압출 공정 이해: 현대 제조에 대한 필수 가이드

압출은 오늘날 제조의 초석이며 다양한 재료와 제품을 생산하는 다재다능한 방법을 제공합니다. 이 입문서는 기본 원리, 사용되는 다양한 유형의 재료 및 산업에서의 다양한 응용 프로그램을 설명하여 독자에게 압출에 대한 전체적인 이해를 제공하고자 합니다. 우리는 압출에 관련된 가열, 성형 및 냉각 프로세스와 같은 기술적 세부 사항을 탐구하여 속도, 크기 및 정확도 측면에서 효율성을 끌어낼 것입니다. 이 기술을 둘러싼 복잡성을 조사함으로써 독자는 그것이 제품 설계 및 개발에 어떻게 영향을 미쳤는지, 혁신으로 이어지고 이 중요한 산업 프로세스를 인식하게 되었는지 이해할 수 있을 것입니다.

압출이란 무엇이고, 어떻게 작동하나요?

압출 공정은 어떻게 작동합니까?

압출 공정은 원료를 호퍼에 공급하는 것으로 시작하여 호퍼가 원료를 배럴로 운반합니다. 이 배럴에서 원료는 부드러워지고 연성이 생길 때까지 가열되고 가압됩니다. 일반적으로 회전하는 나사 메커니즘이 이러한 운반을 돕고, 동시에 원료를 혼합하고 압축합니다. 충분히 연성이 생기면 다이를 통해 밀어 넣어 원하는 모양이나 형태를 취합니다. 다이를 떠난 후 냉각되어 새로운 모양이 제자리에 굳어집니다. 이러한 단계는 모든 생산 실행에서 각 제품이 균일한 치수를 갖도록 하여 정확성을 보장합니다.

압출에서의 마찰의 역할

마찰은 압출 중에 재료 흐름과 전반적인 작업 효율성에 영향을 미치기 때문에 중요합니다. 회전하는 스크류는 배럴 아래로 원자재를 이동시키는 동시에 자체, 배럴 및 해당 물질 간의 마찰을 통해 열을 생성합니다. 이 열은 원자재를 부드럽게 하여 한 상태(고체)에서 다른 상태(액체)로의 전환을 보다 연성 있게 만듭니다. 그러나 과도한 마찰은 과열을 일으켜 일부 부품이 분해되거나 일관성이 없는 결과를 초래할 수 있습니다. 최종 제품, 따라서 전단력도 잘 관리해야 함을 나타냅니다. 따라서 직경 크기 등과 같은 변수에 대한 신중한 제어가 필요합니다. 이를 전단력 관리라고도 합니다. 따라서 마찰을 신중하게 제어하는 것은 특히 플라스틱을 다룰 때 압출 중 최적의 성능을 달성하는 데 중요한 측면이 됩니다.

압출기 다이의 중요성

모든 압출기 시스템의 핵심 구성 요소는 다이입니다. 이 장치는 물체가 통과한 후 어떤 모양이 될지와 그 크기를 결정하며, 최종 제품은 특정 공정을 거쳐 최종 제품이 됩니다. 생산라인 이 지점에 도달하기 전에 다이 출구 영역이라고 합니다. 다이 정밀 제조는 온간 작업 방법 중에 생산된 섹션 전체에 걸쳐 균일성을 보장하는데, 여기서 재료는 성형되는 작업물을 고정하는 데 사용되는 장치 내의 어떤 것에도 붙지 않고 균일하게 흐릅니다. 따라서 우리가 모든 것을 올바르게 하려면 재료가 통과할 때 일관되게 제어된 너비를 유지하여 두께의 불균일성을 완전히 피하도록 하여 다이도 올바르게 만들어야 합니다. 또한, 좋은 다이 설계는 생산 공정 중에 재료를 효율적으로 사용하도록 촉진하여 낭비를 줄이는 데 도움이 되며, 이는 결과적으로 이러한 활동에 소요되는 시간을 절약하여 압출을 보다 비용 효율적으로 만드는 데 기여합니다. 궁극적으로 이러한 요소는 전체 절차에 걸쳐 정밀성이 부족하여 오류가 발생할 여지가 없기 때문에 압출 내에서 높은 표준을 유지하는 데 필요한 벤치마크 역할을 합니다.

어떤 종류의 압출이 존재합니까?

열간압출과 냉간압출

열간 압출을 수행할 때, 재료는 압출된 금속 또는 폴리머의 재결정점보다 높은 온도에서 가공됩니다. 이는 더 나은 결과를 위해 압출 과정에서 열이 사용된다는 것을 의미합니다. 이 접근 방식은 또한 재료의 연성을 개선하는 데 도움이 되어 변형을 더 쉽게 만들고, 그렇지 않으면 성형에 상당한 힘이 필요한 모양을 생산할 수 있습니다. 따라서 최종 제품의 기계적 특성이 더 좋아질 수 있으므로 금속에서 일반적으로 사용됩니다.

반면, 냉간 압출은 금속이 충분한 가소성을 갖지 못하는 실온 수준 또는 그보다 약간 높은 온도에서 발생하므로 연성이 감소하여 압력을 증가시켜야 합니다. 이 방법의 장점은 열 효과가 감소하여 치수 정확도가 더 좋아질 수 있으므로 허용 오차가 좁은 고정밀 부품을 제작할 수 있다는 것입니다. 이러한 표면 마감 및 강도(기계적 특성)는 냉간 압출에 사용할 수 있도록 선택할 때 많은 폴리머와 일부 금속에 일반적으로 중요한 요소입니다. 각 방법은 압출 공정 동안 재료 속성과 원하는 결과에 따라 고유한 용도가 있습니다.

직접 및 간접 압출에 대한 설명

직접 (또는 전달이라고도 함) 압출은 재료를 밀어내는 것을 포함합니다 압력이 가해진 방향에 따라 다이를 통과시켜 연속적인 흐름이 발생하여 균일한 모양의 단단한 제품이 생산되는 반면, 간접(후진) 방식은 다이를 작업물 쪽으로 움직여 그 반대의 경우보다 마찰 손실이 적고 힘도 덜 필요하므로 다양한 소재를 특징으로 하는 다양한 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 채택되는 후방 압출 절차 중에 가해지는 마찰력이 감소하여 더 미세한 마감 허용 오차 범위를 제공합니다.

다른 방법에 비해 정수압 압출의 이점

정수압 방법은 많은 마찰 없이 복잡한 형상을 가공할 수 있기 때문에 기존 기술과 차별화되는데, 이는 균일한 흐름을 보장하면서 사용되는 성형력을 낮추어 치수 정확도를 높이고 고품질 표면을 촉진하기 때문입니다. 또한 이러한 접근 방식은 상당한 작업 경화를 유도하지 않고 정수압에서 매우 연성이 있는 물질을 압출할 수 있으므로 최상의 기계적 특성을 유지할 수 있습니다. 또한 이 기술은 일반적인 수단으로는 쉽게 가공할 수 없는 재료에서 작업할 수 있어 적용 분야를 확장하고 관련된 전단력을 강조할 수 있습니다.

어떤 재료를 압출할 수 있나요?

제조용 금속 압출

특정 단면 프로필을 가진 구성 요소를 생산하기 위해 금속 압출은 산업에서 핵심적인 방법입니다. 알루미늄, 구리, 마그네슘은 우수한 기계적 특성과 연성으로 인해 종종 압출되는 금속 중 일부입니다. 이 기술은 항공우주, 자동차, 건설과 같이 재료의 정밀도와 일관성이 가장 중요한 다양한 분야에서 사용됩니다. 금속 압출은 엄격한 공차를 유지하면서 복잡한 모양을 만들 수 있는 능력으로 인해 현대 제조에 중요한 공정입니다.

플라스틱 압출: 공정 및 응용 분야

Bramah의 최초 특허 압출 공정과 비교했을 때, 플라스틱 압출은 원료 플라스틱 재료를 녹인 다음 다이를 통해 강제로 밀어 특정 모양의 연속 프로파일을 형성하는 것을 포함합니다. 첫 번째 단계는 플라스틱 펠릿을 가열된 호퍼에 공급하여 나사 컨베이어 또는 용융 챔버라고 하는 통 모양의 실린더 내에 있는 오거 나사를 사용하여 점차적으로 녹이는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 이러한 녹은 플라스틱을 나사 또는 램으로 이 목적을 위해 특별히 설계된 다이를 통해 밀어내어 정제된 확장 흐름 공정으로 설명할 수 있는 동안 튜브, 시트 등을 생성합니다.

플라스틱 압출의 적용 분야는 포장재부터 건설 산업, 자동차 분야 등 다양합니다. 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC)은 이러한 공정에서 일반적으로 사용되는 열가소성 플라스틱이지만 각각은 작동 중 온도 변화 또는 분해 등으로 인해 고장이 발생하기 전에 관련된 노출 시간 척도와 같은 외부 조건에 의해 부과되는 요구 사항을 기반으로 특정 응용 분야에 적합한 고유한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 가벼움, 내구성, 비용 효율성이 필요합니다. 특히 금속 성형 기술이기도 합니다!

산업에서의 고무 압출

고무 재료를 다이를 통해 밀어 넣어 모양을 만드는 것을 고무 압출이라고 하며, 이는 중요한 제조 공정 범주에 속합니다. 이 방법은 플라스틱 압출에 적용되는 원리와 유사한 원리를 사용하는데, 여기서는 생고무를 가열한 다음 압출기로 압력을 가해 원하는 모양이 될 때까지 밀어냅니다. 천연 고무는 실리콘과 네오프렌과 같은 합성 고무와 함께 탄성과 내마모성 등의 특성으로 인해 압출 고무를 만드는 데 일반적으로 사용되는 유형입니다. 자동차, 항공우주 및 건설 산업을 포함한 다양한 분야에서 씰, 개스킷, 호스 등을 만드는 데 고무 압출을 사용합니다. 이러한 것들이 없다면 제대로 작동할 수 없기 때문입니다. 제품이 최고 수준인지 확인할 수 있는 유일한 방법은 생산의 각 단계에서 정확한 측정을 하는 것이므로 고무 압출 공정에서 정밀성이 필요합니다.

식품 가공은 압출에 어떻게 사용됩니까?

식품 압출의 기본

식품 압출은 일반적으로 밀가루, 전분, 단백질의 형태로 재료를 결합하여 고온과 고압에서 압출기를 사용하여 원하는 모양과 질감을 만드는 제조 공정입니다. 이 조리 방법은 간식, 파스타, 반려동물 사료와 같은 식품을 조리, 성형 및 질감을 만드는 데 도움이 됩니다. 식품 압출에서는 정밀성이 중요한데, 최종 제품의 일관성, 영양가, 질감에 영향을 미쳐 대량 생산 시 균일성을 보장하기 때문입니다. 압출 절차 중에 이상적인 결과를 위해 노력할 때 온도, 압력 또는 수분 함량과 같은 세부 사항을 고려해야 합니다.

압출 요리와 그 이점

압출 조리는 압출기 내에서 압력과 함께 고온에 노출시켜 질감을 변화시켜 식품 특성을 개선하는 공정을 말합니다. 이는 전단력이 얼마나 중요한지 보여줍니다. 전분의 젤라틴화와 단백질 변성을 허용하며, 다양한 첨가제를 통합하는 것과 같은 다른 것들도 허용합니다. 영양 프로필을 향상시키는 동시에 식사를 쉽게 소화할 수 있게 하며, 독특한 풍미, 모양 등을 만들 수 있습니다. 전체 조리 과정에서 품질의 균일성을 보장하기 위해 스크류 속도는 각 실행 중에 일정하게 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 설정된 표준에 따라 조정해야 합니다. 예를 들어, 온도는 주어진 시간에 5도 이상 변화해서는 안 되며, 상대 습도 수준은 대상 제품 유형에 따라 30%~40% 사이로 유지되어야 합니다.

반려동물 사료 생산에 대한 응용 프로그램

동물 사료를 만드는 데 압출 기술을 사용하면 소화율을 높여 더 많은 영양소를 신체에 흡수할 수 있으므로 일반적으로 건강 상태가 개선되고, 대부분 또는 모든 성분이 소비 후 생물학적으로 유용해져 생물학적 가치 활용 효율 비율 등과 관련된 더 나은 성과로 이어지는 가용성 수준이 향상되는 등 많은 이점이 있습니다. 또한 반려동물은 다양한 제품을 좋아하므로 제조업체는 이러한 품목이 시각적으로 매력적이어야 하며, 특히 이 단계에서는 동물이 먹을지 여부를 결정하기 때문입니다. 온도와 같은 압출 매개변수를 정확하게 모니터링하는 것도 마찬가지로 중요한데, 온도는 원하는 효과에 따라 80도 섭씨~180도 섭씨로 설정해야 하며, 상대 습도는 15%~20% 범위여야 합니다. 공급 속도 제어는 저장 기간 내내 영양가를 그대로 유지하고 동물의 특정 식이 요구 사항을 충족하는 동시에 원하는 맛 선호도를 달성하기 위한 것입니다.

압출의 몇 가지 제조 응용 분야는 무엇입니까?

압출 제품 탐색

압출 제품은 식품, 플라스틱, 섬유와 같은 다양한 산업에서 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 압출은 칩, 콘플레이크와 같은 아침 시리얼 또는 반려동물 사료와 같은 간식 식품을 생산하는 데 사용되며, 항상 동일한 질감을 얻어야 합니다. 플라스틱 제조도 이 방법을 사용합니다. 파이프는 압출하여 모양을 만들 수 있고, 필름은 늘릴 때 무결성을 유지해야 하므로 온도를 신중하게 제어해야 합니다. 시트는 길이 전체에 걸쳐 균일한 압력 분포가 필요합니다. 이러한 모든 것은 생산 중에 온도와 압력에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 섬유 산업은 또한 폴리머에서 합성 섬유를 만들 때 압출에 의존하는데, 이는 이 기술이 얼마나 다재다능한지 보여줍니다. 이처럼 다양한 재료에서 광범위한 특성을 구현하려면 압출기의 정밀한 설정이 필요합니다.

금속 성형 공정에서의 압출

압출을 활용하는 금속 성형 공정은 다이로 정의된 단면을 갖는 원하는 모양으로 금속 작업물을 변형합니다. 온도, 설계 형상 및 공정 속도에 대한 엄격한 제어는 원하는 기계적 특성 또는 치수 정확도를 달성하는 데 필요한 핵심 요소 중 일부이며, 주로 자동차 부문 부품의 경우 강도 대 중량 비율이 더 높아야 할 수 있으며, 항공 우주 산업 구성 요소의 경우 알루미늄 합금과 같은 저밀도 재료가 강도 수준을 떨어뜨리지 않으면서도 국가/국제적으로 적용되는 다양한 건축 코드에 규정된 안전 규정을 충족할 수 있습니다. 즉, 어느 단계에서든 실수가 발생하면 실제로 매우 비용이 많이 들 수 있으므로 모든 것이 처음에 제대로 진행되면 엄청난 보상을 받습니다.

플라스틱 생산에 압출 공정이 사용되는 방법

"압출"이라고 알려진 플라스틱 생산 공정은 원료 플라스틱 펠릿을 녹인 다음 다이라고 하는 모양의 구멍에 밀어 넣어 다른 면이 하나의 긴 조각으로 연속적으로 형성되도록 하는 것입니다. 사출 성형과 같이 용융된 재료를 압력 하에 금형에 주입한 후 냉각하여 물체를 만드는 다른 방법처럼 더 짧은 길이로 자르는 것이 아닙니다. 이 연속적인 모양은 평평한 시트(예: 클링 필름), 둥근 튜브, 정사각형 막대 등 무엇이든 될 수 있지만 어떤 형태이든 전체적으로 균일해야 합니다. 그렇지 않으면 일부 부분이 다른 부분보다 더 빨리 냉각되어 두께 차이가 발생하여 최종 제품이 약해질 수 있습니다. 이러한 이유로 압출 공정 동안 전체 길이에 걸친 온도 제어는 일정하게 유지되어야 합니다. 마찬가지로 시스템 내의 압력도 일정하게 유지되어야 합니다. 그렇지 않으면 흐름 속도가 고르지 않아 층 사이에 공기 방울이 갇히는 등의 결함이 발생하여 나중에 박리(응고된 플라스틱 제품 내의 다른 영역 사이의 계면에서 벗겨짐)가 발생할 수 있습니다.

참조 소스

압출

금속

강철

자주 묻는 질문(FAQ)

질문: 현대 제조업에서 압출 공정은 무엇입니까?

A: 자명한 건설 기술은 좁은 구멍을 통해 무언가를 강제로 밀어내는 행위나 과정을 말합니다. 이는 보통 한쪽에만 압력을 가하여 작업 중인 재료가 완성된 제품에 필요한 단면 모양을 가진 구멍이나 다이를 통과하도록 강제하는 방식으로 이루어집니다. 일반적으로 금속에 사용되지만 플라스틱 및 기타 재료에도 잘 작동합니다.

질문: 압출 과정은 어떻게 진행되나요?

A: 이 공정은 가열되거나 가열되지 않은 금속을 특정 모양으로 압축하여 작동합니다. 냉간 성형에 대해 이야기할 때, 그것은 실온에서 작업하는 것을 의미하고, 온간 성형은 적열 이하의 온도에서 작업하는 것을 포함합니다. 그러나 때때로 이 용어는 열간 작업과 혼용되기도 하는데, 열간 작업은 변형이 일어나기 전에 가열하는 것을 구체적으로 말합니다. 그런 다음 조각은 설계 단계에서 의도한 바에 따라 다른 프로파일을 가질 수 있는 최종 형태를 갖기 전까지 고압 하에서 다이를 통해 강제로 통과됩니다.

질문: 일반적으로 어떤 유형의 압출 공정이 사용됩니까?

답변: 압출을 수행할 때 사용할 수 있는 다양한 방법이 있습니다. 여기에는 열간 압출, 냉간 압출, 스크류 압출, 이중 스크류 압출, 마찰 압출 및 프로파일 압출 등이 있으며, 각 방법은 제조 산업 내에서 고유한 적용 분야를 가지고 있습니다.

질문: 열간 압출은 어떻게 작동하나요?

A: 금속을 가열하여 성형 작업 중에 과도한 힘이 필요하지 않을 정도로 부드러워질 때까지 먼저 가열한 다음, 이러한 재료를 해당 성형 다이를 통해 통과시켜 고정된 단면을 갖는 원하는 최종 제품을 얻습니다.

질문: 냉간 압출이란 무엇이고, 언제 사용하나요?

A: 냉간 성형은 종종 주변 온도 근처에서 수행되는데, 이는 산화가 덜 발생하여 강철 등과 같은 특정 합금으로 만든 부품을 약화시킬 수 있기 때문입니다. 냉간 성형을 통해 얻은 표면 마감 특성이 개선되는 것 외에도 결정립 미세화로 인해 더 나은 기계적 특성이 발생하는데, 이는 냉간 성형과 함께 발생합니다. 이러한 이점은 일반적으로 열간 가공이나 주조와 같은 다른 방법을 사용할 때는 나타나지 않습니다. 이러한 공정은 금속이 유익한 미세 구조를 잃는 경향이 있는 더 높은 온도를 포함하기 때문입니다.

질문: 제조 공정에서 압출 장비의 목적은 무엇입니까?

A: 모든 압출 작업을 위해서는 압출기 기계가 필요합니다. 여기에는 프레스, 다이 및 보조 구성 요소가 포함되어 있으며, 이는 빌릿이 다이를 통해 강제로 통과되기 전에 적절하게 가열되어 원하는 모양을 얻을 수 있도록 합니다.

질문: 압출 공정에서 스크류 압출이란 무엇입니까?

A: 나사형 시스템은 실린더 하우징 내에서 회전하는 나사를 사용하여 재료를 앞으로 밀어서 최종적으로 미리 결정된 치수를 갖는 완제품으로 나올 때까지 개구부 또는 일련의 개구부와 접촉시키는 반면 이중 나사 구성은 고무 혼합 등과 같은 플라스틱 생산 단계에서 다양한 구성 요소를 균일하게 혼합하는 데 도움이 됩니다.

질문: 기존 압출과 마찰 압출의 차이점은 무엇인가요?

A: 기존 공정은 금형을 통해 강제로 재료를 직접 가압하는 반면, 함께 성형되는 작업물 사이의 마찰 작용으로 발생하는 마찰열로 인해 재료가 부드러워져 일반적인 프레스 작업에서 사용되는 것과 같은 추가 힘을 가하지 않고도 성형이 더 쉬워집니다. 예를 들어 금속판이 두 개의 무거운 모루 사이에 압축됩니다.

질문: 압출 공정을 사용하면 어떤 종류의 제품을 만들 수 있나요?

A: 압출은 수년에 걸쳐 광범위하게 사용되어 제조업체가 알루미늄, 황동, 청동, 구리, 강철, 스테인리스 티타늄, 아연 니켈은 금, 백금, 팔라듐과 같은 금속과 폴리에틸렌 폴리프로필렌 폴리스티렌 아크릴 PVC ABS 나일론 6/6 테프론 PTFE 델린 아세탈 공중합체 등의 폴리머로 만든 파이프, 튜브, 시트, 막대, 프로파일 등 다양한 품목을 생산할 수 있게 했습니다. 또한 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 아라미드 천 강화 에폭시 수지, 합판 라미네이트, 열가소성 수지, 열가소성 수지 등으로 구성된 복합재도 생산할 수 있습니다.

질문: 압출 공정에서 압출 비율은 왜 중요합니까?

A: 빌릿의 단면적과 최종 압출의 단면적의 비율은 다이를 밀어내는 데 필요한 힘을 결정합니다. 또한 에너지 소비와 인장 강도, 경도, 연성 등과 같은 압출 재료에서 요구되는 기계적 특성에도 영향을 미칩니다.