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2-Extrusão
2.1-Definição: Processo mecânico, onde um material é forçado a passar através de um orifício de uma matriz sob alta pressão, tendo sua secção transversal reduzida.
Figura 1-Modelo de uma extrusora. http://www.ebah.com.br/extrusao-doc-a2399.html
As formas, geralmente, possuem formato de barras cilíndricas ou de tubos. Em função da construção sólida e resistente a matriz (formas) não se alteram com o uso contínuo e os produtos extrusados possuem secção transversal constante e com dimensões precisas.
2.2-Formas de Extrusão
Dependendo do tipo de material e das condições de atrito, temperatura e da secção a ser obtida, a extrusão pode ser a quente ou a frio.
2.2.1-Extrusão a Quente
A extrusão a quente é realizada quando o material exige grande esforço a deformação, através desse método, a pressão sobre o material é suavizada.
Figura 2- Matrizes de Extrusão a Quente Fonte: http://4.bp.blogspot.com/_fkmtInFqIQM/RgQp3d8gmcI/AAAAAAAAAFM/ WxYNw8aI2ig/s320/Extrus%C3%A3o+a+quente+1.JPG
Etapas do processo: Inicialmente ocorre a fabricação de um lingote ou tarugo de secção circular, que é aquecido uniformemente. Este material aquecido é transferido
rapidamente para uma câmara de extrusão, onde um pistão é acionado e o material aquecido é empurrado para o interior tomando a forma desejada. Embora exija menos resistência do material, a extrusão a quente apresenta alguns problemas, como o desgaste da matriz, o resfriamento do tarugo na câmara gera um produto com deformação final e o tarugo aquecido é coberto por um filme óxido, que afeta o comportamento do fluxo do metal gerando um produto com pobre acabamento superficial.
2.2.2-Extrusão a Frio
Na extrusão a frio o material endurece por encruamento, que é um fenômeno modificativo da estrutura dos materiais, que se rompem e permanecem, provocando assim um aumento das tensões na estrutura. A extrusão a frio possui grandes vantagens, como:
- Melhores propriedades mecânicas;
- Controle de tolerâncias, requerendo poucas operações após a extrusão;
- Melhor acabamento superficial, desde que haja uma boa lubrificação;
- Baixo custo.
2.3-Tipos de extrusão
Os principais tipos de extrusão são: extrusão direta, extrusão indireta (reversa, invertida), extrusão hidrostática e extrusão lateral. a) Extrusão direta: o tarugo é colocado em uma câmara e forçado através de um orifício na matriz, que pode ser circular ou de outro formato. É muito comum utilizar um bloco de aço entre o material e o pistão, assim o material fica protegido da brasão e de altas temperaturas.
Figura 3-Esquema de Extrusão direta
- (^) Homogeneidade da composição e da estrutura da matéria-prima.
- Temperatura da operação, sendo que se a temperatura for:
- Pressão do trabalho.
- Velocidade do Trabalho.
2.4-Defeitos de Extrusão
Os defeitos de extrusão mais comuns são: a) Linhas internas de óxido no interior do produto: defeito causado devido a uma variação de velocidade do núcleo do lingote com a sua área periférica. O núcleo move-se mais rápido formando uma “zona morta” ao longo da superfície. Quando a maior parte do lingote passou pelo orifício da matriz a superfície vai em direção ao centro e começa a fluir. Desta forma pode se observar as linhas de óxido decorrentes da película externa da matriz. b) Formação de uma cavidade no centro do material em contato com o pistão: defeito resultante também da diferença de velocidade do núcleo com a zona periférica. Em casos em que ocorra um aumento significativo no diâmetro e na profundidade, uma barra pode tornar-se um tubo. c) Arrancamento: quando o produto passa rapidamente pela matriz há uma perda da superfície. d) Bolhas: em presença de hidrogênio ou ar contido no interior da prensa, ocorre a formação de bolhas na superfície do material extrudado. e) Trincas de Extrusão: decorrentes de defeitos na matéria-prima e de altas velocidade e temperaturas elevadas.
2.5-Parâmetros Geométricos
Os parâmetros geométricos da extrusão são:
- Ângulo da matriz α.
- Relação de extrusão que é o quociente entre as áreas de secções transversais do tarugo A 0 e do produto extrudado A (^) F.
- (^) O diâmetro do círculo circunscrito DCC que é o diâmetro do menor círculo no qual se inscreve a secção transversal.
A complexidade da extrusão é medida pela relação entre o perímetro da secção do produto extrudado e a área da secção transversal. Esta relação é denominada de fator de forma.
2.6-Parâmetros Físicos
2.6.1-Força de Extrusão
A força depende da resistência do material, da fricção na câmara e na matriz e outras variáveis como a temperatura e velocidade. A força é estimada pela fórmula: F=A 0. K. ln (A 0 /Af), onde: F = Força de Extrusão Ao = área de seção transversal do tarugo antes da extrusão Af = área de seção transversal do tarugo após a extrusão K = constante de extrusão.
A força máxima de atrito entre o tarugo e a câmara é obtida por: Fa = U.l 0 ..K , onde: U = perímetro interno do container l 0 = comprimento inicial do tarugo μ= coeficiente de atrito K = Constante de extrusão.
Levando em consideração que o atrito é uma força a ser superada durante o processo, a força máxima de extrusão é calculada por:
F (^) max=F+Fa
Figura 1- http://www.ebah.com.br/extrusao-doc-a2399.html Figura 2- http://4.bp.blogspot.com/_fkmtInFqIQM/RgQp3d8gmcI/ AAAAAAAAAFM/WxYNw8aI2ig/s320/Extrus%C3%A3o+a+quente+1.JPG Figura 3 - http://querap.com.br/imagens/extrusao/extrusao_5-1.gif Figura 4 -
