При осесимметричной экструзии течение материала можно исследовать методом визиопластичности при помощи заготовок, которые разрезают напополам в продольной плоскости и на полученную поверхность наносят решетку.При этом центральная линия заготовки лежит в плоскости разрезания. На одну половину заготовку наносится решетка, состоящая из прямоугольников, обычно квадратов. Вещество, предотвращающее прилипание (масло/графит) наносится на обе половины заготовки и обе половины экструдируются как одна заготовка. При этом используется пошаговое воздействие, шаг при этом достаточно мал, например, одно деление решетки. Путем сравнения решетки до и после одного шага деформации или нескольких шагов можно выяснить, является ли течение материала «квазистационарным», имеются ли «мертвые зоны», (то есть зоны, не участвующие в течении материала), какие зоны участвуют в формировании действительных (первичных) зон деформации и какая деформация может быть приписана трению между матрицей и деформируемым материалом. Помимо данных качественных показателей, можно также определить количественные значения перемещения различных элементов во время деформации.

Процесс с применением гидропленки также называемый «толстопленочным», является разновидностью гидростатической экструзии. При данном процессе используется небольшое количество гидростатического средства, что позволяет обеспечить контакт пресс-штемпеля с заготовкой во время экструзии. В результате этого, с одной стороны значительно уменьшается риск возникновения эффекта дискретного (прерывистого) перемещения, а, с другой стороны, во время данного процесса скорость перемещения заготовки по направлению к матрице практически равна скорости пресс-штемпеля, поэтому процесс экструзии можно прервать в любой момент, остановив пресс-штемпель, что, как правило следует избегать. Так как заготовка и контейнер отделяются друг от друга лишь «пленкой», матрица опирается на контейнер.

Так же, как и при гидростатической экструзии, заготовка может смазываться отдельно. Существенным отличием гидростатической экструзии является последовательность процесса, так как в данном случае возможно перед загрузкой в пресс погрузить заготовку в гидростатической средство, которое является твердым при атмосферном давлении и вязким при давлении экструзии. Соответственно при данном методе отсутствует необходимость применения таких отдельных систем для гидростатического средства, как насосы, фильтры, охладители, и т.д. Процесс преимущественно используется как холодная экструзия, хотя, благодаря простоте последовательности процесса и небольшому количеству гидростатического средства, данный процесс кажется более подходящим для горячей экструзии.

При гидростатической экструзии заготовка внутри контейнера погружается в так называемое гидростатическое средство. Пространство контейнера отделяется от пресс-штемпеля и матрицы так, что при перемещении пресс-штемпеля вперед гидростатическое средство сжимается до давления экструзии без прямого контакта пресс-штемпеля с заготовкой. Во время собственно экструзии пресс-штемпель также не касается заготовки. Таким образом, скорость, при которой заготовка перемещается по направлению к матрице не равна скорости пресс-штемпеля, однако пропорциональна смещению гидростатического средства. Характерным свойством данного процесса является то, что гидростатическое средство сжимается до давления экструзии, заготовка блокирует пространство контейнера по отношению к матрице, так как в противном случае невозможно создать напряжение, необходимое для экструзии. Соответственно, коническая матрица и точное придание конической формы заготовке необходимы для обеспечения данного процесса.

При правильном подборе конической матрицы данный процесс можно поддержать извне при помощи гидростатического давления, которое превышает в контейнере радиальное напряжение деформируемого материала, которое действует изнутри. Так как заготовка не касается стенок контейнера, но при этом имеется гидростатическое средство между заготовкой и контейнером, при этом трение поверхности заготовки является пренебрежительно малым. Только трение между деформированным материалом и матрицей имеет значение для процесса деформации. Если гидростатическое средство имеет достаточно хорошие смазочные свойства, заготовку не нужно смазывать отдельно, в противном случае необходимо использовать смазку.

Обычно гидростатическая экструзия используется как холодная, так и горячая экструзия. При горячей экструзии необходимо учитывать, что системы изоляции, само гидростатическое средство, также, как и системы наполнения, дренирования, фильтрации, и, при необходимости, охлаждения гидростатического средства подвергаются воздействию высоких температур. В дальнейшем представляется достаточно сложным обеспечить сохранение качественных характеристик гидростатического средства, окружающего заготовку, при температуре, которая необходима для экструзии. При горячей экструзии большинства продуктов необходимо использовать системы контроля температуры инструментов и средств, окружающих заготовку во время экструзии.

Соответственно, гидростатическая экструзия преимущественно используется как холодная экструзия. Трудности во время данного процесса вызывает необходимость избежать эффекта прерывистого перемещения инструмента и профиля,
Характерной чертой гидростатической экструзии является жидкое трение поверхности заготовки, которым можно пренебречь.

Данный процесс имеет преимущества, так как можно экструдировать даже заготовки с загрязненной или окисленной поверхностью. При непрямой экструзии без смазки, но с «рубашкой», зазор между матрицей и контейнером достаточно велик, позволяя сформировать «рубашку» из внешней части заготовки на стенках контейнера.
Так как «рубашка» формируется между матрицей и контейнером, зазор должен быть достаточно велик, чтобы обеспечить образование плотной «рубашки» по всей окружности и по всему проходу экструдированного продукта, для того, чтобы внешняя часть заготовки осталась на стенках контейнера.

Недостатком данного метода, как и при прямой экструзии без использования смазки, но с «рубашкой», является необходимость последующего удаления «рубашки».

Во время данного процесса зазор между матрицей и контейнеров настолько узкий, что с одной стороны сила, которая необходима для преодоления трения между матрицей и контейнером пренебрежительно мала по сравнению с нагрузкой деформации, и, с другой стороны, «рубашка» не образуется между матрицей и контейнером. Так же, как и при прямой экструзии без использования смазки и без «рубашки», например, при экструзии алюминиевых сплавов, тонкий слой экструдированного материала образуется на стенках контейнера. В данном случае, однако, внешняя часть заготовки попадает в экструдированный продукт, так как, в отличие от прямой экструзии, внешняя часть не удерживается благодаря трению поверхности заготовки. В связи с этим используемые заготовки должны быть предварительно обработаны на токарном станке или они должны иметь достаточно качественную поверхность, полученную методом непрерывной отливки.

При непрямой экструзии необходимо учитывать отсутствие трения между заготовкой и контейнером. Данный метод экструзии используется только тогда, когда при прямой экструзии усилие прессования настолько увеличивается воздействием силы, необходимой для преодоления трения между заготовкой и контейнером, что усилие прессования или общая экструзионная нагрузка на сечение контейнера слишком ограничивает процесс экструзии и/или теплота, выделяемая при трении, оказывает значительное неблагоприятное воздействие на скорость экструдирования и/или качество продукции.

Так же, как и при прямой экструзии без использования смазки, различают непрямую экструзию с и без «рубашки». Необходимо отметить, однако, что при непрямой экструзии с рубашкой, рубашка формируется виртуально в виде второго экструдированного продукта между контейнером и внешней направляющей поверхностью матрицы.

В зависимости от того, является ли зазор между внешней направляющей поверхностью матрицы и контейнером достаточно большим для образования «рубашки», или является ли зазор между пресс-шайбой и контейнером слишком малым, не позволяющим образовать "рубашку", различают непрямую экструзию без использования смазки и с «рубашкой», и непрямую экструзию без использования смазки и без «рубашки» соответственно.

При непрямой экструзии с использованием смазки перед вводом в контейнер заготовка смазывается таким же образом, как и при прямой экструзии. Несмотря на то, что при непрямой экструзии не требуется уменьшать трение между заготовкой и контейнером в связи с отсутствием такового, трение между матрицей и деформируемым материалом и между матрицей и контейнером можно уменьшить, если смазать заготовку перед загрузкой и использовать конические матрицы.

При использовании матрицы соответствующей формы и стопорного пресс-штемпеля, а также при условии правильно подобранной смазки (как правило, используется смазка высокой вязкости), образуется слой смазки на входе в матрицу, откуда также смазка стекает в зазор между матрицей и контейнером. При использовании прокладки данный процесс является плавным переходом к гидростатической экструзии.

Характерным свойством непрямой экструзии с использованием смазки, как и всех видов непрямой экструзии, является отсутствие трения между заготовкой и контейнером (сравнимо с ситуацией, когда коэффициент трения μ = 0). Однако, смешанное трение имеет место между матрицей и деформируемым материалом и между матрицей и стенками контейнера.

В особенности при холодной непрямой экструзии с использованием смазки имеет свои преимущества, так как он позволяет получить все характеристики гидростатической экструзии, при условии соответствующей инструментальной оснастки, экструзионные прессы, предназначенные для непрямой горячей экструзии легких или тяжелых металлов, могут также использоваться для данного процесса.

Подписывайтесь на нас в Телеграм - t.me/vseokraskah

При непрямой экструзии, как и при прямой экструзии, заготовка сначала распрессовывается внутри контейнера. В данном случае используется короткий стопорный пресс-штемпель, который блокирует контейнер с одной стороны, а с другой стороны экструзионная матрица, поддерживаемая фиксированным рассекателем, движется внутрь контейнера.

Во время экструзии заготовка и контейнер смещаются вместе, при этом отсутствует смещение их по отношению друг к другу. Относительное движение имеет место только между контейнером и матрицей. Однако, трением между матрицей и контейнером в большинстве случаев можно пренебречь.

Так как относительное перемещение между заготовкой и контейнером отсутствует, отсутствует и трение между ними. Данная характеристика является основным отличием между прямой и непрямой экструзией.

Характерным свойством непрямой экструзии является отсутствие трения между заготовкой и контейнером.Еще одной характерной чертой данного процесса и его недостатком является наличие рассекателя. При одноочковом прессовании внутренняя полость рассекателя, через которую проходит экструдированный продукт, ограничивает размер описанной окружности экструдированной детали.

Обратите внимание, что в большинстве случаев профиль должен направляться через рассекатель в графитовый корпус, чтобы не повредить поверхность детали. Так как во время непрямой экструзии рассекатель подвергается воздействию усилия прессования, которая действует как сила реакции, поэтому внешний диаметр рассекателя должен быть меньше, чем диаметр контейнера, внутренний размер рассекателя не должен быть слишком большим, его рассчитывают на базе усилия, допустимого давления на поверхность рассекателя, определяемого материалом, из которого он изготовлен, а так же на базе внешнего диаметра рассекателя, который ограничивается внутренним диаметром контейнера.

Чтобы загрязненная или окисленная внешняя часть заготовки не попадала в экструдированный продукт, процесс экструзии осуществляется с формированием рубашки. При данном методе обработки необходимо обеспечить достаточно большой зазор между внутренней поверхностью контейнера и пресс-шайбой, чтобы внешняя часть заготовки осталась, прилипнув к контейнеру, а только внутренняя часть заготовки экструдируется для формирования профиля.
Недостатком данного метода является то, что впоследствии необходимо удалить рубашку.

При данном процессе зазор между пресс-шайбой и контейнером не дает возможности формирования рубашки. Благодаря трению между заготовкой и контейнером в зависимости от степени трения и от термических характеристик заготовки, внешняя часть заготовки остается внутри контейнера таким образом, чтобы только внутренняя часть заготовки двигалась вперед в большей или меньшей степени. Это дает возможность предотвратить стекание внешней зоны заготовки в зону деформации, которая образуется впереди матрицы. Данный эффект используется при экструзии легких металлов. Например, в зависимости от формы сечения и соотношения между сечением контейнера и детали, заготовки с поверхностью непрерывной разливки экструдируются до определенной длины заготовки таким образом, что внешняя часть заготовки не попадает в экструдированный продукт вообще, а выводится в пресс-остаток.

В данном случае трение между контейнером и заготовкой регулируется, так как стенки контейнера постоянно покрыты тонким слоем экструдированного материала, таким образом, строго говора, трение имеет место не между деформируемым материалом и самим контейнером, а, скорее, между деформируемым материалом и слоем этого материала на стенках контейнера, поэтому данный процесс следует рассматривать как сдвиг.