώθηση Υδροστατική Διέλαση Ισχύς Μετατόπιση Εμβόλου Ε ι κό ν α Γ ρ αφική απε ι κό νι ση των δυ ν άμεων που απαιτο ύνται από τ ις διάφορες διαδ ι κασίες Εξ ώθησ η

26 5.Ο δηγοί Υδραυλικών Πρεσώ ν Ο ι περισσότε ρες σ ύ γχρονες άμ εσες ή έμμεσες πρ έσες δι έ λασ ης καθοδηγού ν τ αι υ δρ αυ λικά, αλλά υ πάρχουν κάποιες μικρές μ η χαν ι κές πρέσες που εξ ακολουθού ν ν α χρ η σιμ ο πο ιού νται. Α πό τ ις υ δρ αυ λικές πρέσες υ πάρχου ν δ ύο τύ ποι: η άμεση πρ έσα με ο δ ηγό λαδιού και η πρέσα με οδηγό συσσωρευ τ ή νε ρού. Η άμ εση με οδηγό λαδιού είναι η πιο κοινή ε πειδή είναι αξιόπι στη και ανθεκτική. Μ πο ρεί ν α αποδώσε ι πάνω από 3 5 MPa ( 5000 psi). Κ αλύπτ ου ν σ τ αθ ερή πίεση καθ 'όλο τ ο μήκος του η μικατεργασ μένου κομματ ιού πρ ώτης ύ λης. Τ ο μειονέ κτ η μ α είναι ό τι είναι αρ γ ή, εξωθεί προφ ί λ μ εταξύ 50 και 200 mm / s. Η πρέσα μ ε ο δηγό συ σσωρευ τ ή ν ερού ε ίναι πιο ακριβή και μεγαλύ τ ε ρη σ ε μέγε θος από τ η ν άμεση πρ έσα με οδηγό λαδι ού, καθώς χάνει περίπου τ ο 1 0% τ ης πίεσης, αλλά ε ί ναι πολύ πιο γρ ή γο ρ η, εξωθεί προφ ί λ έως mm / s. Εξ αι τί ας αυ τ ής τ ης τ αχύ τ ητας χρ η σιμ ο πο ιούνται γι α την ε ξώθηση χάλυ β α. Χ ρ ησ ιμοποιού νται ε πίσης γ ια τ α υ λι κά που πρ έ πε ι να θ ερμ ανθ ού ν σε πο λύ υψηλές θερμοκρασ ίες, για λό γ ους ασφ αλείας. Υ δ ροστατι κή πρέσα δ ιέλασης χρ ησ ιμ ο πο ιεί συ νήθως καστο ρέλαιο σε πίεση μέχρ ι τ α MP a. Τ ο κασ τορέλαι ο χρ ησ ιμ ο ποιείται γι ατί έ χε ι καλή ολισθηρ ότητα και ιδιότητες υ ψηλή ς πίεσης. 6. Ελαττώματα Εξώθησης 1) Ε πιφ ανε ι ακές ρωγμές - Ό τ αν η ε πιφ άνε ι α τ ης εξ ώθησ ης χω ρίζεται. Α υτό πρ ο καλείται συ χνά από τη θερμ ο κρ ασ ί α τ ης δ ιέλασης, τ η ν τ ρ ιβή ή από τ η ν υψηλή τ αχύ τ ητα δι έ λασ ης. Μ πορεί επίσης ν α συ μβεί σ ε χαμ η λότερες θερμοκρ ασίες, αν το προϊ ό ν ε ξώθησης προσωρινά κο λλήσ ει στο ημικατε ρ γασμ ένο κομμάτ ι που χρησιμ ο ποιείται ως πρώτη ύ λη. 2) Ένας αγ ωγός - Έν α υ πόδειγμ α ρ ο ής πο υ αντλε ί τα οξ είδια και τις ακαθαρ σίες από την ε πι φ άν εια σ τ ο κέ ν τρ ο τ ου πρ οϊόντο ς. Αυτό προκαλε ίται συ χν ά από υψηλές τριβές ή ψύξη τω ν εξωτερικών περιοχώ ν του κομ ματιού της πρώτης ύλης. 3) Ε σωτερικές ρωγμ ές - Ό τ αν τ ο κέντρο τ ης εξ ώθησ ης αν απτύ σσει ρ ωγμές ή κενά. Αυ τές οι ρωγμ ές απο δ ίδονται σε μία κατάσταση

27 υ δρ οστατ ι κής καταπόνησ ης εφελκυσμού κατά τ η ν κεντρ ι κή γ ρ αμμή στη ζώ ν η παραμ όρφ ωσης του καλου πιού. 7. Η Διέ λα ση ανάλογα με το ε πεξεργαζόμενο Υλικ ό 7. 1 Μέ τα λλα Μέτα λλα π ου λαμβάνον τα ι μ ε εξώ θη ση συν ήθω ς π εριλαμβάνουν : 1) Τ ο Α λουμίνιο είναι το πι ο συχνό υ λικό ε ξώθησ ης. Τ ο α λου μ ί νιο μ πορεί ν α εξωθηθεί ζ εστό ή κρύο. Αν είναι ζ εστή εξώθηση τ ό τε θ ερμ αίνεται στους έως 1100 F ( έ ως 600 C ). Π αραδείγμ ατα προϊόντω ν αλουμινίου: κουφώματα, κάγκε λα, χώρισμα παρ αθύρων, και ν εροχύ τ ες θερμότητας. 2) Ο Χ αλκός μ πο ρεί ν α εξωθηθ εί σ τ ους μ ε 1825 F ( 6 00 έως C ). Π αραδ είγμ α τ α προϊόντω ν χαλκού: αγω γο ύς, σύ ρμ ατα, μ πάρ ες, ρ άβδοι, σωλήνες, και η λε κτρ ό δι α συγκόλλησ ης. Συ χνά περισσότερα από 690 MP a, απαι τού ν ται γι α ν α εξωθηθεί ο χαλκός. 3) Ο Μ ό λυβδος και ο κασσίτε ρος εξωθείται στους 5 75 F (3 0 0 C ). Π ρ οϊόντα αυ τώ ν τω ν μ ε τ άλλων ε ίναι: αγω γ οί, καλώ δι α, σ ω λήνες, και μ ανδύες καλωδίων. Λιωμένος μόλυβδος μ πορεί επίσης ν α χρησιμ ο ποιηθεί αντί τω ν ημικατε ρ γασ μένω ν κομ ματιών ω ς πρώτη ύ λη στην κατακό ρυφη πρέσα δι έ λασ ης. 4) Τ ο Μ αγ ν ήσ ιο θερμαίνεται γ ι α ν α εξωθηθεί σ τους 575 μ ε F δ η λαδή (3 00 έ ως C ). Π ροϊόντα από μ αγνήσιο είναι μέρη αεροσκαφών και ε ξαρτήμ ατα της πυρηνι κής βιομηχανίας. Το Μ αγνήσιο συμπε ριφέρεται περίπου όπως και το αλουμίνιο. 5) Ο Ψ ευ δάργυρος, θερμαίνε τ αι σ τους 4 00 μ ε 6 50 F ( 2 00 έως 3 50 C). Π ροϊόντα αυτού βέργες, μ πάρ ες, σωλήνε ς, εξαρτήμ ατα ε ρ γαλείων και χειρολαβές. 6) Ο Χ άλυ β ας θ ερμ αίνεται στους 1825 με F ( 1000 έως 1300 C). Πρ οϊόντα που παράγ ο νται από τ ο χάλυβα είναι ράβδοι και γ ρ αμμές σιδηρ οδρ όμ ου. Συ ν ήθ ως εξωθείτε απλός χάλυ βας άνθρακα, αλλά κρ άμ ατα χάλυβα και αν οξ είδω του χάλυ β α, μ πο ρούν ε πίσης να εξ ωθηθ ού ν

28 7) Τ ι τ άν ιο 1100 με 1825 F ( 600 έω ς C ). Π ροϊόντα αυ τού: ε ξαρτήμ ατα αεροσκαφών, συμπεριλαμ βανομένω ν και κομμάτ ια καθίσμ ατος, δαχτυλίδι α του κινητήρ α, και άλλα δομ ι κά μ έρη. 8) Κ αρβίδιο β ο λφραμ ίου αυ τ ό είναι έ ν α από τ α συ ν ηθέστερα χρησιμ ο ποιούμενα μ έταλλα δι έ λασης λόγω τ ης ακραίας σ κληρότητας τ ους και της ι κανό τ η τ ά τ ους ν α παρ ακρατ ά τ η δ ι κή τ ου μορφ ή. Τ ο 1 950, η U gi n e S éjourn et, τ ης Γαλλίας, εφ ηύρε μ ια δι αδι κασία η ο ποία χρ ησ ιμ ο ποιεί γυ αλί σ αν λιπαντικό γι α την δ ιέλαση χάλυβα. Η δ ι αδι κασ ία U gi ne -S ej ournet, ή S ej ournet, χρησιμοποιείται τώ ρ α γ ι α άλλα υ λι κά που έ χου ν υψηλό τε ρες θερμ ο κρ ασ ίες τ ήξεως από τον χάλυβα ή ε κε ίνα που απαιτο ύν έ ν α μ ι κρό εύρος θ ερμ ο κρασιών γι α ν α ε ξωθηθού ν. Η δ ι αδ ι κασ ί α ξεκι ν ά μ ε τ η θ έ ρμ αν σ η τ ων υ λι κώ ν σ την θ ερμ ο κρ ασία δ ιέλασ ης το υς και σ τ η συ ν έ χεια πουδράρ ονται σ ε σ κό νη γ υ αλι ού. Το γυ αλί λιώνει και σ χημ ατίζει έ ν α λεπτ ό φ ί λμ, από 0,5 έως 0, 75 χι λιοστά, πρ οκειμένου ν α γί ν ει σ αφής δ ιαχωρισμός από τ οιχώματα τ ου θαλάμ ου και ν α τ ο αφ ήσ ει ν α δ ρ άσ ει ως λι παντικό. Έν α παχύ γ υ άλι νο δ αχτυ λίδι που είναι πε ρίπο υ σε 6 μ ε 1 8 χιλιοστά πάχος τ ο ποθετείται σ το θ άλαμ ο γι α ν α λιπαίνετε το καλού πι τ ης δ ιέλασης καθώς αναγκάζεται το υ λι κό ν α περνάει μέσω αυτού. Ένα δ εύτερο πλεονέ κτημ α αυτού του γυ άλινου δ ακτυ λί ου ε ίναι η ι κανότητά τ ου να μ ονώνει θ ερμικά τ α τ ο ι χώματα τ ο υ καλου πιού από τ ην η μιεπεξ εργασμ έ νη πρώτη ύ λη. Η εξώθηση θ α έ χει έ ν α έ ν α εκατ οστό παχύ σ τρώμα από γ υαλί, το ο πο ίο μ πο ρεί ν α αφ αι ρεθεί εύ κολα τη σ τ ιγμ ή που θα κρυώσει. Μ ι α άλλη σ ημ αν τι κή ανακάλ υψη στη λί πανσ η είναι η χρήσ η των φ ωσφ ορικών επιχρ ισμάτω ν. Με τη διαδ ι κασ ί α αυ τή, σε συ νδυ ασμό με λίπανσ η γυ αλιού, η δ ιέλασ η του χάλυ βα μπορεί να είναι ψυχρ ή. Το φ ωσφ ορικό ε πί στρωμα απο ρροφ ά το υγρό γυ αλί για ν α πρ οσφέρει έτσ ι ακόμ α καλύτερες ιδι ό τητες λίπ ανσης Πλα στικ ό Η εξ ώθησ η πλασ τ ικού χρ ησ ιμοποιεί συνήθως πλασ τ ικά τσ ι π ή σ φ αιρίδια, τ α ο πο ία ε ί ν αι συνήθως αποξηραμένα σε μ ια χοάνη, πριν ε ισέλθ ει στην τροφοδοσία. Η πο λυμερές ρ η τί ν η θερμ αί ν εται σ ε κατάσταση τ ήξ ης σε συνδυ ασμ ό με την θέρμ αν σ η και τ ην δ ι άτμ η ση τ ων σ τ οιχε ίων από το ν σ ω λήνα εξώθησης. Ο ι δυνάμ εις τ ου σωλήνα μέσο της

29 ρ η τί ν ης στο καλού πι, δί νου ν στην ρ η τί ν η το ε πι θυμητό σ χήμ α. Το ε ξωθούμενο υ λι κό ψύχεται και στερεοπο ιείται καθ ώς τ ρ αβ ιέται μέσω τ ου καλου πιού ή μ ε τ η ν δεξαμενή ν ε ρού. Σ ε ορισμ ένε ς περιπτ ώσεις ( ό πως ε ί ν αι ενισχυμένος μ ε ίνες ο σ ω λήνας) τ ο εξωθούμενο υ λικό τ ρ αβ ιέται μέσα από ένα πο λύ μ ακρύ καλού πι, σε μια δ ι αδι κασ ία που ο ν ομ άζε τ αι pultrusion. Ένα πλήθος από πολυμερή χρ ησ ιμ ο ποιούνται στην παρ αγ ω γ ή πλασ τι κών σ ω λήνων, μ πάρες, ράβδοι, κάγκε λα, σφ ρ αγ ίδες, και φύλλα ή ταινίες Κεραμικά Τ α Κ εραμ ι κά υ λι κά μ πορούν ε πί σ ης ν α τ ους δ οθεί σχήμα μ έσω της ε ξώθησης. Ε ρυθρά κεραμικά είδη εξώθησ ης χρησιμοποιού νται γι α τ ην παραγω γ ή σωλήνων. Πο λλά σύ γ χρ ο ν α κε ρ αμικά τ ούβλα κατασκευ άζονται επίσης χρησιμ ο πο ιώντας μια διαδ ι κασία εξώθησ ης 7. 4 Η Εξώθηση στην επεξεργασία Τροφίμων Η Εξ ώθησ η βρήκε μεγάλη εφ αρμογή σ την ε πεξ εργασ ί α τ ροφίμων. Π ρ οϊόντα, ό πως τ α ζυμαρ ι κά, δ ημ ητριακά, ζύμη μ πι σ κότων, Γ αλλι κ ές πατάτες, παιδι κές τ ρ οφ ές, ξ ηρ ά τρ οφ ή ζώων και έ το ιμ α γι α κατανάλωση σ ν ακ κατ ασκευ άζονται ως ε πί το πλείστο ν μ ε εξ ώθηση. Κ ατά τ η δ ι αδι κασ ία εξ ώθησης, ο ι πρ ώτες ύ λες έ χου ν τ ον πρώτο λόγο γι α το σ ωστό μέγεθος των σωματι δίων. Το ξηρό μείγμ α δι έρχεται από έ ν α σύ σ τημ α γι α ν α μ αλακώσει στο ο πο ίο έ χουν πρ οστε θεί άλλα συστατι κά ( υ γρ ή ζάχαρ η, λίπη, χρώματα, κρέατα και ν ερό, ανάλογα μ ε τ ο προϊόν που πρ έ πε ι ν α παραχθεί), ατμ ός ε γ χέεται γ ι α ν α ξ ε κι ν ήσ ει η δ ι αδ ι κασία μ αγε ιρέμ ατ ος. Η πρ οετοιμ ασ ί α αυ τ ή ε ί ν αι έ ν α μ είγμ α πο υ θα περάσ ει σ τ η συνέχε ι α στη μ η χαν ή εξ ώθησ ης, και σ τ η συ ν έ χεια θα περάσει μέσα από τ ο καλού πι ό πο υ και κό βεται σ το ε πιθυμητό μ ή κος. Η δ ιαδι κασία μ αγε ιρέμ ατ ος χρ ησιμοποιεί μια δ ι αδ ικασία γ νωστή ως ζελατι ν ο πο ίηση αμύλου. Ο ι περισσότεροι χρησιμ ο πο ιούν αυτή τ η δ ι αδικασία και έ χε ι δ υναμ ι κό τ ητα 1-25 τό ν ους ανά ώρα, ανάλο γ α με τ ο σ χεδιασμό

30 8. Σχε διασμός Προφίλ Ο σ χεδιασμ ός ε ν ός προφ ί λ δ ιέλασης έ χει μεγάλη ε πί πτω σ η σ το ν τρ όπο μ ε το ν ο ποίο εύκολα μ πορεί ν α υ ποστεί εξ ώθησ η. Τ ο μέγιστο μέγε θος γ ι α μ ι α ε ξώθηση κ αθορίζε τ αι από την ε ύρεση του μικρότερου κύ κλου που θ α τ αιριάζει γύρω από την τομ ή, αυτό ο ν ομ άζε τ αι περιγρ αμ μένος κύκλος. Αυ τ ή η δ ιάμετρος, μ ε τ η σειρά τ ης, ε λέγχει το μ έγεθος του καλου πιού που απαι τ είται, τ ο ο ποίο καθορίζει σ ε τ ε λι κή ανάλυση, ε άν τ ο τμ ήμ α θ α τ αιριάζει σ τ η συ γ κε κρ ιμ ένη πρέσα. Γ ια παράδειγμα, μια μ εγαλύ τε ρ η πρ έσα μπορεί να χε ιριστεί 6 0 cm ( 24 in) δι αμέτρου κύ κλους γ ι α αλου μίνι ο και 5 5 cm ( 22 i n ) δ ιαμέτρου κύ κλου ς γ ι α χάλυβα και τ ι τ άν ιο. Π αχύτερη τ μήμ ατα χρειάζονται κατ ά κανόνα αύ ξηση το υ μ εγέθους τ ους. Γ ι α το υ λι κό γι α την ομ αλή κυ κλοφ ορία δεν πρέπει να ε ί ν αι πάνω από δ έ κα φ ορές μ εγαλύ τε ρο από το πάχο ς τους. Ε άν η διατομ ή του ε ίναι ασύμμετρ η, παρακε ίμ ενα τμ ήμ ατ α πρ έ πε ι ν α είναι όσο το δυνατό ν πλησιέστερα προς τ ο ί δι ο μέγεθος. Αι χμ ηρ ές γω νίε ς πρ έ πε ι να αποφεύ γο ν τ αι, για αλου μίνι ο και μ αγνήσιο, η ελάχιστη ακτίνα πρ έ πε ι να ε ί ν αι 0,4 χι λιοστά ( 1 / 6 4 τ ου ) και για τ ις γ ωνίες του χάλυβα θ α πρ έ πει ν α ε ίναι 0,75 χι λιοστά (0,030 in) και τ ο ε λάχι στο πάχος θ α πρ έ πε ι ν α ε ί ν αι 3 mm (0,12 i n). Ο ακόλουθος πίνακας παραθέτει τ η ν ελάχιστη δι ατομή και τ ο πάχος για τ α δι άφ ορα υ λι κά: Υ λ ικό Ε λά χι στηδια τομ ή Ε λά χι στο Πάχος [ cm² ( sq. in.)] [ mm ( i n ) ] Ά ν θρακα χάλυ βες 2, 5 (0,40) 3, 00 (0,120) Α ν οξ είδω το χάλυβα ( ) ( ) Τ ι τ άν ιο 3, 0 (0,50) 3, 80 (0,150) Α λουμίνιο <2,5 (0,40) 1, 00 (0,040) Μ αγνησίου <2,5 (0,40) 1, 00 (0,040)

31 9. Μήτρ ες 9. 1 Παρασκευή Μή τρας Μ ι α μ ήτρα ε ίναι ένα εξ ειδι κευμένο εργαλε ίο που χρ η σιμ ο πο ιείται σ τις μ εταποιητι κέ ς βιομηχανίες γι α ν α μειώσου ν ή ν α δώ σουν σ χήμα σε έ να υ λι κό με τ η χρ ήσ η πρέσας. Ό πως τ α καλού πια και μ εμβράνες, έ τσ ι και ο ι μ ήτρες είναι προσαρμ οσμ έ νες σ ε γε ν ι κές γρ αμμές με τ ο σ τ οιχε ίο που χρησιμ ο ποιού νται γ ι α ν α δ η μιουργήσ ουν. Π ρ οϊόντα που παρασκευ άζο ν τ αι μ ε μ ή τρ ες είναι από απλού ς συ ν δετήρες μ έ χρ ι και σύ ν θετα κομμάτ ι α που χρ η σιμ ο ποιού νται στην πρ οηγμ ένη τε χνολο γί α Σχηματισμός Μήτρας Ο σ χημ ατισμός μ ι α μ ή τρ ας συνήθως γί ν εται με εργαλε ί α και καλού πια γ ι α ν α τ εθεί σ ε παρ αγω γ ή, μ ετά τ η ν το ποθέτηση σε μια πρέσα. Η μήτρα ε ί ν αι έ να μεταλλικό μ πλο κ που χρησιμοποιείται γ ια τ η δ ι αμόρφωση υ λι κών ό πως τ ο μ έταλλο και τ ο πλαστικό. Για το ν κενό σ χεδι ασμ ό από πλαστι κό φύλλο μόνο ένας απλός τ ρόπος χρησιμοποιείται, γ ι α τυ πι κά δ ι αφ ανή πλασ τ ικά δ ο χεία, γι α τ α εμ πο ρεύ ματα. Ο κενός σ χημ ατ ισμ ός θ εω ρείται μια απλή δ ι αδ ι κασία θ ερμοδιαμόρφωσης αλλά χρησ ιμοποιεί τ ις ίδι ες αρχές μ αυ τές του σχημ ατ ισμού της μ ή τρ ας Διαδικασία για τη ν κατα σκευή μητρών διέ λα ση ς Μ ι α μ ή τρ α δι έ λασης ( εικ ) ε κτίθεται σε υ ψηλές θερμ οκρασ ίες οι ο ποίες δ ε ν προέρχο ν τ αι μ όνο από το θερμ αι νόμ ε ν ο ημ ικατεργασμ ένο κομμάτ ι πρώτης ύ λη ς, αλλά και από τ η θ ερμ ό τητα που παράγε τ αι από τ η ν παραμόρφωση και τ ην τ ριβή. Ε πιπλέον, η μ ή τρ α έχει υ ποβληθεί σε υψηλή πίεση και, σ τ η ν περιοχή τ ης β άσης τ ης σ ημ αντικέ ς δυνάμ εις τ ρ ιβής. Στη δι έ λαση αλουμινίου, η σ κληρή μεμβράνη οξ ειδί ων, η ο πο ία αποτελεί τ ην ε πιφάνεια του μ ετάλλου δ ιέλασης, πρ ο καλεί ε κτε τ αμένες τ ρ ιβές στη μήτρ α κατά τη δι άρ κεια της διέλασ ης

32 Ε ι κό ν α 10.1 Μήτρ α δ ιέλασ ης Αλουμινίου Σ τ α παλαιότε ρ α χρ ό νι α ο σ χεδιασμός και η κατ ασκευ ή της μ ήτρας γ ι νό τ αν μ ε τ η ν δι αδ ι κασ ί α τ ης χύτευσης. Σ ήμ ερα όμως είναι μια άκρως ε ξειδικευμένη δ ι αδι κασία που απαι τεί εξειδικευμένους κατασκευ αστές μ η τρών. Ε ίναι αναγ καίο στο σ τ άδιο το υ σ χε δι ασμού ν α κάνει τ η σ ωστή ανοχή γι α συρρίκνω σ η, ε λασ τ ι κή παραμόρφωση, η φύση τ ου τμ ήμ ατος τ ου προφ ί λ και η ανομ οιόμορφ η τ αχύ τ ητα όταν η δ ιέλαση του προφ ίλ ε ί ν αι πε ρίπλοκη ( έτσ ι τ ο πρ οφίλ παραμένει περισσότερο ή λιγό τ ερο ίσιο ό τ αν εξωθείτε). Τ α ακόλουθα κρ ιτήρια πρ έ πε ι ν α πληρού ν τ αι κατά τ η δι άρ κεια σ χεδιασμ ού και κατασκευ ής της μ ή τρ ας: 1. Π ο λύ αυ στηρά όρια ανοχής, έ τσ ι ώστε η εξώθηση τ ου προφ ί λ ν α μ η ν έ χει υ πε ρβολι κό βάρος αν ά μονάδα Μ ή κους. 2. Σ ωστή γεω μετρ ία τ η ς μήτρας από την αρχή, απο φεύ γο ν τ ας έ τσι δ απανηρ ές αναδι ατυ πώ σεις. 3. Ε πιμ ε λη μένη ε πιφάνεια, ώστε η επιφάν εια πρ οφίλ ν α είναι αποδεκτή

33 4. Κ ατάλληλο ς σ χεδιασ μός, κατ άλληλη επιλογή τ ου χάλυβα, θ ερμ ική ε πεξ εργασία παρ έχο ν τ ας έτσι ανώ τατο όριο ζω ής στη μ ήτρ α. 5. Ο ρ θολογική παραγω γ ή μ ε αποτέλε σμα μ ι κρ ά έξ οδα κατ ασκευ ής τ η ς μ ή τρ ας. Η ζωή μιας μ ήτρας δι έ λασ ης ως εκ τ ο ύτου είναι τ ετελεσμ ένη και περιορίζε τ αι από (κατά σειρά σ που δ αιότητας): 1. Τ ριβή. 2. Π λαστι κή παραμόρφ ωση. 3. Σ τ αθερότητα των εργαλε ίων σ τήριξ ης. 4. Σ χηματισμ ός ρωγμών λό γω της θερμικής καταπό ν ησ ης. Η ό λη δι αδι κασ ία παραγω γ ής τ ης μήτρας ξεκινάει από τ ο σ χ ε δι ασμό τ η ς. Αυ τ ό γί νε τ αι μ ε σ χεδιασ τι κά προγράμματ α σ ε η λεκτ ρονι κό υ πολο γι στή. Α μέσως μ ετά ε πιλέγεται τ ο κατάλληλο κρ άμ α ανάλογα με την χρησιμ ο ποίηση της, το οποίο είναι σχε δ όν πάν τ α χάλυ β ας. Π η γ αίνει σ ε κέντρ ο ε πεξεργασίας C NC. Ε κε ί αποκτά η μ ή τρ α τ ο περίγρ αμ μά τ ης και σ τ η συ ν έ χεια μ ε η λε κτρ οδιαβ ρώσεις σύ ρμ ατος παίρνει τ η ν τ ε λι κή τ η ς μορφ ή, τ ο σ χέδιο δ η λαδή που απαιτε ί ται γι α να ε ξωθηθεί το πρ οφίλ. Ό τ αν λέμε ότι β άζο υμε μ ι α μ ήτρα γ ια παραγω γ ή ε ν νο ούμε τ ο συ ν ολικό συ γ κρ ό τημα που απαρτί ζει μια μ ήτρα (ει κ. 10.2). Τ ο οποίο απο τ ε λείτε από : 1. ( Bolster) Το υ ποστήριγμ α 2. ( Backer) Το δακτυλίδι, μικρ ότερο υ πο σ τήριγμ α 3. ( D i e) Τη μ ή τρ α, αρσενι κό 4. ( Feeder) Το δεύ τε ρο κο μμάτ ι της μ ή τρας, θηλυ κό

34 Ε ι κό ν α 10.2 Συγκρότημ α Μήτρας Κ αθώς είναι γ νω στό ό τι μ ια μήτρ α αποτελείται τ ου λάχιστον από δύο κομμάτ ι α ό που είναι και τ ο πι ο συ ν ηθ ισμ έ νο. Τώ ρ α αν τ ο σχέδι ο είναι πιο πο λύ πλοκο μ πορεί η μ ή τρ α ν α έ χε ι και τέ σσερα κομμάτι α. Βέ β αι α υ πάρ χουν και σ πάν ι ες πε ριπτώ σεις ό που μ ι α μ ή τρ α είναι έ ν α ενιαίο κομμάτ ι αλλά κι αυτές ε ίναι δυο μέρη, συ γ κο λλημένα

35 Ε ι κό ν α 10.3 Π λήρες συ γ κρ ότημ α της μήτρας κατά τ ην δι άρ κεια της δ ι έ λασης 1. Π έ τ αλο (Hors e Shoe), συ γ κρ ατε ί το δακτυλί δι της μ ήτρας. 2. Η κασέτα τ ης μ ή τρ ας ( Di e Slide), είναι αυτή που ο λισθαί νει και τοπο θετε ί το συ γ κρ ότημ α της μ ήτρ ας στην πρ έσα. 3. Δ ακτυ λίδι μ ή τρ ας ( D i e Ring), ε ίναι τ ο κυ λινδρ ι κό μ ανίκι που κρατά τ ην μ ή τρ α και το μικρ ό υ ποστήρ ι γμ α σε αξ ο νι κή σχέση. 4. Μ ή τρ α (Die) 5. Μ ι κρ ό υ ποστήριγμ α ( Backer), τ ο ο ποίο υ πο σ τηρίζει τ ην ε ξωτε ρική ε πιφ άνε ια τ ης μ ήτρας από την πίεση που δέχε τ αι από τ ο διελασόμ ενο μ έ ταλλο. 6. Υ ποστήριγμ α ( Bo lster), τ ο ο ποίο μ ε την σ ειρά τ ου υ πο στηρίζει τ η ν μ ήτρα από την πίεση της διέλασης. 7. Η μικατε ργασμένο κο μμάτ ι αλουμινί ου ( b illet ). 8. Κ ομμάτι χάλυ β α ( D um m y Block), τ ο ο πο ίο είναι σφ ι χτ ά τ ο ποθετημ ένο ανάμεσα σ το ημικ ατεργασ μένο κομμάτι αλου μινί ου και τ ο σ τ έ λε χο ς τ ου εμ βόλου, γι α ν α εμ ποδίζει τη δ ι αρ ροή του αλουμινίου κατά τ η ν δι αδι κασία τ ης διέλασ ης. 9. Σ τ έ λε χος εμβόλου ( Stem) 10. Δ ι έ λασ η ( Extrusion)

36 1 1. Ροή του ημικατεργασμένου μετάλλου στη Μή τρα Ε ι κό ν α 11.1 Μήτρ α τύ που Σω λήνα

37 Ό πως β λέ πουμε και σ τ ην παραπάν ω ε ι κό ν α η μ ή τρ α αποτελε ίται από τ ρ ία μ έρη ( εικ. 11.1). Τ ο πρώτο μ έρος ε ίναι η γέφυρα όπου είναι έ ν ας κύκλος, ο περιγεγρ αμ μένος κύκλος τ η ς τρ οφοδοσίας τ η ς μ ή τρ ας ο ο ποίος δ εν πρέπει ν α ξεπερνάε ι τ η ν δ ι άμετρ ο τ ου ημ ικατεργασ μένου μ ετάλλου (πρ ώτη ύλη) (ε ι κ. 11.2). Ε ι κό ν α 11.2 Γ έφυρα Μήτρας Τ ο μ έρος αυτό της μ ή τρ ας είναι αυ τό που έρχεται πρ ώτο σε επαφή με το μ έταλλο και το διαχέει στο δεύ τε ρο κο μμάτ ι που αποτελε ί τη μήτρ α. Ε ι κό ν α 11.3 Μήτρ α ( αρσενικό μ π ρ οστινό μέρος )

38 Τ ο μ πρ οστι νό μ έρος του δεύ τε ρου κομματ ιού ό πως φ αίνεται στην παραπάνω ε ικόνα αποτελείται από τ έ σσερις τρ οφ οδοσίες ( εικ.11.3), οι ο ποίες αναλαμβάνου ν το χωρισμ ό το υ η μ ι κατ εργασμ ένου μ ε τ άλλου σε τ έ σσερις ροές ώστε ν α ε κτονώνονται οι πιέσεις, ο ι τ ριβές που προκαλού ν τ αι. Τ ο πί σω μ έρος (ε ικ ) δι αθέτε ι σ ε κάθε τ ροφοδοσία ν ευ ρ ά τ α ο πο ία ε ί ν αι ε ιδικά κατασκευ ασμένα κατ ά τέτοιο τρ ό πο να οδηγεί τ ο μέταλλο ως ένα σώμα πλέ ο ν. Ε ι κό ν α 11.4 Μήτρ α ( αρσενικό, πί σω μέρος) Τ ο δ εύτερο αυ τό κο μμάτ ι τ η ς μ ή τρ ας ο ν ομ άζεται ( αρσενικό). Ό ταν τ α ν εύ ρ α του αρσενικο ύ ε νω θού ν με τ ο τ ρ ίτο μ έρος τ ης μήτρας (θ η λυ κό) ( ε ι κ ) τ ό τε σ χημ ατί ζουν ένα θ άλαμ ο συ γ κό λλησης. Ο θ άλαμ ος συ γ κόλλη σ ης ο δ ηγε ί το μ έ τ αλλο μ έσα από τ η ν καθ αυ τό μ ήτρα γ ι α ν α πάρει το μέταλλο την τε λική του μορφή (προφ ί λ)

39 Ε ι κό ν α 11.5 Μήτρ α ( θ η λυκό) Ε ι κό ν α 11.6 Ολο κλη ρ ωμένη Μήτρ α

40 Ε ι κό ν α 11.7 Σ χέ δι ο Μήτρας Ε ι κό ν α 11.8 Ολο κλη ρ ωμένη Μήτρ α

41 Ε ι κό ν α 11.9 Ολο κλη ρ ωμένη Μήτρ α Ε ι κό ν α Αρσενικό και Θηλυ κό της παραπάν ω μ ή τρ ας

42 Ε ι κό ν α Τα μέρη και οι επιφ άνειες της μ ήτρας του παραπάνω σ χεδίου 12. Δοκ ιμή τη ς μήτρας και διορ θωτικές επεμβάσεις γ ια την βέλτιστη π αραγωγή και συντήρηση της Π ρ ιν ξ εκινήσει τ η ν παραγω γή μ ι α μ ήτρα, ακολουθεί μ ια συ γ κε κριμ ένη δ ι αδι κασ ία. Δ η λαδή μ ε τ η ν κατ ασκε υή- παρ αλαβ ή της μ ή τρ ας γί νε τ αι ο πτικός έ λεγχος και έ πε ιτα λε πτομερέστερα με ό ρ γανα γι α ν α δούμε αν ό ν τως ο ι δι αστάσεις τ ου σχεδίου ε ί ν αι σωστές. Έπειτα πάει για δ ο κι μαστι κή παρ αγω γ ή δηλαδή εξ ώθησ η μ ι ας μ πι γ έτας γι α ν α παρ θούν δ ε ίγμ ατα τ ου προφίλ. Α ν τ ο δ εί γμ α το υ εξωθημ έ νου προφίλ τ η ρεί τις δ ι ασ τ άσ εις του σ χε δ ίου τ ό τε η μ ή τρ α μ πορεί ν α πάει γι α κανονική παραγω γ ή. Δ ι αφορετικά γ ίνονται β ελτιωτικές παρεμ βάσ εις ώστε να παράγε ι σωστά το απαιτού μενο πρ οφίλ. Α υτές οι δι ορθωτικές κινήσεις μ πο ρεί ν α ε ίναι σ ημ αντι κέ ς δηλαδή να ε πεξ εργασ τε ί η μ ήτρα σ ε τ όρνο, φρέζα ή μ ε λείανσ η με σμυριδόπανα σ τ ις ο πές τ ις. Μ πορεί όμως ν α χρ ειάζε τ αι απλά μ ι α ε ν αζώ τ οση, η ο ποία β ο ηθ ά ώστε ν α σκλη ρ αίνουν οι επι φάνε ιες της μ ή τρ ας

43 Ε ι κό ν α 12.1 Κ αθ αρισμός επιφ ανε ιών της μήτρ ας Ε ι κό ν α 12.2 Κ αθ αρισμός επιφ ανε ιών της μήτρ ας

44 Η Ε ν αζώ τ οση γί νεται και σ αν συ ν τ ήρ η ση τ ης μήτρας μ ετά από κάθε δ ο κι μή, μετά από την πρ ώτη παρ αγω γή τ ης μήτρ ας και έπειτα σύ μφωνα μ ε τ η ν παρ αγω γ ή τ η ς μ ήτρας με τ ο τ ο ν άζ και μ ε τ ο βαθμ ό δυσκο λίας τ η ς, δ η λαδ ή τ ο π όσο δύσκολο είναι τ ο σ χέ δι ο τ ης. Ε πί σ ης μ ετά από κάθε παραγ ωγή μ παίνει σ τ η σ όδα η οποία καθαρ ί ζει τ η ν μ ήτρα από τα υ πολείμματ α αλουμινίου. Σ ήμ ερα υπάρχει και μια άλλη θ εω ρία να μ παί ν ει σ την σ όδα γ ι α ν α σ υντηρ είται η μ ή τρ α έ χο ν τ ας μ έσα τ ο κρ άμ α και γ ι α εξοικονόμηση. Γ ι ατ ί το κράμ α που υ πάρχει μ έσα σ τ ην μ ήτρα πριν αφ αι ρεθεί και μ πει στη σόδα δεν είναι και λίγη ποσότητα. Τ έ λος μια δι αδι κασία που ακο λουθείτε από τ ους μ ητραδώρους πρ ι ν τ η ν παραγω γ ή και την ε ν αζώ τ οση ε ίναι ο καθαρισμός τ ης ε πιφ άνε ι ας τ ης μ ή τρ ας και τω ν ο πώ ν τις (ε ι κ & 12.2). Αυ τό γί νε τ αι ώστε, κατά την παραγω γ ή ν α έ χουμε τ α απόλυ τ α ε πιθυ μητά αποτελέ σματα και ν α μην παρουσιάσει η μ ή τρ α προβλήμ ατ α ό πως ν α τρ έ χε ι ή να αφήνε ι γ ραμμές πάνω σ το προφ ί λ. Κ αθαρ ισμ ός γ ί νε τ αι και πριν μ πε ι γ ια ε ν αζώ το σ η γι α ν α ε ίναι και πάλι καθαρές οι ε πιφ άνε ιες τ ις αλλι ώς δεν θ α έ χε ι καλά αποτελέσματα η εναζώτο σ η Π εριγρ α φή τη ς διαδικασί ας Δ ιέλα σης Αλουμ ινίου Η ό λη δ ιαδι κασία τ η ς δι έ λασ ης ξ εκινά μ ε τ ην σωστή ε πιλο γ ή του κράμ ατο ς που θα χρ η σιμ ο πο ιηθεί στη ν παραγω γ ή τ ου προφίλ. Η σ ωστή ε πιλο γ ή τ ου κράματος εξ αρτάται από πολλά σημαντι κά κριτήρ ια τα ο ποία πρέπει να λάβ ουμε υ πόψ η μ ας. Τ ο σ ημ αντι κό τ ερο από αυ τ ά ε ίναι τ ο σ χέ δι ο τ ου προφίλ που θ έ λουμε ν α παράγου με. Αυτό συμβαίνει γ ι ατί τ ο κάθ ε πρ οφίλ έχει τις ιδ ι αι τε ρότητες του όσο αναφ ορά τ η ν παρ αγω γή τ ου. Ό σο πι ο δύσκολο ε ίναι το σχέδιο του προφ ί λ τ όσο πι ο μ αλακό κράμ α ε πιλέ γο υμε πάντα ό μως σ ε σ χέση μ ε τις απαι τ ήσεις τ ου πε λάτη που ε ίναι έ ν α άλλο κριτήρ ιο ε πι λογής σ ωστού κράματος. Ο κάθε πελάτης ανάλογα με το ν σ κο πό που έχει ν α χρησιμοποιήσει τ ο προφίλ τ ου ε πι λέγει τ η σκληρότητα ή τ η ν ε λαστικό τ ητα που ι κανο ποιεί τις ανάγκες τ ου. Ένας άλλος λό γο ς ε ίναι η τ αχύτητα παρ αγω γ ής, ό τ αν θ έ λου με ταχύ τ ητα στην παρ αγω γ ή και πάλι επι λέγουμε μαλακό κρ άμ α

45 Ε ι κό ν α 13.1 Πρ ώ τ η Ύ λη αλουμινίου Ε ι κό ν α 13.2 Πρώτη Ύ λη αλουμινίου

46 Ε ι κό ν α 13.3 Φόρτωση πρώτης ύ λης στο ν πάγ κο του φ ούρνου προθέρμ ανσ ης Ε ι κό ν α 13.4 Φόρτωση πρώτης ύ λης στο ν πάγ κο του φ ούρνου προθέρμ ανσ ης

47 Π ρ ιν ξεκι ν ήσ ει η παραγω γ ή κάπο ιου είδους πρ οφίλ αφού έ χου ν ληφ θεί υ πόψη τα παραπάνω, η μ ή τρ α του πρ οφ ί λ προθερμ αί νε τ αι μαζί με όλο το συ γ κρ ό τημά τ ης στους 450 ο C γι α τ ου λάχιστο ν τέ σσερις ώρες σ το φ ούρνο πρ οθέρμ ανσ ης μ ητρών ( εικ & 13.6). Ε ι κό ν α 13.5 Φού ρνο ς προθέρμ ανσ ης μητρών Ε ι κό ν α 13.6 Φού ρνο ς π ροθέρμ ανσ ης μητρών

48 Ε ι κό ν α 13.7 Πρ οθερμασμένη μήτρ α που ανεβαί ν ει για παραγωγή Α φού είναι έτοιμ η η μήτρα στη συ νέ χεια το κράμ α που θ α χρησιμ ο ποιηθεί προθερμ αί νε τ αι σε έ να φού ρ νο από τ ην ε ίσοδό τ ου 4 65 o C μέχρ ι τ ην έ ξοδό τ ου έω ς και 3 50 ο C ( ε ι κ ). Σ το φ ούρνο αυτό φ ορτώ νε τ αι ο λόκλη ρ η κολώ να κράματος συνήθως είναι δ εκάμ ε τρ ες, αυτή η κολώ ν α σύρεται πάνω σε ρ άου λα μ ε μια τ ροχαλία η ο ποία δ ίνει κίνησ η σ αυ τ ά και έ τσ ι μεταφέρεται στο φού ρνο τμ ημ ατι κά και συ ν ε χόμ ενα. Δ η λαδή η κο λώ ν α προχωράει μέχρι τ η ν έξοδο τ ου φού ρνου ( ε ι κ. 13.9) ό που πιάνει και τ η ν τε λική θ ερμ ο κρ ασ ί α. Βγαίνε ι από τον φ ούρνο αφ ού έ χε ι τ η ν ε πιθυμητή θερμ ο κρ ασ ί α ό πως ε ί παμε και κό βεται μ ε το ψ αλίδι κο πής ( ε ι κ ) σ το ε πι θυμητό μέγεθος, αυτό τ ο κομμάτι κράμ ατο ς ο ν ομ άζε ται η μικατ εργασμ έ νο κομμάτι μέταλλου ( billet). Αυτή η δ ι αδι κασ ί α είναι ε παναλαμβανόμ ενη, συ νέ χε ι α υ πάρ χου ν κο λώνες μ έσα σ το φ ούρνο. Αυ τ ό ε πι τυ γ χάνεται μ ε αισθητήρ ια που μ ε τρού ν το μ ή κος τ ης κολώ ν ας. Όταν σημειωθεί αρκετή μείωση φορτώ νε τ αι και άλλη κολώ ν α και κολλάε ι με αυ τ ή που β ρίσκεται ήδ η και προθερμ αίνεται. Αι σθητήρια ε πίσης υ πάρ χουν σε ό λο τ ο μ ή κος του φ ούρνου πρ οθέρμ αν σ ης. Εί ν αι αισθητήρια θ ερμ ο κρ ασ ίας, σ τ α ο ποία ο ρίζουμε εμείς την ε πιθυμητή θ ερμ ο κρ ασία. Αυ τ ά μ παι νο β γαίνου ν μέσα σ τ ο φ ούρνο ακουμπάνε πάνω σ τ ην κολώνα(κ ρ άμ α) και ε λέγχουν τ μ ημ ατ ι κά τ η ν θερμοκρ ασία κατ ά μ ή κος, αν δεν έχει πι άσ ει τ ην θ ερμ ο κρ ασία τ ότε αυτά δί νου ν σ ήμ α σ τ ο φ ούρνο και δ εν σταμ ατάε ι η θ έρμ ανσ η στο εκάστοτε τμήμα

49 Ε ι κό ν α 13.8 Φού ρνο ς προθέρμ ανσ ης πρ ώτης ύ λης ( αισθητήρια μέτρ ησ ης θερμ ο κρ ασ ί α ς) Ό λα αυ τ ά ε λέ γ χο ν ται από ένα πάν ε λ το ο πο ίο φέρει πάνω τ α αι σθητήρια και τ η θ ερμ ο κρ ασ ί α που θέλουμε ν α β άλουμε. Ε πί σ ης από αυ τό ε λέγχε τ αι και τ ο ψ αλί δι ό που καθ ορίζουμε το μέγε θος στο ο πο ίο θα κοπεί τ ο ημ ι κατ εργασ μένο κομμάτι αλουμινίου. Αυτό ε ί ν αι πολύ σ ημ αντι κό γι ατί το μ ή κος αυτό υ πολογίζε τ αι γι α κάθε προφ ί λ αφού πρέπε ι κάθ ε κο μμάτι ν α παρ άγει συ γ κε κρ ιμένο μ ή κος προφίλ, αυτό β έβαια σε σχέ ση μ ε το απαι τ ούμενο μ ήκος πρ οφ ί λ από το ν πελάτη

50 Ε ι κό ν α 13.9 Έξ οδος φού ρνου προθέρμανσης πρώτης ύ λης Ε ι κό ν α Πρώτη ύ λη, έτοιμ η για κο πή στο απαι τούμενο μ ή κος

51 Ε ι κό ν α Ψαλίδι κοπής ημ ι κατεργασμ έ νου αλουμινίου ( billet ) Α πό τ ο ψ αλί δι ένας γε ρ αν ός μ εταφ έρει τ ο ημικατεργασ μένο κομμάτι αλου μινί ου στον κινούμενο φ ορτω τή τ ης πρ έσας ( εικ ) αφ ού περάσει πρώτα και ψεκαστεί με πούδρα βορίου σ τ ο πίσω μ έρος του ( ε ι κ ). Αυτή η πού δρ α βοηθά σ το ν α μην κολλάνε πάνω σ τ ον τ άκο τ ου στε λέχους του εμβόλου υ πο λείμματ α του κρ άμ ατος