Экструзия — технология формования материалов¶

Экструзия (от лат. extrusio — выталкивание) — технологический процесс получения длинномерных изделий с постоянным поперечным сечением путём продавливания материала через отверстие (фильеру) под действием сжимающих усилий. Метод относится к числу наиболее распространённых в металлургии, пищевой, химической и деревообрабатывающей промышленности. В зависимости от области применения различают экструзию металлов, пластмасс, резины, пищевых масс и древесины.

¶Принцип процесса

Общий принцип экструзии сводится к следующему: заготовка или расплавленный материал помещаются в рабочую камеру (цилиндр), после чего под действием давления, создаваемого штоком или винтовым прессом, продавливаются через профилированное отверстие — фильеру. Форма выходного продукта определяется геометрией фильеры. Процесс может быть непрерывным (при подаче материала через загрузочное окно, как в винтовых экструдерах) или циклическим (при обработке отдельных заготовок).

Основные параметры процесса: давление экструзии, температура материала, скорость деформации и геометрия фильеры. От их сочетания зависит качество поверхности готового изделия, точность профиля и механические свойства продукта.

¶Экструзия металлов

В металлургии экструзия (также называется выдавливанием) применяется для производства прутков, труб, профилей и проволоки из цветных металлов и их сплавов — алюминия, меди, свинца, цинка, титана, а также из стали. Различают прямую экструзию, при которой шток перемещается заготовку относительно неподвижной фильеры, и обратную, при которой заготовка остаётся неподвижной, а движется шток вместе с фильерой. Обратная экструзия требует меньших усилий, но ограничивает длину заготовки.

Экструдированный алюминий широко применяется в строительстве (оконные и дверные профили, фасадные системы), машиностроении и авиации. Российские предприятия, выпускающие экструзионный алюминий, — «РУСАЛ», «Сибирский алюминий», «Братский алюминиевый завод».

¶Экструзия пластмасс

В полимерной промышленности экструзия — основной способ производства плёнок, труб, шлангов, профилей, листов и оболочек кабелей. Процесс осуществляется на экструдерах — машинах, в которых полимерный гранулят подаётся в нагретый цилиндр, плавится под действием тепла и трения, а затем продавливается через головку с фильерой винтовым шнеком.

Основные виды экструзии пластмасс:

• Литая экструзия — классический метод, при котором полимер сначала расплавляется, а затем продавливается через фильеру.
• Экструзия с раздувом — применяется для производства тонкостенных труб и плёнок; расплав выходит из кольцевой щели и раздувается воздухом.
• Экструзия с калиброванием — обеспечивает точность размеров за счёт вакуумного или контактного калибрования профиля.
• Экструзия с вытягиванием — используется для получения плёнок и волокон.

В России производством экструзионного оборудования занимаются предприятия в Санкт-Петербурге, Москве, Перми и других промышленных центрах.

¶Экструзия пищевых продуктов

В пищевой промышленности экструзия применяется для производства хлопьев, сухих завтраков, чипсов из злаков, макаронных изделий, соевых продуктов и кормов для животных. Суть процесса заключается в том, что зерновая масса при высокой температуре (100–200 °C) и давлении продавливается через фильеру, а при выходе в атмосферу влага резко испаряется, и продукт вспучивается, приобретая характерную пористую структуру.

Экструзионные технологии в пищевой промышленности позволяют получать продукты с заданными вкусовыми и текстурными свойствами, а также уничтожать болезнетворные микроорганизмы и разрушать антинутриенты.

¶Экструзия древесины

В деревообработке экструзия применяется для производства так называемого модифицированного или экструдированного дерева — материала, получаемого из древесных отходов (опилок, стружки, мелких щепок) в смоле-связующем. Смесь нагревается и продавливается через фильеру, формируя бруски, доски или панели с высокой плотностью и стабильной геометрией. Материал используется для изготовления садовой мебели, ламелей, напольных покрытий и конструкционных элементов.

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам экструзии относятся:

• высокая производительность и непрерывность процесса;
• возможность получения изделий сложного поперечного сечения;
• равномерная структура материала по всему сечению;
• относительно низкая стоимость единицы продукции.

Ограничения метода связаны с высокими усилиями, необходимыми для деформации металлов, с износом фильер при работе с абразивными материалами, а также с трудностями получения изделий переменного сечения.

¶См. также

• Вальцовка
• Литьё под давлением
• Каландрование

¶Источники

• Бернштейн М. Л. Металловедение. — М.: Металлургия.
• Абрамов О. П. Экструзия алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия.
• Справочник по переработке пластмасс / под ред. А. Я. Малкина, В. Г. Каминского. — М.: Химия.
• Технология пищевых производств / под ред. В. А. Тихонова. — СПб.: ГИОРД.