1. Вступ
Форма є ключовим інструментом для екструзії алюмінієвого профілю. Під час процесу екструзії профілю форма повинна витримувати високу температуру, високий тиск і сильне тертя. Під час тривалого використання це спричинить знос форми, пластичну деформацію та пошкодження від втоми. У важких випадках це може спричинити розриви цвілі.
2. Форми руйнування та причини виникнення плісняви
2.1 Порушення зносу
Знос є основною формою, яка призводить до виходу з ладу екструзійної матриці, що призведе до того, що розмір алюмінієвих профілів буде несправним і якість поверхні знизиться. Під час екструзії алюмінієві профілі стикаються з відкритою частиною порожнини форми через екструзійний матеріал під високою температурою та високим тиском без обробки змащенням. Одна сторона безпосередньо стикається з площиною смуги супорта, а інша сторона ковзає, що призводить до сильного тертя. Поверхня порожнини і поверхня ременя супорта піддаються зносу і виходу з ладу. У той же час, під час процесу тертя прес-форми, частина металевої заготовки прилипає до робочої поверхні форми, що змінює геометрію форми та не може використовуватися, а також розглядається як пошкодження зносу, що є виражається у вигляді пасивації ріжучої кромки, заокруглення кромок, осідання площини, поверхневих канавок, лущення та ін.
Конкретна форма зносу матриці пов’язана з багатьма факторами, такими як швидкість процесу тертя, наприклад хімічний склад і механічні властивості матеріалу матриці та обробленої заготовки, шорсткість поверхні матриці та заготовки, тиск, температура та швидкість під час процесу екструзії. Знос алюмінієвої екструзійної форми в основному є термічним зносом, термічний знос спричинений тертям, розм’якшенням поверхні металу через підвищення температури та зчепленням поверхні порожнини прес-форми. Після розм'якшення поверхні порожнини прес-форми при високій температурі її зносостійкість значно знижується. У процесі термічного зношування температура є основним фактором, що впливає на термічне зношування. Чим вища температура, тим серйозніший термічний знос.
2.2 Пластична деформація
Пластична деформація екструзійної головки алюмінієвого профілю є процесом пластичності металевого матеріалу матриці.
Оскільки екструзійна матриця протягом тривалого часу перебуває в стані високої температури, високого тиску та сильного тертя з екструдованим металом під час роботи, температура поверхні матриці підвищується та викликає розм’якшення.
За умов дуже високого навантаження відбудеться велика пластична деформація, що призведе до згортання робочої стрічки або утворення еліпса, а форма виробленого продукту зміниться. Навіть якщо форма не утворює тріщин, вона вийде з ладу, оскільки не можна гарантувати точність розмірів алюмінієвого профілю.
Крім того, поверхня екструзійної матриці піддається різниці температур, спричиненій повторюваним нагріванням і охолодженням, що створює змінні термічні напруги розтягування та стиснення на поверхні. При цьому різною мірою змінюється і мікроструктура. Під цим комбінованим впливом відбуватиметься знос форми та пластична деформація поверхні.
2.3 Пошкодження від втоми
Пошкодження від термічної втоми також є однією з найпоширеніших форм руйнування форми. Коли нагрітий алюмінієвий стрижень контактує з поверхнею екструзійної матриці, температура поверхні алюмінієвого стрижня підвищується набагато швидше, ніж внутрішня температура, і на поверхні створюється напруга стиску через розширення.
При цьому межа текучості поверхні форми знижується через підвищення температури. Коли підвищення тиску перевищує межу текучості поверхні металу при відповідній температурі, на поверхні виникає пластична деформація стиснення. Коли профіль виходить з форми, температура поверхні знижується. Але коли температура всередині профілю все ще висока, утворюється деформація розтягування.
Подібним чином, коли збільшення напруги розтягування перевищує межу текучості поверхні профілю, виникне пластична деформація розтягування. Коли локальна деформація прес-форми перевищує межу пружності та потрапляє в область пластичної деформації, поступове накопичення малих пластичних деформацій може сформувати втомні тріщини.
Тому, щоб запобігти або зменшити пошкодження форми від втоми, слід вибрати відповідні матеріали та прийняти відповідну систему термічної обробки. У той же час слід приділити увагу покращенню середовища використання форми.
2.4 Поломка форми
У реальному виробництві тріщини поширені в певних частинах прес-форми. Після певного терміну служби утворюються невеликі тріщини, які поступово розширюються в глибину. Після того, як тріщини розширяться до певного розміру, несуча здатність форми буде сильно ослаблена і спричинить руйнування. Або мікротріщини вже виникли під час первинної термічної обробки та обробки форми, завдяки чому форма легко розширюється та викликає ранні тріщини під час використання.
З точки зору конструкції, основними причинами невдачі є конструкція міцності прес-форми та вибір радіуса філе на переході. З точки зору виробництва, основними причинами є попередня перевірка матеріалу та увага до шорсткості поверхні та пошкодження під час обробки, а також вплив термічної обробки та якості обробки поверхні.
Під час використання слід приділяти увагу контролю попереднього нагріву форми, коефіцієнту екструзії та температури зливка, а також контролю швидкості екструзії та потоку деформації металу.
3. Покращення життя цвілі
У виробництві алюмінієвих профілів витрати на прес-форму складають значну частку витрат на виробництво екструзії профілю.
Якість прес-форми також безпосередньо впливає на якість виробу. Оскільки умови роботи екструзійної форми у виробництві екструзії профілів дуже суворі, необхідно суворо контролювати форму від конструкції та вибору матеріалу до остаточного виготовлення форми та подальшого використання та обслуговування.
Особливо під час виробничого процесу форма повинна мати високу термічну стабільність, термічну втому, термічну зносостійкість і достатню міцність, щоб продовжити термін служби форми та знизити витрати на виробництво.
3.1 Вибір матеріалів форми
Процес екструзії алюмінієвих профілів є високотемпературним процесом обробки з високим навантаженням, і алюмінієва екструзійна матриця піддається дуже суворим умовам використання.
Екструзійна головка піддається високій температурі, і локальна температура поверхні може досягати 600 градусів Цельсія. Поверхня екструзійної матриці неодноразово нагрівається та охолоджується, викликаючи термічну втому.
Під час екструдування алюмінієвих сплавів прес-форма повинна витримувати високі напруги стиснення, вигину та зсуву, що призведе до адгезійного та абразивного зносу.
Залежно від умов роботи екструзійної матриці можна визначити необхідні властивості матеріалу.
Перш за все, матеріал повинен мати хороші технологічні характеристики. Матеріал має бути легким для плавлення, кування, обробки та термічної обробки. Крім того, матеріал повинен мати високу міцність і високу твердість. Екструзійні матриці зазвичай працюють при високій температурі та високому тиску. Під час екструдування алюмінієвих сплавів міцність на розрив матеріалу матриці при кімнатній температурі повинна перевищувати 1500 МПа.
Він повинен мати високу термостійкість, тобто здатність протистояти механічним навантаженням при високих температурах під час екструзії. Він повинен мати високі показники ударної в’язкості та в’язкості руйнування при нормальній температурі та високій температурі, щоб запобігти крихкому руйнуванню прес-форми в умовах стресу або ударних навантажень.
Вона повинна мати високу зносостійкість, тобто поверхня має здатність протистояти зношенню при тривалій високій температурі, високому тиску та поганому змащуванні, особливо при екструдуванні алюмінієвих сплавів, вона має здатність протистояти адгезії металу та зносу.
Для забезпечення високих і рівномірних механічних властивостей по всьому поперечному перерізу інструменту необхідна хороша прогартовуваність.
Висока теплопровідність необхідна для швидкого відведення тепла від робочої поверхні прес-форми, щоб запобігти локальному перегоранню або надмірній втраті механічної міцності пресованої заготовки і самої форми.
Він повинен мати сильну стійкість до повторюваних циклічних навантажень, тобто він вимагає високої тривалої міцності, щоб запобігти пошкодженню передчасною втомою. Він також повинен мати певну стійкість до корозії та хороші властивості азотування.
3.2 Розумна конструкція форми
Розумна конструкція прес-форми є важливою частиною продовження терміну її служби. Правильно розроблена структура прес-форми повинна забезпечувати відсутність можливості розриву від удару та концентрації напруги за нормальних умов використання. Тому, проектуючи прес-форму, намагайтеся зробити напругу на кожній частині рівномірною та зверніть увагу на те, щоб уникнути гострих кутів, увігнутих кутів, різниці товщини стінок, плоскої широкої тонкої стінки тощо, щоб уникнути надмірної концентрації напруги. Потім, викликають деформацію термічної обробки, розтріскування та крихкий злам або раннє гаряче розтріскування під час використання, тоді як стандартизований дизайн також сприяє обміну зберіганням та обслуговуванням форми.
3.3 Підвищення якості термічної обробки та обробки поверхні
Термін служби екструзійної матриці багато в чому залежить від якості термічної обробки. Таким чином, передові методи термічної обробки та процеси термічної обробки, а також процедури зміцнення та зміцнення поверхні є особливо важливими для покращення терміну служби прес-форми.
У той же час процеси термічної обробки та зміцнення поверхні суворо контролюються, щоб запобігти дефектам термічної обробки. Регулювання параметрів процесу загартування та відпуску, збільшення кількості попередніх обробок, стабілізаційної обробки та відпуску, приділяючи увагу контролю температури, інтенсивності нагрівання та охолодження, використовуючи нові середовища для гартування та вивчаючи нові процеси та нове обладнання, таке як зміцнення та зміцнення, а також різноманітне зміцнення поверхні обробки, сприяють покращенню терміну служби прес-форми.
3.4 Підвищення якості виготовлення прес-форм
Під час обробки форм загальні методи обробки включають механічну обробку, різання дроту, обробку електричним розрядом тощо. Механічна обробка є незамінним і важливим процесом у процесі обробки прес-форм. Це не тільки змінює зовнішній вигляд форми, але також безпосередньо впливає на якість профілю та термін служби форми.
Різання дротом отворів матриці є широко використовуваним методом обробки прес-форм. Це покращує ефективність і точність обробки, але також створює деякі особливі проблеми. Наприклад, якщо форма, оброблена різанням дротом, використовується безпосередньо для виробництва без відпустки, легко виникне шлак, лущення тощо, що зменшить термін служби форми. Таким чином, достатній відпуск прес-форми після різання дроту може покращити напружений стан поверхні при розтягуванні, зменшити залишкову напругу та збільшити термін служби форми.
Основною причиною руйнування форми є концентрація напруги. У межах, дозволених кресленням, чим більший діаметр дроту для різання дроту, тим краще. Це не тільки допомагає підвищити ефективність обробки, але також значно покращує розподіл напруги, щоб запобігти виникненню концентрації напруги.
Електроерозійна обробка — це різновид електричної корозійної обробки, яка виконується шляхом суперпозиції випаровування матеріалу, плавлення та випаровування обробної рідини під час розряду. Проблема полягає в тому, що через тепло нагрівання та охолодження, що діє на обробну рідину, і електрохімічну дію обробної рідини, модифікований шар утворюється в обробній частині, щоб створити деформацію та напругу. У випадку олії атоми вуглецю, що розкладаються внаслідок згоряння олії, дифундують і науглерожуються до заготовки. Коли термічна напруга збільшується, зношений шар стає крихким і твердим і схильний до тріщин. При цьому утворюється і прикріплюється до заготовки залишкова напруга. Це призведе до зниження втомної міцності, прискореного руйнування, корозії під напругою та інших явищ. Тому під час процесу обробки ми повинні намагатися уникнути вищевказаних проблем і покращити якість обробки.
3.5 Покращення умов праці та умов процесу екструзії
Умови роботи екструзійної матриці дуже погані, і робоче середовище також дуже погане. Таким чином, удосконалення методу екструзії та параметрів процесу, а також покращення умов праці та робочого середовища є корисними для збільшення терміну служби матриці. Тому перед екструзією необхідно ретельно сформулювати план екструзії, вибрати найкращу систему обладнання та специфікації матеріалу, сформулювати найкращі параметри процесу екструзії (такі як температура екструзії, швидкість, коефіцієнт екструзії та тиск екструзії тощо) і покращити робоче середовище під час екструзії (наприклад, охолодження водою або азотом, достатня кількість мастила тощо), таким чином зменшуючи робоче навантаження на прес-форму (наприклад, зменшення тиску екструзії, зменшення температури охолодження та змінного навантаження тощо), встановлення та покращення робочі процедури процесу та процедури безпечного використання.
4 Висновок
З розвитком тенденцій алюмінієвої промисловості в останні роки всі шукають кращі моделі розвитку для підвищення ефективності, економії витрат і збільшення переваг. Екструзійна матриця, безсумнівно, є важливим вузлом управління виробництвом алюмінієвих профілів.
Існує багато факторів, що впливають на термін служби алюмінієвої екструзійної матриці. На додаток до внутрішніх факторів, таких як конструкція та міцність матриці, матеріали матриці, холодна та термічна обробка та технологія електричної обробки, термічна обробка та технологія обробки поверхні, є процес екструдування та умови використання, технічне обслуговування та ремонт матриці, екструзія характеристики матеріалу виробу та форми, специфікації та наукове управління матрицею.
У той же час фактори впливу є не єдиною, а комплексною багатофакторною комплексною проблемою, щоб покращити її життя, звичайно, також є системною проблемою, у фактичному виробництві та використанні процесу, необхідно оптимізувати дизайн, обробка прес-форми, використання технічного обслуговування та інші основні аспекти контролю, а потім покращення терміну служби форми, зниження виробничих витрат, підвищення ефективності виробництва.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 14 серпня 2024 р
