1. Въведение
Формата е ключов инструмент за екструдиране на алуминиев профил. По време на процеса на екструдиране на профили формата трябва да издържа на висока температура, високо налягане и голямо триене. При продължителна употреба това ще причини износване на мухъл, пластична деформация и повреда от умора. В тежки случаи може да причини счупване на мухъл.
2. Форми на повреда и причини за плесени
2.1 Неизправност при износване
Износването е основната форма, която води до повреда на матрицата за екструдиране, което ще доведе до неправилен размер на алуминиевите профили и влошаване на качеството на повърхността. По време на екструдирането алуминиевите профили се срещат с отворената част на кухината на матрицата през екструзионния материал при висока температура и високо налягане без обработка със смазване. Едната страна контактува директно с равнината на дебеломерната лента, а другата страна се плъзга, което води до голямо триене. Повърхността на кухината и повърхността на ремъка на шублера са подложени на износване и повреда. В същото време, по време на процеса на триене на матрицата, малко метална заготовка се залепва към работната повърхност на матрицата, което кара геометрията на матрицата да се променя и не може да се използва и също се счита за отказ от износване, което е изразява се под формата на пасивиране на режещия ръб, заоблени ръбове, хлътване на равнина, повърхностни канали, лющене и др.
Специфичната форма на износване на матрицата е свързана с много фактори като скоростта на процеса на триене, като химическия състав и механичните свойства на материала на матрицата и обработената заготовка, грапавостта на повърхността на матрицата и заготовката и налягането, температура и скорост по време на процеса на екструдиране. Износването на алуминиевата екструзионна форма е главно термично износване, термичното износване се причинява от триене, омекотяване на металната повърхност поради повишаване на температурата и блокиране на повърхността на кухината на матрицата. След като повърхността на кухината на матрицата се размекне при висока температура, нейната устойчивост на износване е значително намалена. В процеса на термично износване температурата е основният фактор, влияещ върху термичното износване. Колкото по-висока е температурата, толкова по-сериозно е термичното износване.
2.2 Пластична деформация
Пластичната деформация на матрицата за екструдиране на алуминиев профил е процесът на провлачане на металния материал на матрицата.
Тъй като матрицата за екструдиране е в състояние на висока температура, високо налягане и силно триене с екструдирания метал за дълго време, когато работи, температурата на повърхността на матрицата се повишава и причинява омекване.
При условия на много високо натоварване ще възникне голямо количество пластична деформация, което ще доведе до свиване на работния ремък или създаване на елипса и формата на произведения продукт ще се промени. Дори ако формата не произвежда пукнатини, тя ще се провали, тъй като точността на размерите на алуминиевия профил не може да бъде гарантирана.
В допълнение, повърхността на матрицата за екструдиране е подложена на температурни разлики, причинени от многократно нагряване и охлаждане, което създава редуващи се топлинни напрежения на опън и компресия върху повърхността. В същото време микроструктурата също претърпява трансформации в различна степен. При този комбиниран ефект ще настъпи износване на формата и повърхностна пластична деформация.
2.3 Повреда от умора
Повредата от термична умора също е една от най-честите форми на повреда на матрицата. Когато нагретият алуминиев прът влезе в контакт с повърхността на матрицата за екструдиране, температурата на повърхността на алуминиевия прът се повишава много по-бързо от вътрешната температура и на повърхността се генерира напрежение на натиск поради разширение.
В същото време границата на провлачване на повърхността на формата намалява поради повишаването на температурата. Когато увеличението на налягането надвишава границата на провлачване на повърхностния метал при съответната температура, на повърхността се появява деформация на пластично натиск. Когато профилът напусне формата, повърхностната температура намалява. Но когато температурата вътре в профила е все още висока, ще се образува напрежение на опън.
По същия начин, когато нарастването на напрежението на опън надвиши границата на провлачване на повърхността на профила, ще възникне пластична деформация на опън. Когато локалното напрежение на матрицата надхвърли границата на еластичност и навлезе в областта на пластичното напрежение, постепенното натрупване на малки пластмасови деформации може да образува пукнатини от умора.
Следователно, за да се предотврати или намали повредата от умора на формата, трябва да се изберат подходящи материали и да се приеме подходяща система за термична обработка. В същото време трябва да се обърне внимание на подобряването на средата за използване на формата.
2.4 Счупване на формата
При действителното производство пукнатините се разпределят в определени части на формата. След определен експлоатационен период се образуват малки пукнатини, които постепенно се разширяват в дълбочина. След като пукнатините се разширят до определен размер, носещата способност на формата ще бъде силно отслабена и ще причини счупване. Или вече са се появили микропукнатини по време на първоначалната топлинна обработка и обработка на матрицата, което улеснява разширяването на матрицата и причинява ранни пукнатини по време на употреба.
По отношение на дизайна, основните причини за неуспеха са конструкцията на здравината на матрицата и изборът на радиуса на филето при прехода. По отношение на производството, основните причини са предварителната проверка на материала и вниманието към грапавостта на повърхността и повредата по време на обработката, както и влиянието на термичната обработка и качеството на повърхностната обработка.
По време на употреба трябва да се обърне внимание на контрола на предварителното загряване на матрицата, съотношението на екструзия и температурата на блока, както и контрола на скоростта на екструзия и потока на деформация на метала.
3. Подобряване на живота на мухъл
При производството на алуминиеви профили разходите за формоване представляват голяма част от производствените разходи за екструдиране на профили.
Качеството на формата също влияе пряко върху качеството на продукта. Тъй като работните условия на екструзионната форма при производството на профилна екструзия са много тежки, е необходимо стриктно да се контролира матрицата от дизайна и избора на материал до окончателното производство на матрицата и последващата употреба и поддръжка.
Особено по време на производствения процес, формата трябва да има висока термична стабилност, термична умора, устойчивост на термично износване и достатъчна якост, за да удължи експлоатационния живот на матрицата и да намали производствените разходи.
3.1 Избор на материали за формите
Процесът на екструдиране на алуминиеви профили е процес на обработка с висока температура и голямо натоварване и матрицата за екструдиране на алуминий е подложена на много тежки условия на употреба.
Екструзионната матрица е подложена на високи температури и температурата на локалната повърхност може да достигне 600 градуса по Целзий. Повърхността на матрицата за екструдиране многократно се нагрява и охлажда, причинявайки термична умора.
При екструдиране на алуминиеви сплави формата трябва да издържа на високи напрежения на компресия, огъване и срязване, което ще причини адхезивно износване и абразивно износване.
В зависимост от условията на работа на матрицата за екструдиране могат да се определят необходимите свойства на материала.
На първо място, материалът трябва да има добри характеристики на процеса. Материалът трябва да бъде лесен за топене, коване, обработка и термична обработка. Освен това материалът трябва да има висока якост и висока твърдост. Екструзионните матрици обикновено работят при висока температура и високо налягане. При екструдиране на алуминиеви сплави якостта на опън на материала на матрицата при стайна температура трябва да бъде по-голяма от 1500MPa.
Той трябва да има висока топлоустойчивост, тоест способност да издържа на механично натоварване при високи температури по време на екструдиране. Той трябва да има високи стойности на якост на удар и якост на счупване при нормална температура и висока температура, за да се предотврати крехкото счупване на формата при условия на напрежение или ударни натоварвания.
Тя трябва да има висока устойчивост на износване, тоест повърхността има способността да устои на износване при продължителна висока температура, високо налягане и лошо смазване, особено при екструдиране на алуминиеви сплави, има способността да устои на адхезията на метала и износването.
Необходима е добра закаляемост, за да се осигурят високи и еднакви механични свойства по цялото напречно сечение на инструмента.
Необходима е висока топлопроводимост за бързо разсейване на топлината от работната повърхност на формата на инструмента, за да се предотврати локално прегаряне или прекомерна загуба на механична якост на екструдирания детайл и самата форма.
Необходимо е да има силна устойчивост на повтарящи се циклични натоварвания, тоест изисква висока трайна якост, за да се предотврати увреждането от преждевременна умора. Той също така трябва да има определена устойчивост на корозия и добри свойства на азотиране.
3.2 Разумен дизайн на матрицата
Разумният дизайн на формата е важна част от удължаването на нейния експлоатационен живот. Правилно проектираната структура на формата трябва да гарантира, че няма възможност за разкъсване при удар и концентрация на напрежение при нормални условия на употреба. Ето защо, когато проектирате формата, опитайте се да направите напрежението върху всяка част равномерно и обърнете внимание, за да избегнете остри ъгли, вдлъбнати ъгли, разлика в дебелината на стената, плоска широка тънка стена и т.н., за да избегнете прекомерна концентрация на напрежение. След това причинява деформация при термична обработка, напукване и крехко счупване или ранно горещо напукване по време на употреба, докато стандартизираният дизайн също благоприятства обмена на съхранение и поддръжка на формата.
3.3 Подобрете качеството на термичната обработка и повърхностната обработка
Срокът на експлоатация на матрицата за екструдиране до голяма степен зависи от качеството на термичната обработка. Следователно усъвършенстваните методи за термична обработка и процесите на термична обработка, както и обработките за закаляване и повърхностно укрепване са особено важни за подобряване на експлоатационния живот на формата.
В същото време процесите на топлинна обработка и повърхностно укрепване са строго контролирани, за да се предотвратят дефекти при топлинна обработка. Регулиране на параметрите на процеса на закаляване и темпериране, увеличаване на броя на предварителната обработка, стабилизиращата обработка и темперирането, обръщане на внимание на контрола на температурата, интензитета на нагряване и охлаждане, използване на нови среди за охлаждане и изучаване на нови процеси и ново оборудване, като обработка за укрепване и закаляване и различни повърхностни укрепвания обработка, са благоприятни за подобряване на експлоатационния живот на формата.
3.4 Подобряване на качеството на производството на мухъл
По време на обработката на матрици обичайните методи на обработка включват механична обработка, рязане на тел, обработка с електрически разряд и др. Механичната обработка е незаменим и важен процес в процеса на обработка на матрицата. Той не само променя външния размер на матрицата, но също така пряко влияе върху качеството на профила и експлоатационния живот на матрицата.
Изрязването с тел на дупки за щанцоване е широко използван процес при обработката на матрици. Той подобрява ефективността на обработката и точността на обработката, но също така носи някои специални проблеми. Например, ако форма, обработена чрез рязане на тел, се използва директно за производство без темпериране, лесно ще се получи шлака, лющене и т.н., което ще намали експлоатационния живот на формата. Следователно, достатъчно темпериране на формата след рязане на тел може да подобри състоянието на опън на повърхността, да намали остатъчното напрежение и да увеличи експлоатационния живот на формата.
Концентрацията на напрежение е основната причина за счупването на формата. В обхвата, разрешен от чертежа, колкото по-голям е диаметърът на телта за рязане, толкова по-добре. Това не само помага за подобряване на ефективността на обработката, но също така значително подобрява разпределението на напрежението, за да се предотврати появата на концентрация на напрежение.
Електроразрядната обработка е вид електрическа корозионна обработка, извършвана чрез наслагването на изпаряване на материала, топене и изпаряване на флуида за обработка, получено по време на разреждане. Проблемът е, че поради топлината на нагряване и охлаждане, действаща върху флуида за обработка и електрохимичното действие на флуида за обработка, се образува модифициран слой в обработваната част, за да се получи напрежение и напрежение. В случай на масло, въглеродните атоми се разграждат поради изгарянето на маслото, дифундират и се въглеродизират към детайла. Когато топлинният стрес се увеличи, повреденият слой става крехък и твърд и е склонен към пукнатини. В същото време се образува остатъчно напрежение и се прикрепя към детайла. Това ще доведе до намалена якост на умора, ускорено счупване, корозия под напрежение и други явления. Следователно по време на процеса на обработка трябва да се опитаме да избегнем горните проблеми и да подобрим качеството на обработка.
3.5 Подобрете условията на работа и условията на процеса на екструдиране
Условията на работа на матрицата за екструдиране са много лоши, а работната среда също е много лоша. Следователно, подобряването на метода на процеса на екструдиране и параметрите на процеса, както и подобряването на условията на работа и работната среда са от полза за подобряване на живота на матрицата. Следователно, преди екструзия е необходимо внимателно да се формулира планът за екструзия, да се избере най-добрата система на оборудването и спецификациите на материала, да се формулират най-добрите параметри на процеса на екструзия (като температура на екструзия, скорост, коефициент на екструзия и налягане на екструзия и т.н.) и да се подобри работна среда по време на екструдиране (като водно охлаждане или азотно охлаждане, достатъчно смазване и т.н.), като по този начин се намалява работното натоварване на матрицата (като намаляване на налягането при екструдиране, намаляване на охлаждащата топлина и променливо натоварване и т.н.), установяване и подобряване на оперативни процедури на процеса и процедури за безопасна употреба.
4 Заключение
С развитието на тенденциите в алуминиевата промишленост през последните години всеки търси по-добри модели на развитие за подобряване на ефективността, спестяване на разходи и увеличаване на ползите. Екструзионната матрица несъмнено е важен контролен възел за производството на алуминиеви профили.
Има много фактори, които влияят на живота на матрицата за екструдиране на алуминий. В допълнение към вътрешните фактори като структурен дизайн и здравина на матрицата, материали за матрицата, студена и термична обработка и технология за електрическа обработка, термична обработка и технология за повърхностна обработка, има екструдиране и условия на използване, поддръжка и ремонт на матрицата, екструдиране характеристики и форма на материала на продукта, спецификации и научно управление на матрицата.
В същото време факторите на влияние не са единичен, а сложен многофакторен всеобхватен проблем, за да се подобри живота му, разбира се, също е системен проблем, в действителното производство и използване на процеса, необходимостта от оптимизиране на дизайна, обработка на мухъл, използване на поддръжка и други основни аспекти на контрола, а след това подобряване на експлоатационния живот на матрицата, намаляване на производствените разходи, подобряване на ефективността на производството.
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 14 август 2024 г
