ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم و ابزار اکستروژن 3

قالب و ابزار اکستروژن 1_3

برخی اطلاعات شامل فرمولهای محاسبه فشار در انواع مختلف سیلان و مقادیر گوناگون طول سطح تماس ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم در مراجع 1 تا 11 قابل استفاده است. به منظور تشریح مفاهیم مربوط به کنترل سیلان مثلاً در ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم تک یاتاقان (با یک سطح تماس) تغییراتی در طراحی قالب صورت گرفته است. ماچادو سطح تماس صفر را که دارای حداقل طول جهت افزایش سرعت تولید و کاهش تعمیرات ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم است بکار گرفت. استفاده از پیاسترینا (به معنی حفره اطراف مقطع) در کلاهک یک قالب توخالی نیز رواج یافته است. در چند سال اخیر، تعداد زیادی مقالات فنی و پژوهشی در خصوص فن‌آوری و طراحی قالب منتشر شده است. در مجموعه مقالات کنفرانس ها بسیاری از موضوعات مربوط به قالبهای اکستروژن آلومینیوم شامل فن‌آوری قالب، طراحی کامپیوتری، آنالیز المان محدود (FEA)، سطح تماس قالبها و سیلان فلز، سطوح تماس قالب، عملیاتها و سیستمهای طراحی، قالبهای توخالی و طراحی های ویژه قالب است. همچنین پوششهای سختی برای سطوح تماس ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم پیشنهاد شده است.

برای افراد تازه وارد در صنعت اکستروژن آلومینیوم، درک اصول فن‌آوری قالب اکستروژن بسیار مهم است. این اصول هرگز تغییر نخواهند کرد. درک این اصول، کاربرد آنها را در توسعه فن‌آوری آسان می نماید. در این بخش اصطلاحات و عملکرد ابزار و قالبهای اکستروژن، انواع قالب، اصول طراحی قالب، ساخت، اصلاح، نوع ماده، عملیاتهای سطحی سطوح تماس قالب و نحوه سایش سطح در قالبهای اکستروژن مورد بحث واقع می شود.

قالب و ابزار اکستروژن 2

قالب و ابزار اکستروژن 1_2

تولید قالب اکستروژن شامل ترکیب پیچیده ای از طراحی (طراحی کامپیوتری با استفاده از سیستمهای CAD ) و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای CNC با کنترل کامپیوتری اندازه ها و فرآیندهای ماشینکاری EDM با تخلیه الکتریکی) است. اکنون بازار در حال حرکت به سمت کمک گرفتن از کامپیوتر در طراحی های صنعتی (CAID) و ماشینکاری صنعتی (CAIM ) جهت تهیه قالبها با قابلیت تولید مجدد است. بسیاری از سازندگان قالب اکستروژن در امریکای شمالی و اروپا در حال ساخت قالبها و ابزار مورد نیاز پرسهای کوچک و بزرگ با استفاده از CAD  ، CAM و CAIM هستند. طراحی و ساخت قالب اکستروژن برای هر قالب ساز یک فرصت بی نظیر است. علاوه بر طراحی و ساخت قالب، اصلاح قالب نیز در صنعت اکستروژن بسیار مهم است. پیشرفتهای صورت گرفته در طراحی و فن‌آوری قالبهای اکستروژن آلومینیوم از طریق مجموعه مقالات ارائه شده توسط انجمن آلومینیوم و سمینارهای بین المللی برگزار شده توسط مجمع اکسترود کننده های آلومینیوم در زمینه فناوری اکستروژن عرضه می شود. ناگپان فواید CAD را در قالبهای اکستروژن بصورت کاهش تعداد اصلاحات در قالب، بهبود عمر قالب و حصول بهره‌وری بالاتر بیان می کند. رعایت اصول طراحی و اعمال روشهای تجربی در استفاده از یک کامپیوتر می تواند باعث بهبود بازدهی در طراحی قالب شود. برنامه های مورد نیاز تجهیزات CAM / CAD می توانند با در نظر گرفتن انقباض، زبانه بحرانی، پیچش، سطح تماس قالبها و وضعیت مکانی آنها طراحی شوند. این سیتم ها می توانند طراحی و ساخت قالبها را تکمیل نمایند. تحقیقات بسیاری نیز در خصوص کاربرد کامپیوتر در طراحی و ساخت ابزار و قالبهای اکستروژن انجام شده است. 

قالب و ابزار اکستروژن

قیمت، کیفیت و نحوه ارائه محصولات اکسترودی سه عامل مهم در بازار رقابت این محصولات است. به منظور رسیدن به کیفیت مطلوب، کارایی قالب اکستروژن عامل بسیار مهم است. کارایی قالب در ارتباط مستقیم با کیفیت محصولف بهره‌وری، بازیافت و طراحی محصول است. در پروفیل ها، عمده تاکید بر روی تلرانسها و در قالبها، بر روی کارایی قالب بوده و تلاشها در این جهت روز به روز بیشتر می شود. کاربرد پروفیلهای اکسترود شده در دنیا هر ساله در حال تغییر است. استفاده از پروفیل های آلومینیمی اکسترود شده در معماری، صنایع اتومبیل و فن آوری های پیشرفته در حال افزایش است. بنابراین تلرانس و کیفیت محصول نهایی باید حفظ شود. به این دلیل است که صنعت اکستروژن آلومینیوم نیازهای بزرگی را در خصوص فن‌آوری قالب اکستروژن جهت ساخت اشکالی پیچیده با تلرانسهای بحرانی برآورده نموده است. کارایی اکستروژن عمدتاً در ارتباط با قالب در نظر گرفته می شود. استفاده موثر از فن‌آوری قالب، توانایی قالب را در برآورده نمودن نیازهای مشتری افزایش می دهد. کارایی اکستروژن معمولا تحت تاثیر سه عامل عمده قرار می گیرد که عبارتند از: تعداد بیلتهای تولید شده از قراضه، عمر قالب و سرعت اکستروژن، هدف سازنده های قالب، بهینه کردن این پارامترهاست که با استفاده از تجهیزات پیشرفته با فناوری بالا، فولاد قالب با کیفیت بالا و فرآیندهای عملیات حرارتی پیشرفته به منظور تولید قالبهای با تلرانسهای بالا، امکان پذیر است. به منظور اطمینان از رضایت مشتری که هدف نهایی سازنده قالب است، این سازندگان باید بر روی کیفیت، انعطاف پذیری و قابلیت اعتماد تمرکز نمایند. همچنین باید به خاطر داشت که استفاده از آخرین فن‌آوریهای ساخت به منظور توانایی تولید یک قالب با سرعت بیشتر و قیمت رقابتی دارای اهمیت است.

مجموعه کامل سیستم 2

 دستگاه اکستروژن آلومینیوم  و مجموعه کامل آن1_2

S.P.A Omav در سال 1993 در آلمان یک سیستم انتقال بدون دخالت انسان نصب نمود. سیستم انتقال به طور اتوماتیک مطابق با اطلاعات حاصله از PC  پرس تنظیم می شد. با شروع از این نقطه، PLC بطور اتوماتیک هر محصول اکسترودی را بر روی میز خنک کننده حرکت می داد.

مدت زمان سیکل کاری می تواند توسط سازنده پرسی که تمامی تجهیزات جانبی را عرضه می نماید بهینه شود، زیرا بازدهی یک دستگاه شدیداً به عملکرد تجهیزات جانبی آن بستگی دارد. جنبه های اقتصادی فرآیند نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. اتوماتیک بودن کامل سیکل کاری در بخش های مختلف یک پرس شامل عملکرد پرس و تجهیزات جانبی آن بوده و این به منظور به حداقل رسانیدن زمانهای مرده در یک سیکل کاری اکستروژن است.

اعمال انجام شده در قسمت خروجی پرس اکستروژن آلومینیوم به دلیل افزایش قابل توجه حجم تولید، با جزئیات بیشتری مطالعه شده است. نکته مهم در طراحی یک دستگاه اکستروژن، جابجایی و انتقال بدون آسیب رسیدن به پروفیل های ظریف است.

تجهیزات مورد استفاده در یک سیستم کامل اکستروژن آلومینیوم از حرارت دادن الوار تا کوره های پیرسازی شامل موارد زیر است:

• سیستم های حرارت دهی الوار (القایی یا گازسوز) همراه با برش کامل آنها
• شوک دهنده حرارتی القایی/ کوئنج شیب دار در آب
• روتراشی بیلت داغ در اکستروژن معکوس آلیاژهای هوایی
• کوره های قالب تک سلولی چند قسمتی/ چند محفظه ای
• سیستم های کوئنج آب با هوا به صورت جداگانه یا ترکیبی
• کشنده تکی یا دوتایی براساس نیاز مشتری
• سیستمهای اتوماتیک دستگاه کشش
• اره های برش پروفیل و سیستمهای تنظیم طول پروفیل جهت برش
• سیستم های دسته بندی
• کوره های پیرسازی

مجموعه کامل سیستم 1

 دستگاه اکستروژن آلومینیوم  و مجموعه کامل آن

کارایی یک دستگاه اکستروژن آلومینیوم به مقدار زیادی به تجهیزات جانبی ان وابسته است. همانگونه که در بخش قبل بحث شد با پیشرفتهایی که در کنترل پرس اتفاق افتاده، بهبودهای قابل ملاحظه ای در فرآیندهای کمکی حاصل شده است. بهره‌وری یک دستگاه اکستروژن به سه سیستم عمده حرارت دهی بیلت و کنترل طول آن، پرس اکستروژن و سیستم جابجایی و انتقال وابسته است که کنترل کننده زمان تولید و میزان قراضه نیز می باشند. کارایی رس نیز به سیستم حرارت دهی مناسب قالب و ابزار وابسته است. علاوه بر طراحی صحیح قالب و ابزار، حرارت دهی سریع و موثر، عاملی بحرانی در عمر قالب، کارایی پرس و نهایتاً بهره‌وری است. 

کنترل بهره‌وری شامل موارد زیر است:

• استفاده از اندازه مناسب بیلت و دمای بهینه بیلت با حرارت دادن الوار و برش الوار داغ همراه با کوئنج شیب دار
• استفاده از دمای مناسب قالب و ابزار جهت کاهش اتلافهای زمانی قابل اجتناب
• کنترل سرعت و دمای خروجی همراه با سیستمهای کشنده اتوماتیک دوتایی

کاهش خسارتهای ناشی از جابجایی و هزینه کارگر با ایجاد یک سیستم انتقال اتوماتیک از خروجی به واحد دسته بندی و سپس کوره پیرسازی

اکنون سازنده های پرس نه تنها پرس را نصب می کنند بلکه هر چیزی اعم از تجهیزات حرارت دهی بیلت تا برش محصولات کشیده شده و خنک شده را نیز بطور کامل نصب می نمایند. این شیوه بلاخص در کارگاههای اکستروژن آلومینیوم موفقیت آمیز بوده است.

تجهیزات جانبی 2

تجهیزات جانبی اکستروژن آلومینیوم 2

کوئنج کردن محصول اکستروژن بر روی میز خروجی موضوع مهمی در صنعت اکستروژن آلومینیوم است. سیستمهای پاشش آب به تدریج جایگزین مخازن آب و فن های خنک کننده نصب شده در بالا و پایین میز می شوند. اسپری های با فشار و سرعت بالا همراه با یا بدون سیستمهای اتمیزه هوا  جهت خنک کردن سریع مقاطع پیچیده تا زیر دماهای بحرانی و به منظور حصول خواص مکانیکی بالاتر و کیفیت نهایی مطلوب بکار گرفته شده است.

معمولاً یم دستگاه همراه با یک سیستم برش داغ قابل تنظیم جهت حرکت دادن محصول به کمک یک صفحه نغذیه کننده محفظه قالب و قالب های چند دریچه توخالی بکار گرفته می شود. سیستمهای کشنده دوتایی دارای مزایای بیشتری نسبت به کشنده های تکی دارای برش داغ قابل تنظیم می باشند.

یک سیستم خروجی در خط پرس اکستروژن 4400 تنی (MN44) میباشد. این سیستم دارای غلتکهای است که حرکتی آرام روی پروفیل ها دارند، حداقل استفاده از گرافیت را بدون ایجاد لکه داریم و عمودی کردن پروفیل ها بر روی اولین نوار عرضی توسط پایین آوردن کل مسیر خروجی صورت می پذیرد. یک سیستم انتقال با قابلیت تنظیم دقیق، انتقال دقیق و کاملاً اتوماتیک مقاطع حساس را بر عهده دارد.

پروفیل ها از میز خروجی به خط کشش اتوماتیک منتقل می شوند. کشنده های سر و ته پروفیل که به منظور کشش آرام پروفیل ها طراحی شده است. دوربین های مدار بسته عملکرد کشنده را نشان می دهند، چنانچه تنظیم خودکار آن با طول مورد نیاز پروفیل بیانگر عمل کاملاً اتوماتیک آن بوده و گیره های لایه لایه آن میزان تغییر شکل سر و ته پروفیل را کاهش می دهند. یک میز جمع آوری کننده پروفیل ها به شکل یک نوار نقاله ساکن، کار دسته بندی آنها را انجام می دهد. سپس دسته های پروفیل درست شده به آرامی بر روی یک میز غلتکی بالا برنده قرار داده شده و به سمت غلتکهای بیشتری منتقل می شوند .

با توجه به درخواست همیشگی افزایش بهره‌وری و مهمتر از آن هزینه تمام شده کمتر، اتوماسیون در صنعت اکستروژن روبه رشد بوده و اهداف مورد نظر در برش و دسته بندی پروفیل ها را برآورده نموده است. یکی از پیشرفته ترین سیستم های برش که عمدتاً دارای یک برش نهایی از زیر میز، یک میز کاری جهت برش طولی، انتقال پروفیل های بریده شده به واحد دسته بندی و برخی امکانات اضافی دیگر است .

واحد دسته بندی پروفیل ها نسبت به سیستم برش طولی طراحی می شود که دسته بندی براساس اصل "first in-first out" یعنی "انتهای برش – ابتدای دسته بندی" انجام شود.

علاوه این سیستم به یک وسیله انتقال دهنده جهت جابجایی سبدهای پر شده از پروفیل ها از واحد دسته بندی به کوره پیرسازی، یک وسیله انتقالی جهتبرگرداندن سبدهای خالی به واحد دسته بندی و برگرداندن فاصله اندازه ها به کوره پیرسازی مجهز است.

کشویی قالب یا قسمت چرخشی سر قالب پرس

یکی از اجزای اصلی پرس است که قالبها و ابزار نگهدارنده در این قسمت نصب می شوند. همانگونه که  نشان داده شده کشویی قالب به سمت راست خط مرکزی پرس حرکت می کند. کشویی و قسمت چرخشی سرقالب بر روی پیشانی پرس قرار می گیرند. کشویی قالب همراه با دریچه تخلیه مرکزی عموماً جهت پشتیبانی یک یا دو قالب طراحی می شوند. در صورتی که قسمت چرخشی سر قالب می تواند دو قالب را همراهی نماید  در این قسمت تعویض، اصلاح و خنک کردن قالبها همواره می تواند در یک سمت پرس انجام شود. قالبها، نگهدارنده ها و قسمت های پشت‌بند آنها در دریچه های U شکل طوری بر روی کشویی یا قسمت چرخشی نصب می شوند که به سهولت و سرعت بتوانند تعویض شوند.

اخیراً پیشرفتهایی در روشهای گوناگون حمل قالب در پرسهای اکستروژن بزرگ صورت گرفته است که عبارتند از: وسیله تنظیم موقعیت قالب  و گرم کن کاست شکل قالب . به دلیل اینکه طول صفحه قالب در اینجا در مقایسه با پرسهای با اندازه متوسط، بلند است. موقعیت سطح برش قالب به دلیل انبساط و انقباض حرارتی اندکی تغییر می نماید. زمانی که سطح برش بطور صحیح قرار نگرفته باشد، لکه های آلومینیوم بر روی سطح قالب آشکار می شود که باعث ایجاد پهن شدگی و یا حبابهایی در بیلتهای بعدی می گردد. به منظور حفظ پایداری دمای قالب و اندازه گیری و رویت این دما، یک گرم کن فشنگی، در تغییر موقعیتهای قالب، درون کاست قالب قرار داده می شود.

انتخاب پرس و مشخصات آن

مشخصات و انتخاب پرس

عامل اصلی در انتخاب یک پرس اکستروژن فشار واحد مورد نیاز جهت اکستروژن است. برای پرسی با ظرفیت مشخص بر حسب تن (یا MN) اگر قطر جداره داخلی محفظه کوچکتر باشد، فشار بالاتری می تواند ایجاد شود. با افزایش قطر داخلی محفظه، فشار ویژه درون آن کاهش یافته و در نتیجه، ظرفیت اکستروژن کاهش می یابد. نمونه ای از فشارهای واحد یا ویژه برای پرسهای با ظرفیت مختلف و محفظه های با اندازه های گوناگون  آورده شده است.

فشار واحد یا ویژه باید از مقدار مورد نیاز برای یک اکستروژن خاص تحت شرایط معین بیشتر باشد. فشار مورد نیاز برای اکستروژن می تواند با آلیاژ و وضضعیت آن، نسبت اکستروژن، طول و دمای بیلت، سرعت اکستروژن و قطر دایره محیطی تغییر نماید.

در دماهای بیلت کمتر و سرعتهای بالاتر، همواره استفاده از یک پرس با ظرفیت کافی جهت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی محصول توصیه می شود. پرس باید دارای ساختاری محکم همراه با میل مهار و صفحه پرس جهت تحمل تنش های وارده باشد. در پرسهای پیشرفته به منظور به حداقل رسانیدن میزان تابیدگی و بهبود تلرانس محصول از میل مهار پیش تنش یافته و خروجی قالب طویل استفاده می شود. بعلاوه پرس باید دارای محوری دقیق و قابل تنظیم باشد. بدین معنی که محور فشاری، محفظه و قالب باید بر روی یک خط مرکزی قرار بگیرند

برخی از متغیرهای مهم در نظر گرفته شده برای یک پرس اکستروژن مستقیم در شکل 3-9 نشان داده می شود. برخی از پارامترهای مربوط به این پرس نیز در جدول 3-2 ذکر شده است. عبارتس از حداکثر فشار اعمال شده بر روی کوبه (رام) اصلی،  فشار ویژه و  سرعت کوبه (رام) در فرآیند آهسته است. در اکستروژن یک مقطع خاص، سرعت کوبه (رام) () با برخی متغیرها همچون نوع آلیاژ، اندازه بیلت، دمای بیلت، نسبتا اکستروژن و نوع قالب تغییر می نماید.

3-3- اجزای اصلی پرس اکستروژن

اجزای اصلی پرسهای اکستروژن جهت تولید مقاطع توپر، میلگردها، تسمه ها، میله ها، لوله ها و مقاطع توخالی در اشکال 3-2، 3-5 و 3-6 نشان داده شده است. با توجه به نحوه سیلان فلز برای گرفتن بهترین کارایی از قالب بیشترین عمر قالب، بهره وری بالا و کیفیت خوب محصول، سه جزء زیر باید دقیقاً همراستا باشند :

• محفظه با آستری آن
• محور فشاری با بالشتک سنبه (دامی)
• کشویی قالب با صفحه قالب

محفظه اکستروژن

محفظه یکی از قسمتهای گران پرس اکستروژن است. سودآوری دستگاه اکستروژن با عمر کاری محفظه و دیگر ابزار اکستروژن ارتباط نزدیک داردو محفظه نیازمند مراقبت دائمی است. تا از وارد آمدن خسارتهای ناشی از استفاده ناصحیح و شکست ناگهانی آن جلوگیری شود.

محفظه برای تحمل تنشهای زیاد در دماهای بالا طراحی می شود. هر چند در ناحیه نزدیک به قالب که فشار و دما بالاتر بوده و در مدت زمان طولانی تری نیز اعمال می شود ( زیرا با پیشرفت اکستروژن طول بیلت کاهش می یابد)، تنش بیشتری به محفظه وارد می گردد. محفظه از دو یا سه قسمت همراه با یک آستری که با گرم کردن درون آن جاگذاری شده است، تشکیل می شود (شکل 3-10). طراحی کامل محفظه و آستری توسط لاو و استینگر مورد بحث واقع شده است. معیارهای اصلی برای طراحی مجموعه های آستری – محفظه عبارتند از:

فشار ویژه (فشار درونی در آستری محفظه) (Pc) که عبارتست از فشار پرس بر حسب ton یا Ib یا N بر سطح جداره داخلی آستری حداکثر قطر خارجی محفظه

نسبت عرض به ارتفاع (در محفظه مستطیلی شکل)

معمولاً در اکثر پرسهای مستقیم و غیرمستقیم آستری محفظه دوار برای بیلتهای گرد و توپر بکار می رود. تعداد کمی از پرسها با هر نوع محفظه دوار و مستطیلی شکل کار می کنند. دو مزیت استفاده از یک محفظه مستطیلی شکل عبارتست از تولید مقاطع عریض همچون پایه چرخهای هواپیما و سیلان یکنواخت تر مواد که باعث کاهش بار ویژه پرس می شود.

محفظه طوری نصب می شود که زمانی که در معرض حرارت قرار گرفت آزادانه از هر طرف منبسط شود. لکن موقعیتش نسبت به خط مرکزی پرس حفظ گردد.

محفظه، درون نگهدارنده آن قفل می شود. بطوریکه بتواند توسط وسایل هیدرولیکی در راستای محور طولی پرس حرکت نماید. بعلاوه توسط گرم کن مقاومتی نصب شده در محفظه یا نگهدارنده آن تا دمای حدود 800 (427) حرارت داده می شود. به دلیل جرم و طول زیاد محفظه های بزر مورد استفاده در پرسهای با ظرفیت بالا، حفظ دمای درونی آستری با المنتهای حرارت دهنده پیچیده شده به دور آن مشکل است. جهت کنترل بهتر دمای اکستروژن بالاخص در محصولات مورد استفاده در صنایع هوافضا، به منظور حرارت دادن مناسب محفظه، کنترل چند موضعی دما مورد استفاده واقع می شود. در این حالت گرم کن ها بطور مستقل در شش منطقه کنترل می شوند. گرم کن القایی نصب شده در محفظه می تواند دما را تا حدود 932 (500) بالا ببرد. اگر آستری محفظه از فولاد مناسبی با مقاومت بالا به نرم شدن ساخته شده و بطور صحیحی در آن نصب شود. می تواند 30000 تا 40000 سیکل کاری پرس را تحمل نماید.

محور فشاری

محور فشاری همراه با یک بلوک سنبه (دامی) نصب شده روی آن و با استفاده از سیستم های کششی به تکنیکی استاندارد در صنعت اکستروژن بالاخص در آلیاژهای نرم همچون 6063 تبدیل شده است. بلوکهای سنبه (دامی) با در نظر گرفتن شکل و همراستایی آنها با جداره داخلی محفظه بر روی اکثر پرسهای اکستروژن نصب می شوند. کاستل نمایی از کاربرد یک بلوک سنبه (دامی) نصب شده را ارائه نموده است. سلسیم طرحی را ارائه نمود که در آن دو یا چند قطعه برای ایجاد آب‌بندی کامل در تمامی فشارهای اکستروژن استفاده می شد. او پارامترهای این طرح را نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. چندین طرح از بلوک سنبه (دامی) نصب شده توسط سازندگان متخصص تهیه شده است. نمونه ای از این طرحها در شکل نشان داده می شود. محور فشاری را همراه با بلوک سنبه (دامی) نصب شده نشان می دهد. موفقیت آمیز بودن کاربرد این بلوک به شرایط کاری آن در عمل وابسته است.

 کاستل برخی از این شرایط را بصورت زیر بیان نمود:

• روغن کاری
• همراستایی
• پیش گرم
• فاصله مجاز بین بلوک سنبه و محفظه

همانگونه که قبلا نیز ذکر شد آزاد کردن سریع محور فشاری یکی از روشهای اصلی در پرس های اکستروژن جدید است. طرحی که در آن، محور فشاری به سهولت و سرعت بدون برداشتن یا باز کردن پیچهای تثبیت کننده از حلقه نگهدارنده آن جدا می گردد. در شکل 3-15 نشان داده می شود.

ترکیب پرس اکستروژن مستقیم و معکوس

پرس اکستروژن مستقیم و معکوس و ترکیبات آن ها

تولیدکنندگان پروفیل آلومینیوم چندین ترکیب از پرسهای مستقیم و معکوس در صنعت اکستروژن آلومینیوم وجود دارد. طرحهای مختلفی از ترکیب پرسهای مستقیم و معکوس، هر یک با مزایا و معایبی در دسترس است. لارسون و بلاند نیز مروری بر طرحهای گوناگون از پپرس معکوس و ترکیب پرسهای مستقیم و معکوس ارائه نموده اند. در واقع هدف اصلی از پرس ترکیبی تبدیل از اکستروژن معکوس به مستقیم است. هر چند مزایای اکستروژن معکوس در پرس ترکیبی جبران نمی شود، سه نوع پرس ترکیبی موجود عبارتند از:

تک محوره، پرسهای میله ای مستقیم/ معکوس با کشویی قالب متداول

دو محوره، (محور فشاری قالب و محور فشاری اکستروژن)، پرس میله ای مستقیم/ معکوس با قفل دروازه ای 

دو محوره، (محور فشاری قالب و محور فشاری اکستروژن) پرس مستقیم/ معکوس ترکیبی با ترکیب قفل دروازه ای و کشویی قالب

اکستروژن با نیروی اصطکاکی فعال (EWAFF)

هر دوی پرسهای مستقیم و معکوس برای اکستروژن آلیاژهای سخت آلومینیوم نیز بکار می روند. اکستروژن معکوس عمدتاً برای تولید مقاطع نازک و کوچک جهت رسیدن به یکنواختی خواص مکانیکی و ابعاد بهتر بکار می رود. لکن مقاطع بسیار سنگین با قطر دایره محیطی (CCD) بزرگ معمولاً با استفاده از یک پرس مستقیم با ظرفیت بالا اکسترود می شوند.

علاوه بر دو فرآیند فوق، یک فرآیند جدید با عنوان « اکستروژن با نیروهای اصطکاکی فعال یا اکستروژن معکوس موثر» با مزایایی بیشتر از فرآیند معکوس در سال 1965توسط برزنوی پیشنهاد گردید. این فرآیند در سال 1988 در روسیه توسعه یافته و کاربرد صنعتی پپپیدا نمود. بعدها شربا مطالعات بیشتری بر روی امکان پذیری فرآیند اکستروژن با نیروی اصطکاکی فعال انجام داد.

شماتیکی از یک فرآیند اکستروژن معکوس موثر در نشان داده می شود. توضیح مختصری درباره فرآیند EWAFF در مقایسه با فرآیندهای مستقیم ومعکوس متداول ارائه خواهد شد. نیروهای اصطکاکی در فصل مشترک بیلت و محفظه در جهت سیلان فلزند، بنابراین سیلان محیطی تسریع شده و سیلان مرکزی کند می گردد. این باعث یکنواختی توزیع سرعت طولی در عرض ناحیه کاهش سطح مقطع بیلت می گردد. به عبارت دیگر EWAFF نوع دیگری از اکستروژن معکوس با سرعت حرکت بالاتر محفظه یا قالب نسبت به سرعت حرکت کوبه (رام) است. به دلیل تغییر مکانیک این فرآیند، EWAFF دارای مزایایی در مقایسه با فرآیندهای مستقیم یا معکوس است که عبارتند از:

تولید میلگردها، میله ها و محصولات با کیفیت بالا و خواص مکانیکی یکنواهت از آلیاژهایی که اکستروژن آنها مشکل است.

کاهش تشکیل عیوب و در نتیجه کاهش میزان قراضه

افزایش سرعت اکستروژن، 3 تا 4 برابر فرآیند مستقیم و 2 تا 3 برابر فرآیند معکوس

بهبود سطح نهایی، به حداقل رسانیدن ساختار بلوری درشت و افزایش مقاومت به خوردگی

از نقطه نظر علمی، فرآیند EWAFF برای کاربردهای خاصی در صنعت اکستروژن توصیه می شود. در روسیه دو دستگاه 1600 و 3500 تنی از این نوع وجود دارد. تحقیق در خصوص متغیرهای این فرآیند هنوز ادامه دارد.

در فرآیند اکستروژن مستقیم لغزش نسبی بین بیلت و محفظه وجود دارد، لذا اصطکاک در فصل مشترک بیلت- محفظه، سیلان فلز را در مقایسه با سیلان در مرکز بیلت محدود می نماید.

 اکستروژن مستقیم آلیاژهای سخت همچون 2024 و 7075 دارای برخی محدودیتهای زیر است:

• محدودیت در وزن بیلت
• محدودیت در سرعت اکستروژن
• بازیابی کمتر
• عدم دقت ابعادی
• ناهماهنگی ساختاری و خواص مکانیکی غیریکنواخت

تولیدکنندگان پروفیل آلومینیوم در فرآیند اکستروژن معکوس قالب واقع در جلوی محور فشاری نسبت به محفظه حرکت می کند. اما هیچ گونه جابجایی نسبی بین بیلت و محفظه وجود ندارد. لذا این فرآیند با عدم وجود اصطکاک بین سطح بیلت و محفظه شناخته می شود. به همین دلیل امکان افزایش دو برابری در وزن بیلت و سرعت اکستروژن همراه با 30 تا 45 درصد کاهش در نیروی اکستروژن در مقایسه با اکستروژن مستقیم وجود دارد.

به دلیل اثر اصطکاک محفظه انتظار می رود که در سطح یکسان، توزیع سرعت طولی در مرکز بیلت نسبت به نواحی کناری آن در اکستروژن مستقیم بیشتر از اکستروژن معکوس باشد 

پرس اکستروژن و انواع آن قسمت اول

انواع پرسهای اکستروژن

پرس مستقیم

شماتیکی از یک پرس اکستروژن مستقیم در شکل 3-2 نشان داده می شود. پرسهای مستقیم جهت تولید مقاطع توپر، میلگردها، تسمه ها و مقاطع دیگر بکار می روند. این پرسها برای تولید لوله ها و مقاطع توخالی از آلیاژهای آلومینیوم نرم و با استفاده از بیلت توپر و یک قالب چند دریچه یا قالبهای پل دار نیز استفاده می شوند. یک پرس اکستروژن مستقیم با میله های موازی در شکل 3-3 نشان داده می شود.

با توجه به وجود همراستایی در این پرس، بیلتهای گرد و چهارگوش در آن قابل استفاده است. همراستایی میله های موازی با خط مرکزی پرس، باعث کنترل دقیق قطعات متحرک و انتقال بهینه قدرت می شود. یک راهنمای دقیق و ایمن در محفظه بیلت، امکاناستفاده مناسب از یک بلوک سنبه (دامی) را فراهم می نماید. میز یک پرس پیشرفته طوری طراحی می شود که بتواند ابزار بسیار بزرگ را جهت تولید ایمن و مطمئن مقاطع بزرگ و عریض با حداقل تلرانسها و کیفیت بالا پشتیبانی نماید. پرسهای پیشرفته عموما به وسایل خاصی همچون گیره قالب، محور فشاری با قابلیت باز و بسته شدن آسان، کنترل اتوماتیک همراستایی، بالشتک برشی، فشار دهنده بیلت تلسکوپی، سیستم جاگذاری ضربه ای و نرم افزار کامپیوتری جهت حصول بهره‌وری و کیفیت بالاتر مجهزند.

تجهیزات هیدرولیک شامل پمپها و سوپاپها می توانند بر روی مخزن روغن پرس یا بر روی زمین یا زیرزمین نصب شوند، بطوریکه دسترسی به تجهیزات همسطح با زمین بسیار آسان تر است (شکل 3-4).

پرس معکوس 

پرس ساخته شده برای اکستروژن معکوس (شکل 3-6) دارای همان اجزای پپرس مورد استفاده در اکستروژن مستقیم است. عموماً در اکستروژن آلیاژهای سخت بالاخص آلیاژهای مورد استفاده در صنایع هوافضا، خواص سیلانی فلز در اکستروژن معکوس بسیار مطلوبتر از اکستروژن مستقیم است. به کمک الگوی سیلان ایجاد شده در طی اکستروژن مستقیم، تصمیم گیری در خصوص مواد و محصولاتی که باید روش اکستروژن معکوس برای آنها بکار گرفته شود، امکان پذیر می گردد. اکستروژن معکوس در ساخت میلگردها، میله ها، مقاطع و لوله ها از برخی آلیاژهای آلومینیوم اغلب اقتصادی تر است.

اختلاف بین دو روش پروفیل آلومینیوم اختصاصی در این است که در طی اکستروژن مستقیم هیچ گونه حرکت نسبی بین فالب و محفظه وجود ندارد. در حالیکه در اکستروژن معکوس فالب تعبیه شده بر روی لبه جلویی محور فشاری تو خالی به درون محفظه حرکت می کند. بنابراین  اکستروژن معکوس در مقایسه با اکستروژن مستقیم دارای مزایایی است از جمله این که در آن فشار اکستروژن کاهش می یابد. قطر بیلت قابل افزایش است و اکستروژن با یک دمای بیلت پایین تری برای اشکال بحرانی آغاز می گردد.

قطر دایره محیطی پروفیل آلومینیوم اختصاصی در اکستروژن معکوس کوچکتر از اکستروژن مستقیم بوده و تنش اعمالی بر روی محور فشاری بالاتر است. با این وجود، روش معکوس دارای مزایای زیر است:

• اشکال بکارگیری بیلتهای اولیه بلندتر
• سرعت اکستروژن بالاتر برای برخی از مواد
• ته بیلت نازک تر
• ساختار یکنواخت تر در تمامی طول محصول اکسترود شده
• امکان تولید مقاطع نازک تر
• دقت ابعادی بالاتر در تمامی طول محصول
• دماهای یکنواخت تر محفظه و بیلت در طی اکستروژن
• عمر طولانی تر محفظه و آستری
• لارسون و بلاند مطالبی در خصوص پیشرفتهای صورت گرفته در پرسهای معکوس ارائه داده اند، برخی از معایب این پرسها عبارتند از:
• برای جلوگیری از بروز نواقص سطحی، ماشین کاری پوسته بیلت ضروری است.
• اندازه محصول اکستروژن به قطر داخلی محور فشاری توخالی محدود می شود.
• کار کردن با قالب مشکل است.