Processus d'extrusion : principes, types, applications et avis d'experts

Dans le domaine du génie mécanique, le processus d'extrusion est largement utilisé par les ingénieurs pour former un objet qui a une section transversale fixe. Pour fabriquer l'objet, la matière première est poussée dans une filière pour lui donner la forme désirée.

La fonction majeure de ce processus est que les matériaux fragiles peuvent facilement être transformés en produit désiré car dans le cas de l'extrusion, seules les contraintes de cisaillement et de compression sont rencontrées dans le processus.

On peut dire que l'extrusion est un processus semi-continu ou même continu qui peut être utilisé pour former des matériaux chauds ou même froids.

Qu'est-ce que l'extrusion ?

L'extrusion est un type d'opération de formage des métaux où des filières sont utilisées pour changer la forme de la pièce métallique avec l'aide d'une force externe qui est de nature compressive. Par ce processus, nous pouvons faire tout type de forme complexe assez facilement.

Principe de fonctionnement de l'extrusion :

La quantité de force requise dans le cas du processus d'extrusion est donnée par un piston ou un plongeur pour produire la force compressive. Voici le principe de fonctionnement du processus d'extrusion :

• Au début du processus, une brame ou un lingot de taille standard est développé par le fabricant.
• Ensuite, la brame est chauffée à une température plus élevée dans le cas du processus d'extrusion à chaud et elle est stockée pendant longtemps à température ambiante pour la pousser dans la presse.
• La brame est poussée par le plongeur monté dans la presse vers la filière pour fournir la force compressive.
• La filière est précédemment fabriquée à une forme requise pour développer le matériau à la forme désirée. Une force compressive élevée aide le matériau à atteindre la forme désirée.
• Finalement, le matériau est sorti de la presse et après cela, il doit passer par le processus de finition afin d'améliorer ses propriétés mécaniques.

Types d'extrusion :

L'extrusion peut être largement classée en deux types, l'un est l'extrusion à chaud et l'autre est l'extrusion à froid. Ces catégories susmentionnées sont également subdivisées en catégories, elles sont les suivantes :

Extrusion à chaud

• Extrusion directe
• Extrusion indirecte

Extrusion à froid

• Extrusion directe
  • Extrusion hydrostatique
  • Extrusion Hooker
• Extrusion indirecte
  • Extrusion par impact
  • Forgage par extrusion à froid

Alors plongeons dans ces catégories en détail.

Extrusion à chaud :

J'espère que vous avez déjà deviné par le nom de ce type « extrusion à chaud ». Ici, dans ce processus, la pièce ou la brame est chauffée au-dessus de la température de recristallisation, puis elle est chargée dans le conteneur et le bélier exerce une force sur elle.

Comme la pièce est déjà chauffée au-dessus de la température de recristallisation, elle s'écoule assez facilement à travers la filière et est également reformée de manière très précise et efficace.

Les matériaux couramment utilisés dans ce type d'extrusion sont le magnésium, le cuivre, l'acier, l'aluminium, le nickel, etc.

Extrusion à froid :

Dans ce processus, la pièce est maintenue à la température ambiante normale, ou vous pouvez dire en dessous de la température de recristallisation. Pour extruder n'importe quel produit par ce processus, une énorme quantité de force est nécessaire.

Extrusion indirecte :

Dans ce processus, la direction de la force appliquée par le bélier et la direction du métal extrudé sont du côté opposé. Ce type d'extrusion est aussi appelé extrusion arrière.

Le principal avantage de ce mode d'extrusion est qu'il réduit le frottement comparativement. Aussi par ce processus, nous pouvons extruder du métal de diamètre relativement moindre.

Extrusion directe :

Dans ce processus d'extrusion, la direction du bélier et la direction du métal extrudé sont dans la même direction. Ce mode d'extrusion est aussi appelé extrusion avant.

Le principal avantage de ce processus est que par ce type, nous pouvons extruder des pièces plus longues.

Extrusion hydrostatique :

Dans ce type d'extrusion, nous utilisons un fluide pour pressuriser la brame. Au début, une brame est chargée dans le conteneur, puis nous remplissons le conteneur avec du fluide, généralement de l'huile de ricin, puis le conteneur est fermé sauf un côté du conteneur, qui contient un bélier et un piston.

Pour maintenir l'opération lisse, la forme de la brame est maintenue conique afin qu'elle puisse facilement passer à travers la filière.

Alors quand nous démarrons la machine, le bélier exerce une haute pression sur le fluide et ensuite il est transféré à la brame. En raison du fluide hautement pressurisé, une déformation plastique se produit dans la brame et elle sort de l'autre côté de la filière et obtient la forme de la filière.

Le principal avantage de ce processus est qu'ici, une très faible quantité de force de frottement entre en action car il n'y a pas de contact entre la paroi du conteneur et la brame.

L'extrusion hydrostatique se conduit généralement à température ambiante.

Extrusion Hooker :

C'est un processus d'extrusion assez populaire, par lequel des tubes sans soudure en cuivre ou en aluminium à parois minces sont produits.

Au début, la brame ou l'ébauche est placée dans le conteneur, un poinçon exerce la force sur la pièce et la met en forme de tasse.

À l'étape suivante, un poinçon plus long exerce à nouveau la force dans la tasse et en fait un produit en forme de cylindre long et l'épaisseur, comme d'habitude, diminue également.

Extrusion par impact :

Ici, dans ce processus, un poinçon frappe la pièce à très haute vitesse pour produire une charge d'impact. Cela peut être de n'importe quel type comme avant, arrière, et même les deux.

C'est généralement fait à température ambiante, c.-à-d. extrusion à froid.

Si nous avons besoin de produits comme une tasse, un couvercle de dentifrice, ou toute section creuse, nous faisons généralement de l'extrusion par impact arrière qui est un processus d'extrusion par impact assez populaire.

Forgage par extrusion à froid :

Le forgeage par extrusion à froid est un processus d'extrusion arrière. Le processus de forgeage par extrusion à froid est le même que l'extrusion par impact. Dans ce processus, le mouvement du poinçon ou du bélier est un peu plus lent que l'extrusion par impact. Comme la force appliquée à l'ébauche est augmentée progressivement, la longueur du produit extrudé est assez courte mais l'épaisseur est plus grande.

Applications du processus d'extrusion :

• Le processus d'extrusion est principalement utilisé dans la formation de tubes creux et il peut être utilisé dans l'industrie de production. En dehors de cela, pour la fabrication d'aliments instantanés et de produits de type snacks, le processus d'extrusion est considéré par les fabricants. Dans le cas de la transformation alimentaire, le processus d'extrusion est utilisé pour chauffer le produit et développer une phase liquide du produit. Aussi, en cuisine, le processus d'extrusion est utilisé de nos jours, ce qui inclut le mélange, le cisaillement, la séparation, le refroidissement, le chauffage, etc. Pour éliminer l'humidité des produits et aussi pour l'encapsulation de matériau, le processus d'extrusion est également pris en compte par les producteurs.
• Cependant, pour dévelopter des matériaux prêts à manger, le processus d'extrusion à froid est utilisé. Comme exemple, les produits de type pâtes sont fabriqués avec l'aide du processus d'extrusion à froid. Ces types de produits incorporés avec une faible humidité augmentent le cycle de vie des produits et sont également plus pratiques à servir aux clients.
• De plus, les produits pharmaceutiques sont également développés grâce au processus d'extrusion. Les filtres polymères, les biens nanoporeux sont formés par le processus d'extrusion. Le processus de fabrication des médicaments implique l'extrusion à chaud ainsi qu'à froid. Pour augmenter la solubilité des produits et la biodisponibilité, le processus d'extrusion à chaud est utilisé. Dans ce processus, une grande quantité de pression, de chaleur et d'agitation est prise en compte par les fabricants.
• En dehors de cela, dans les travaux structurels, le processus d'extrusion d'aluminium est utilisé. Ce processus inclut les portes, fenêtres, etc. Dans l'industrie automobile, le processus d'extrusion est également utilisé pour former le type de matériau désiré en utilisant des matériaux fragiles.
• Enfin, on peut dire que le processus d'extrusion est largement utilisé pour fabriquer des matériaux plastiques.

Avantages du processus d'extrusion :

L'extrusion inclut plusieurs avantages qui sont les suivants ;

• Le processus d'extrusion est largement utilisé pour créer un profil complexe de matériaux dans le temps le plus court par rapport aux autres processus de formage des métaux.
• Le processus d'extrusion est très utile pour travailler avec des matériaux fragiles et ductiles.
• Les propriétés mécaniques qui peuvent être développées par le processus d'extrusion sont très précises et améliorent le cycle de vie des produits.

Inconvénients du processus d'extrusion :

Quelques inconvénients de l'extrusion sont listés ci-dessous :

• La consommation de temps de ce processus est très élevée.
• Le coût de mise en place au stade initial est aussi très élevé.
• La quantité de force compressive requise pour le processus d'extrusion est aussi très élevée, et en raison de cela, l'opérateur doit s'assurer que le plongeur est correctement fixé dans la presse.

Conclusion :

Voilà tout sur le processus d'extrusion en détail.

J'espère que vous trouverez cet article intéressant.

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