Extrusion
L'extrusion est un procédé de fabrication mécanique par lequel un matériau compressé est contraint de traverser une filière ayant la section de la pièce à obtenir.
Catégories :
Métallurgie - Technique de transformation des métaux - Polymère - Élastomère - Imagerie numérique
Définitions :
- Émission de lave sans projection ni écoulement, qui forme aiguille ou dôme; Procédé de fabrication en continu de produits au moyen d'une boudineuse ou d'une filière (source : fr.wiktionary)
- Procédé qui pousse le plastique à travers des filières. Tous nos profilés en uPVC sont extrudés. (source : phtech)
- Transformation de matière thermoplastique ou élastomère permettant d'obtenir un produit d'une section déterminée par un outillage (filière), en continu. (source : plastelec-tubes)
L'extrusion est un procédé de fabrication (thermo) mécanique par lequel un matériau compressé est contraint de traverser une filière ayant la section de la pièce à obtenir. On forme en continu un produit long (tube, tuyau, profilé, fibre textile) et plat (plaque, feuille, film). Les cadences de production sont élevées.
Il ne faut pas confondre ce procédé avec le tréfilage qui consiste aussi à faire passer un matériau au travers d'une filière, mais sous l'effet d'une traction. Ce procédé est conduit à froid.
L'extrusion donne des pièces aux formes toujours plus précises que celles qui sont réalisées avec l'estampage ou le matriçage. Qui plus est , les pièces présentent des états de surface excellents, ce qui permet fréquemment de les utiliser sans usinage complémentaire. La masse moyenne des pièces extrudées est de l'ordre du kilogramme.
L'extrusion s'applique à divers produits tels les métaux (voir l'article Filage), les matières plastiques, les caoutchoucs, les matériaux composites, mais également l'argile pour la fabrication des briques alvéolaires, les pâtes alimentaires.
Contrairement au laminage et au profilage de bandes qui se limitent le plus souvent à des formes simples, elle permet d'obtenir des formes particulièrement complexes et des profilés creux.
Extrusion de métal à froid
L'extrusion à froid est apparentée à la forge à froid. Elle est aussi nommée forge de précision. C'est un procédé de formage de pièces métalliques pleines ou creuses, le plus souvent axisymétriques par déformation plastique d'un matériau brut, le lopin.
Bien que cette technique nécessite un outillage plus robuste et des machines plus puissantes que les autres forgeages, la précision et l'état de surface obtenus sont bien meilleurs.
Plasturgie
L'extrusion concerne préférentiellement les matières thermoplastiques.
L'extrusion est en particulier utile pour la fabrication de tubes, feuilles ou plaques profilées type fenêtres en PVC ou de joints divers.
Inconvénients de l'extrusion :
- des tolérances élevées sont complexes à maintenir ;
- des vis différentes sont nécessaires pour chaque type de plastique.
Industrie du caoutchouc
Différentes technologies s'appliquent à l'extrusion :
extrusion-gainage du matériau polymère : utilisée pour le revêtement de fils et câbles ; extrusion-formage : la matière (en granulés ou en poudre) est extrudée sous forme de nappe et mise aussitôt en forme par une technique analogue au thermoformage ; adaptée aux grandes séries ainsi qu'à la fabrication de pièces de grandes dimensions (éléments de carrosserie, bateaux, valises, carters, pots, barquettes, etc. ) ; extrusion-calandrage : se prête à la fabrication de feuilles et de plaques ; extrusion en filière plate (extrusion dite cast) : sert à tirer des films plastiques en faibles épaisseurs (de 7 jusqu'à 30 µm) ; extrusion-gonflage : on forme tout d'abord une paraison à paroi mince ; après gonflage (la bulle est fréquemment spectaculaire) et refroidissement, obtention de films (sacs plastiques en PE, PP... ). À la différence de l'extrusion-soufflage, ce procédé n'utilise pas de moule ; extrusion-soufflage : à partir d'un tube (paraison) obtenu par extrusion et porté à une température suffisamment élevée, étirage et moulage en discontinu pour fabriquer des corps creux (bouteilles, flacons... ) ; filage : la technique de filage du polymère à l'état fondu est la plus utilisée ; une filière comporte plusieurs dizaines de trous ; l'étirage longitudinal après refroidissement des fils continus est particulièrement important (jusqu'à 500 %) ; obtention de fibres textiles (PE, PP, PA, PET) ; cœxtrusion : plusieurs vis d'extrusion alimentent une filière pour cœxtruder jusqu'à neuf couches de polymère, chacune ayant ses qualités propres. A titre d'exemple, obtention pour l'emballage alimentaire de films multicouches à effet barrière au dioxygène, responsable de l'oxydation des produits frais ou cuisinés (un emballage en PE est perméable au dioxygène). Différentes technologies s'appliquent à l'extrusion :
Pour extruder une matière caoutchouteuse, on alimente une extrudeuse, soit par des bandes, soit par des granulés de caoutchouc cru. L'extrudeuse de caoutchouc est constituée d'une vis sans fin qui tourne dans un cylindre nommé corps de l'extrudeuse, lui-même constitué de plusieurs zones de régulation thermique et d'une chemise, partie au contact du caoutchouc. La vis sans fin elle-même est thermorégulée dans la majorité des cas. Le caoutchouc chauffé se ramollit et est poussé par la rotation de la vis vers la tête d'extrusion. La tête est constituée de divers éléments (corps, obus) qui guident le flux de caoutchouc vers la filière. Cet outillage donne la section définitive du profilé (sans calibration, contrairement aux extrudeuses de plastique). Les températures fixées pour les différentes zones sont réglées pour ramollir suffisamment le caoutchouc (et par conséquent pouvoir extruder à une pression aussi faible que envisageable) sans le vulcaniser. On parle de profil de température de l'extrudeuse.
Dessin vectoriel
Par ressemblance, on nomme extrusion un des effets spéciaux applicables à un dessin vectoriel. Il consiste à créer une forme tridimensionnelle à partir d'un objet plan, particulièrement comparable à ce qui serait obtenu d'une façon parfaite par extrusion mécanique, la filière, nommée alors section, étant définie selon la forme plane.
C'est la procédure principale adoptée par les logiciels de conception 3D. La génération est obtenue à partir d'une esquisse plane suivant trois modes d'extrusion fréquemment distingués dans la terminologie :
- l'extrusion (rectiligne), cas de la pièce en bois ci-contre ;
- la révolution : comme dans le cas de la pièce rouge où la section tourne autour d'un axe ;
- le balayage : dans ce cas, la génératrice peut être une courbe plane plus complexe, ou alors gauche.
De plus, cette opération peut s'accompagner d'une variation des dimensions de section, ce qui permet la définition entre autres, de formes coniques.
Cuisine
Le hachoir est un ustensile de cuisine utilisant l'extrusion pour hacher la viande.
De même, dans la fabrication industrielle des pâtes alimentaires, on a recours au procédé d'extrusion pour la mise en forme des coquillettes et autres macaronis.
Annexes
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