Apa itu Ekstrusi? - Cara Kerja, Jenis, Dan Aplikasi
Apa itu Ekstrusi?
Ekstrusi adalah proses yang digunakan untuk membuat objek dengan profil penampang tetap dengan mendorong material melalui die dari penampang yang diinginkan. Dua keunggulan utamanya dibandingkan proses manufaktur lainnya adalah kemampuannya untuk membuat penampang yang sangat kompleks; dan untuk mengerjakan material yang getas, karena material hanya mengalami tegangan tekan dan geser. Ini juga menciptakan permukaan akhir yang sangat baik dan memberikan kebebasan bentuk yang cukup besar dalam proses desain.
Menggambar adalah proses yang serupa, menggunakan kekuatan tarik material untuk menariknya melalui cetakan. Ini membatasi jumlah perubahan yang dapat dilakukan dalam satu langkah, sehingga terbatas pada bentuk yang lebih sederhana, dan beberapa tahap biasanya diperlukan. Menggambar adalah cara utama untuk menghasilkan kawat. Batang dan tabung logam juga sering digambar.
Ekstrusi mungkin kontinu (secara teoritis menghasilkan bahan yang panjangnya tidak terbatas) atau semi-kontinyu (menghasilkan banyak potongan). Itu bisa dilakukan dengan bahan panas atau dingin. Bahan yang umum diekstrusi termasuk logam, polimer, keramik, beton, tanah liat pemodelan, dan bahan makanan. Produk ekstrusi umumnya disebut ekstrudat.
Juga disebut sebagai "lubang flanging", rongga berongga di dalam bahan yang diekstrusi tidak dapat diproduksi menggunakan cetakan ekstrusi datar sederhana karena tidak akan ada cara untuk mendukung penghalang pusat cetakan. Sebagai gantinya, dadu mengasumsikan bentuk balok dengan kedalaman, dimulai pertama dengan profil bentuk yang mendukung bagian tengah.
Bentuk dadu kemudian secara internal berubah sepanjang panjangnya menjadi bentuk akhir, dengan bagian tengah yang ditangguhkan ditopang dari bagian belakang dadu. Material mengalir di sekitar penyangga dan sekering untuk menciptakan bentuk tertutup yang diinginkan.
Ekstrusi logam juga dapat meningkatkan kekuatannya.
Karakteristik Ekstrusi
- Mampu membuat penampang yang kompleks dan akan seragam di seluruh panjang ekstrudat
- Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas ekstrusi adalah desain die, rasio ekstrusi, temperatur billet, pelumasan, dan kecepatan ekstrusi. Lihat panduan desain mendetail untuk ekstrusi logam, “Cara mendesain suku cadang untuk ekstrusi logam langsung” untuk memahami 5 variabel desain utama dari ekstrusi logam dan tip desain ekstrusi desain untuk manufaktur (DFM).
- Mirip dengan proses pembentukan logam lainnya, dapat dilakukan baik panas atau dingin, meskipun proses umumnya dilakukan pada suhu tinggi untuk mengurangi gaya ekstrusi dan meningkatkan keuletan material
- Biaya rendah karena berkurangnya pemborosan bahan baku dan tingkat produksi yang tinggi
- Bahan rapuh dapat dideformasi tanpa sobek karena hanya memberikan gaya tekan dan geser di bagian stok
- Bagian yang terbentuk memiliki permukaan akhir yang sangat baik yang meminimalkan pemesinan pasca-pemrosesan
- Ekstrusi logam cenderung menghasilkan struktur butir memanjang yang sesuai dengan arah material.
- Ketebalan dinding minimum ~1mm (aluminium) hingga ~3mm (baja) dapat dicapai
Jenis Proses Ekstrusi
Ekstrusi logam dapat dibagi lagi dan dikelompokkan ke dalam kategori berikut tergantung pada arah aliran ekstrusi, media yang digunakan untuk menerapkan gaya, suhu kerja, dll.
- Ekstrusi Langsung
- Ekstrusi Tidak Langsung
- Ekstrusi Hidrostatik
- Ekstrusi Lateral atau Vertikal
- Ekstrusi panas
- Ekstrusi Dingin
- Ekstrusi Dampak
1. Ekstrusi Langsung
Ekstrusi Langsung, kadang-kadang disebut Ekstrusi Maju adalah jenis ekstrusi yang paling umum. Dimulai dengan memuat billet yang dipanaskan (hanya untuk ekstrusi panas, dibahas nanti) ke dalam wadah rongga tekan tempat blok dummy ditempatkan di belakangnya.
Kemudian ram mekanis atau hidrolik menekan material untuk mendorongnya keluar melalui die. Kemudian, selagi masih panas, bagian itu diregangkan untuk diluruskan. Proses ini dianimasikan dengan indah oleh Materi Inti.
Di bawah ekstrusi langsung, gesekan tinggi yang disebabkan oleh baja pada suhu yang lebih tinggi dikurangi dengan menggunakan kaca cair sebagai pelumas sementara minyak dengan bubuk grafit digunakan untuk pelumasan untuk suhu rendah. Blok dummy digunakan untuk melindungi ujung batang pengepres (punch atau ram) dalam ekstrusi panas.
Ketika pukulan mencapai akhir pukulannya, sebagian kecil dari billet yang disebut "butt end" tidak dapat didorong melalui lubang die.
Keuntungan dari ekstrusi logam langsung
- Tidak perlu modifikasi billet
- Dapat digunakan untuk ekstrusi panas dan dingin
- Perkakas sederhana dibandingkan dengan proses ekstrusi lainnya
Kerugian ekstrusi logam langsung
- Persyaratan gaya tinggi karena gesekan
- Ujung pantat tertinggal di dalam rongga
- Gaya yang dibutuhkan untuk mendorong ram berubah saat pukulan bergerak
2. Ekstrusi Tidak Langsung
Dalam Ekstrusi Tidak Langsung, die terletak di ujung ram hidrolik dan bergerak menuju billet di dalam rongga untuk mendorong material melalui die. Hal ini diilustrasikan pada gambar 2 di bawah ini.
Proses ini mengkonsumsi lebih sedikit daya karena wadah billet statis menyebabkan lebih sedikit gesekan pada billet. Namun, mendukung bagian yang diekstrusi sulit ketika ekstrudat keluar dari cetakan.
Keuntungan dari ekstrusi logam tidak langsung
- Lebih sedikit gesekan dan lebih sedikit daya yang digunakan
- Dapat digunakan untuk ekstrusi panas dan dingin
- Perkakas sederhana dibandingkan dengan proses ekstrusi lainnya
Kerugian ekstrusi logam tidak langsung
- Sulit untuk mendukung bagian yang diekstrusi
- Dom berongga membatasi beban yang diterapkan
3. Ekstrusi hidrostatik
Pada ekstrusi hidrostatik, chamber/rongga dibuat lebih kecil dari billet dan diisi dengan cairan hidrolik yang mentransfer gaya dari ram ke billet. Meskipun gaya tri-aksial diterapkan oleh fluida, tekanan meningkatkan kemampuan bentuk billet pada billet. Menyegel cairan harus dipertimbangkan pada tahap awal untuk menghindari kebocoran dan masalah tekanan yang berkurang.
Meskipun cairan hidrolik menghilangkan gesekan antara dinding dan billet dengan mengisolasinya, karena persyaratan peralatan khusus, waktu penyiapan yang tinggi dan tingkat produksi yang rendah membatasi penggunaannya di industri dibandingkan dengan proses ekstrusi lainnya.
Keuntungan dari ekstrusi logam hidrostatik
- Persyaratan daya/gaya rendah karena tidak ada gesekan
- Tingkat produksi cepat &rasio pengurangan tinggi
- Turunkan suhu billet
- Meratakan aliran material karena distribusi gaya yang seimbang
- Bilet besar dan penampang besar dapat diekstrusi
- Tidak ada residu billet yang tertinggal di dalam wadah
Kerugian dari ekstrusi logam hidrostatik
- Billet perlu disiapkan dengan meruncingkan salah satu ujungnya agar sesuai dengan sudut masuk die
- Hanya ekstrusi dingin yang memungkinkan
- Sulit untuk menampung cairan bertekanan tinggi
4. Ekstrusi Lateral
Dalam Ekstrusi Lateral, wadah berada dalam posisi vertikal seperti yang ditunjukkan pada gambar, dan dadu terletak di samping. Proses ini cocok untuk material dengan titik leleh rendah.
5. Ekstrusi Dampak
Ekstrusi impak adalah bagian dari kategori ekstrusi dingin yang sangat mirip dengan ekstrusi tidak langsung dan terbatas pada logam yang lebih lunak seperti Timbal, Aluminium, dan tembaga. Seperti yang diilustrasikan skema, pukulan didorong ke bawah dengan kecepatan tinggi dan memiliki kekuatan ekstrim pada siput untuk diekstrusi ke belakang.
Ketebalan Extrude adalah fungsi dari jarak antara punch dan rongga die. Ekstrudat dilepas dengan menggunakan pelat stripper.
Untuk ekstrusi impak, penekan mekanis sering digunakan dan bagian tersebut dibentuk pada kecepatan tinggi dan pada langkah yang relatif pendek
Karena gaya yang bekerja pada punch dan die sangat tinggi, perkakas harus memiliki ketahanan benturan, ketahanan lelah, dan kekuatan yang cukup, untuk mengekstrusi logam dengan benturan. Ekstrusi impak dapat dibagi menjadi tiga jenis berikut berdasarkan aliran materialnya.
Dalam ekstrusi tumbukan maju, logam mengalir ke arah yang sama dengan gaya yang diberikan saat mengalir ke arah yang berlawanan dalam ekstrusi tumbukan terbalik.
Keuntungan dari ekstrusi logam impak
- Penghematan bahan baku hingga 90%
- Pengurangan waktu pengerjaan mesin hingga 75%
- Penghapusan operasi pemesinan sekunder
- Pengurangan rakitan multi-bagian
- Peningkatan sifat mekanik untuk kekuatan material dan pemesinan karena pengerjaan dingin material
- Mengurangi total biaya suku cadang secara signifikan hingga 50%
- Tabung berdinding tipis berongga, ditutup pada salah satu ujungnya, sering diproduksi di industri manufaktur dengan ekstrusi tumbukan ke belakang.
Kerugian ekstrusi logam impak
- Diproduksi selama bagian tersebut simetris terhadap sumbu pembentukannya
- Banyak bagian yang dibentuk oleh tumbukan, dalam industri, akan memerlukan proses manufaktur lebih lanjut, seperti penempaan logam, penyetrikaan, atau pemesinan, sebelum selesai
Aplikasi Ekstrusi
- Ekstrusi banyak digunakan dalam produksi tabung dan pipa berongga.
- Ekstrusi aluminium digunakan dalam pekerjaan struktur di banyak industri.
- Proses ini digunakan untuk memproduksi kusen, pintu, jendela dll di industri otomotif.
- Ekstrusi banyak digunakan untuk memproduksi benda-benda plastik.
Keuntungan Ekstrusi
- Rasio ekstrusi tinggi (Ini adalah rasio luas penampang billet dengan luas penampang bagian yang diekstrusi).
- Dapat dengan mudah membuat penampang yang rumit.
- Pekerjaan ini dapat dilakukan dengan bahan getas dan ulet.
- Sifat mekanik yang tinggi dapat dicapai dengan ekstrusi dingin.
Kerugian Ekstrusi
- Biaya awal atau penyiapan yang tinggi.
- Diperlukan gaya tekan yang tinggi.
