Lição 3.3DeformarCapítulo 3 · Conformação volumétrica

Extrusão (perfis de alumínio e tubos de plástico)

Empurre metal ou plástico por uma matriz com forma

A extrusão empurra o material por uma abertura com forma (uma matriz), como pasta de dente saindo de um tubo, dando uma peça longa com aquela seção transversal. Esquadrias e dissipadores de calor são de alumínio extrudado; tubos de água e isolamento de cabos são de plástico extrudado. Depois de ter a matriz, você pode fazer a forma em qualquer comprimento.

Foto: Ulfbastel, Public domain, via Wikimedia Commons

Extrusão: uma prensa de alumínio e uma linha de tubos de plásticoEm cima: um perfil de alumínio (etapas 1 a 4). Embaixo: um tubo de plástico (etapas 5 a 7). Os números circulados correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Aqueça o tarugo. Um tarugo (um toro curto e grosso de alumínio) é aquecido a cerca de 450–500 °C. Ele continua sólido e não fica incandescente, mas fica mole o bastante para escoar sob pressão.
Empurre com o êmbolo. O tarugo é carregado em um recipiente aquecido. Um êmbolo hidráulico o empurra com uma força de centenas a milhares de toneladas.
Espreme pela matriz. O metal flui pela matriz (um disco grosso de aço com um furo com forma). Sai como um perfil (uma peça longa de seção transversal constante). Para formas ocas, o metal se divide em volta de um núcleo central dentro da matriz e se junta de novo.
Resfrie, estique e corte. Um puxador conduz o perfil quente ao longo de uma mesa enquanto ar ou água o resfria. Depois ele é esticado até ficar reto, cortado no comprimento e muitas vezes tratado termicamente ou anodizado (recebe uma camada protetora de óxido).
Tubo de plástico: funda com uma rosca. Péletes de plástico caem de um funil em um cilindro aquecido. Uma rosca giratória (um parafuso sem-fim, como em um moedor de carne) os funde por calor e atrito e empurra o fundido para a frente sem parar.
Forme o tubo. O fundido escoa por uma folga em forma de anel na matriz, em volta de um pino central que forma o furo do tubo.
Resfrie, puxe e corte. O tubo mole passa por um tanque de água que fixa seu tamanho final. Um puxador o arrasta a velocidade constante, e uma serra o corta no comprimento.

Dados-chave

Materiais: Ligas de alumínio (de longe o metal mais comum), cobre, latão, magnésio; plásticos como PVC, polietileno e polipropileno
Peças típicas: Esquadrias de janelas e portas, dissipadores de calor, trilhos e tubos, tubos de água, isolamento de cabos, acabamentos e vedações de plástico
Tamanho da peça: Perfis de alumínio de cerca de um centímetro a dezenas de centímetros de largura, cortados em comprimentos de vários metros; tubos de plástico de poucos milímetros a mais de um metro de diâmetro
Precisão: Alumínio: cerca de ±0,1–0,3 mm em seções pequenas. Tubo de plástico: normalmente algumas décimas de milímetro
Acabamento superficial: Lisa, com leves linhas de matriz no sentido do comprimento; o alumínio costuma ser anodizado ou pintado
Tamanho de lote adequado: De pequenas séries (as matrizes são baratas) a linhas de plástico funcionando sem parar, dia e noite
Custo de ferramental e máquinas: Matrizes de alumínio: muitas vezes de algumas centenas a alguns milhares de dólares. Prensas e linhas completas: de centenas de milhares a milhões
Velocidade: Alumínio: um tarugo inteiro prensado em poucos minutos. Plástico: contínuo, normalmente metros por minuto

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Seções transversais complexas em um só passe, inclusive ocas
Matrizes baratas tornam acessíveis até pequenas séries de um perfil sob medida
Contínua e rápida, com pouco desperdício (as pontas de refugo são recicladas)
Boa superfície, pronta para anodizar ou pintar

Limites

Só seções transversais constantes; furos ou detalhes ao longo do comprimento precisam ser usinados depois
Paredes muito finas e cantos vivos são difíceis de obter
Perfis longos podem torcer ou empenar e precisam ser esticados até ficarem retos
Metais duros como o aço exigem forças altíssimas e desgastam as matrizes rápido

Onde é usado

Construção civilEsquadrias de janelas e portas, seções de fachadas-cortina, guarda-corpos, tubos de esgoto de PVC
EletrônicaDissipadores de calor, carcaças de equipamentos, perfis para fitas de LED
TransporteSeções de carroceria de trens e ônibus, barras de teto, vigas de para-choque
Hidráulica e utilidadesTubos de água e gás, eletrodutos, isolamento de cabos
Bens de consumoTrilhos de cortinas, trilhos de escadas, mangueiras de jardim
Alimentos (mesmo princípio)Macarrão, cereais matinais, salgadinhos

Como reconhecê-lo

A seção transversal é exatamente a mesma ao longo de todo o comprimento; uma ponta cortada mostra o perfil completo.
Finas linhas retas no sentido do comprimento (linhas de matriz), mais fáceis de ver em alumínio nu sob uma luz.
Pontas cortadas com serra, com furos e entalhes acrescentados depois por usinagem.
Em tubos de plástico, texto impresso que se repete ao longo do comprimento, acrescentado quando o tubo sai da linha.

Compare com

Laminação3.2a laminação espreme o metal entre cilindros girando; a extrusão o empurra por uma matriz fixa e dá formas muito mais complexas em um só passe.Trefilação3.4a trefilação puxa o metal por uma matriz em vez de empurrar, o que só funciona para seções finas e simples.Pultrusão10.3a prima dos compósitos: fibras embebidas em resina são puxadas por uma matriz aquecida.

Assista

Hydro · Todo o caminho do alumínio, explicado passo a passo

corematerials · Um corte simples do êmbolo, do tarugo e da matriz

Hydro · Uma prensa real transformando um tarugo em um perfil

Machine GPM · Uma linha de tubos de plástico: extrusora, tanque de resfriamento, puxador e serra

Veja fotos reais

Wikipedia: Extrusão — diagramas de extrusão direta e indireta, fotos de perfis e matrizes
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A extrusão empurra o material por uma matriz com forma; o produto mantém aquela seção transversal em qualquer comprimento.
O alumínio é empurrado por um êmbolo, um tarugo por vez; o plástico é fundido e empurrado sem parar por uma rosca.
Matrizes baratas tornam acessíveis perfis sob medida, até em pequenas séries.