Análisis basado en reglas del proceso de extrusión

La extrusión es un proceso de deformación plástica en el que la materia prima (lingote) se fuerza a fluir por compresión a través de la abertura de una matriz de sección transversal menor. El proceso de extrusión se divide en dos tipos básicos: extrusión directa y extrusión indirecta. En la extrusión directa, el lingote se empuja a través de la matriz mediante presión de pistón , mientras que en la extrusión indirecta, la matriz se mueve con respecto al contenedor.

El análisis basado en reglas del proceso de extrusión ayudaría a determinar un conjunto de reglas esenciales a considerar al diseñar un producto, o incluso al estimar su costo. Algunas de estas reglas se describen a continuación.

El material del perfil a extruir desempeña un papel fundamental en la determinación de los parámetros y las posibles limitaciones del proceso. Por ejemplo, el espesor mínimo de una lámina de acero al carbono extruida es de 3 mm, mientras que la misma lámina de aluminio puede extruirse con un espesor mínimo de 1 mm. Mediante procesos de extrusión se pueden fabricar diversos materiales como acero al carbono, aluminio, titanio , magnesio , ABS y PVC, entre otros.

Los procesos de extrusión permiten extruir láminas en una gran variedad de perfiles, pero es fundamental tener en cuenta las características del perfil para garantizar la viabilidad y la resistencia del producto.

Durante el proceso de extrusión, es fundamental considerar el acabado superficial de las superficies expuestas del producto. Por regla general, cuanto más estrecha sea la superficie expuesta, más uniforme será su acabado. Las nervaduras, las bridas y los cambios bruscos en el espesor del metal pueden aparecer como marcas en la superficie opuesta de la extrusión, especialmente en secciones delgadas. Estas marcas en las superficies expuestas pueden minimizarse mediante modificaciones de diseño, como transiciones redondeadas, para reducir la probabilidad de que aparezcan vetas en el lado opuesto. ^{[ 2 ]}

La simetría proporciona fuerzas más equilibradas y ayuda a evitar la sobrecarga de ciertas zonas de la matriz de extrusión. En particular, las zonas huecas dentro de la sección transversal deben estar equilibradas. ^{[ 3 ]}

A menudo se incluyen ciertas tolerancias de desperdicio en la longitud requerida de la extrusión. Cortar una longitud perfecta durante la producción puede ser difícil y costoso, ya que los metales o termoplásticos se expanden y contraen a diferentes temperaturas. A menudo se puede lograr una mayor precisión si las longitudes se cortan fuera de línea. Una tolerancia de longitud típica para UPVC podría ser de +/- 1 mm (0,2 %) en una longitud total de 500 mm. ^{[ 4 ]}

La relación de reducción por extrusión es la relación entre las áreas de la sección transversal de la abertura de la matriz y la del contenedor por donde se empuja el tocho. Un tocho de gran diámetro empujado a través de una abertura de matriz muy pequeña tiene una alta relación de reducción, y en ocasiones puede resultar imposible extruir dicha pieza. Las relaciones de 75:1 son comunes, aunque difíciles de lograr.

Sin embargo, para formas con proporciones difíciles, la solución consiste en fabricar la pieza en una prensa con un contenedor más pequeño. Otra opción es utilizar una matriz de múltiples orificios que permite extruir varios perfiles simultáneamente. También resultan útiles para formas pequeñas demasiado largas para manipularlas de forma práctica, incluso con los lingotes más cortos que una prensa puede extruir. ^{[ 5 ]}