Procédé d'extrusion à chaud expliqué : types, avantages et applications

Dans cet article, nous apprendrons le procédé d'extrusion à chaud, ses différents types, son fonctionnement et ses applications.

Qu'est-ce que l'extrusion à chaud ?

L'extrusion à chaud est un procédé donnant la forme désirée à la pièce finie à partir d'une brame ou d'un bloc de métal forcé par haute pression à travers une filière.

C'est une méthode populaire pour créer des objets à profil transversal constant. Le procédé se déroule à haute température, ce qui empêche le durcissement du matériau et simplifie son passage à travers la filière.

Généralement, des presses hydrauliques horizontales de 250 à 12 000 tonnes sont utilisées. La plage de pression est de 30 à 700 MPa (4 400 à 102 000 psi), donc la lubrification est requise. La poudre de verre lubrifie les extrusions à haute température, le graphite ou l'huile pour les basses températures. Bien que les matériaux extrudés à chaud soient très prisés, il y a des inconvénients : coût des machines d'extrusion et leur maintenance.

Analogie quotidienne : extrusion de dentifrice d'un tube souple. À cause des forces importantes, la plupart des métaux sont extrudés à chaud où la résistance à la déformation est faible. L'extrusion à froid est toutefois possible pour de nombreux métaux et prend rapidement une place commerciale importante.

Fonctionnement de l'extrusion à chaud

La réaction de la brame d'extrusion avec le conteneur et la filière génère de fortes contraintes compressives, efficaces pour réduire la fissuration lors du déchet principal depuis le lingot. C'est une raison majeure de l'usage accru de l'extrusion pour les métaux difficiles à former (aciers inoxydables, alliages base nickel, molybdène).

La plupart des extrusions à chaud se font sur presses hydrauliques horizontales spécialement construites. Tailles courantes : 250 à 5 500 tonnes. Températures des brames : 350–425 °C (magnésium), 425–475 °C (aluminium), 650–1 300 °C (alliages cuivre), 1 200–1 300 °C (acier). Pression : 4 998 à 7 038 kgf/cm² (69×10⁶ N/m²). Lubrification de la chambre, filière et bélier nécessaire, 보통 par essuyage avec graphite supporté par huile. Huiles végétales meilleures que huiles pétrolières. L'extrusion de l'acier à haute température réussit le mieux avec du verre qui agit comme lubrifiant à ces températures.

Types d'extrusion à chaud

Le métal s'extrude de plusieurs façons de base :

1. Extrusion directe ou avant (Direct/Forward Extrusion)

Illustrée Fig. 7.9 : bélier actionné par presse et cylindre/conteneur où la pièce est placée. Un bloc factice entre le bélier et le métal chaud. Sous pression du bélier, le remplit d'abord le cylindre, puis est forcé à travers la filière jusqu'à ce qu'il reste une petite quantité dans le conteneur. Elle est ensuite sciée près de la filière et le culot retiré.

2. Extrusion indirecte ou arrière (Indirect/Backward Extrusion)

Similaire à l'extrusion directe sauf que la pièce extrudée est forcée à travers le bélier creux (Fig. 7.10). Pas de frottement entre la brame et les parois du conteneur car la brame ne bouge pas le conteneur. Force totale moindre que l'extrusion directe, mais équipement mécaniquement plus complexe pour permettre le passage du profil extrudé au centre du bélier creux.

3. Extrusion de tubes (Tube Extrusion)

Forme d'extrusion directe utilisant un mandrin pour façonner l'intérieur du tube. Après placement de la brame chauffée dans le conteneur, la filière contenant le mandrin est poussée à travers la brame. Le bélier avance et extrude le métal à travers la filière et autour du mandrin (fig. 7.11).

4. Extrusion par impact (Impact Extrusion)

Extrusions obtenues en frappant des morceaux de métal et les formant par fort impact. Essentiellement une opération de travail à froid.

Températures d'extrusion à chaud pour divers métaux

Applications de l'extrusion à chaud

La plupart des métaux commerciaux et leurs alliages (acier, cuivre, aluminium, magnésium, nickel) sont directement extrudés à haute température. Produits typiques : barres, tubes, baguettes de moulage, profils structurels, cartouches en laiton, câbles gainés de plomb, pièces aéronautiques, bandes de sol, quincaillerie (châssis de fenêtre, garnitures de porte).

Le procédé est largement utilisé pour fabriquer des produits en aluminium, cuivre et leurs alliages : fils électriques, barres et tubes.

À quoi sert l'extrusion à chaud ?

L'extrusion à chaud est le procédé de production pour former des profils d'acier spéciaux à section longitudinale constante. Elle agit par une force de « compression ». Peut fabriquer en une seule étape des barres pleines ou creuses profilées, aux géométries complexes et section fixe.

Questions à choix multiples (QCM) sur l'extrusion à chaud

1. Lequel est vrai pour l'extrusion à chaud ?

• A. Moins de force en extrusion avant qu'en arrière
• B. Plus de force en extrusion avant qu'en arrière
• C. Même force dans les deux
• D. N'importe lequel

Réponse : B

2. Lequel est aussi appelé extrusion avant à chaud ?

• A. Extrusion directe
• B. Extrusion indirecte
• C. Extrusion par impact
• D. Extrusion hydrostatique

Réponse : A — L'extrusion directe est aussi appelée extrusion avant à chaud. Méthode la plus utilisée, production maximale.

3. L'extrusion arrière est un autre nom pour :

• A. Extrusion directe
• B. Extrusion indirecte
• C. Extrusion par impact
• D. Extrusion hydrostatique

Réponse : B — L'extrusion indirecte est aussi appelée extrusion arrière. Le métal est extrudé en arrière dans le piston.

4. Le procédé d'extrusion ne convient pas à :

• A. Alliages d'acier
• B. Alliages non ferreux
• C. Acier inoxydable
• D. Fer

Réponse : D — L'extrusion ne convient à aucun alliage de fer ni au fer métal. Pour acier inoxydable, alliages non ferreux ou alliages d'acier, l'extrusion est possible.

Ceci concluait l'extrusion à chaud : signification, applications et types de procédés d'extrusion. Si vous avez aimé, partagez avec vos amis.