1. Увод
Калуп је кључни алат за екструзију алуминијумских профила. Током процеса екструзије профила, калуп треба да издржи високу температуру, висок притисак и велико трење. Током дуготрајне употребе, то ће изазвати хабање калупа, пластичну деформацију и оштећење од замора. У тешким случајевима, може изазвати ломљење буђи.
2. Облици кварова и узроци плесни
2.1 Отказивање хабања
Хабање је главни облик који доводи до квара матрице за екструзију, што ће довести до квара величине алуминијумских профила и пада квалитета површине. Током екструзије, алуминијумски профили се сусрећу са отвореним делом шупљине калупа кроз екструзиони материјал под високом температуром и високим притиском без обраде подмазивања. Једна страна је директно у контакту са равнином траке чељусти, а друга страна клизи, што резултира великим трењем. Површина шупљине и површина каиша чељусти су подложни хабању и квару. Истовремено, током процеса трења калупа, на радну површину калупа се залепи део метала, због чега се геометрија калупа мења и не може се користити, а такође се сматра хабањем, што је изражено у виду пасивизације резне ивице, заобљених ивица, равне потонуће, површинских жлебова, љуштења итд.
Специфичан облик хабања матрице повезан је са многим факторима као што су брзина процеса трења, као што су хемијски састав и механичка својства материјала матрице и обрађене гредице, храпавост површине матрице и гредице и притисак, температура и брзина током процеса екструзије. Хабање калупа за екструзију алуминијума је углавном термичко хабање, термичко хабање је узроковано трењем, омекшавањем површине метала услед пораста температуре и спајањем површине шупљине калупа. Након што је површина шупљине калупа омекшана на високој температури, њена отпорност на хабање је знатно смањена. У процесу термичког хабања, температура је главни фактор који утиче на термичко хабање. Што је температура виша, то је озбиљније термичко хабање.
2.2 Пластична деформација
Пластична деформација матрице за екструзију алуминијумског профила је процес попуштања металног материјала калупа.
Пошто је екструзиона матрица у стању високе температуре, високог притиска и високог трења са екструдираним металом дуго времена док ради, температура површине матрице се повећава и изазива омекшавање.
У условима веома високог оптерећења, доћи ће до велике пластичне деформације, што ће довести до колапса радног појаса или стварања елипсе, а облик произведеног производа ће се променити. Чак и ако калуп не производи пукотине, он ће пропасти јер се не може гарантовати тачност димензија алуминијумског профила.
Поред тога, површина калупа за екструзију је подложна температурним разликама узрокованим поновљеним загревањем и хлађењем, што производи наизменичне топлотне напоне затезања и компресије на површини. Истовремено, микроструктура такође пролази кроз трансформације у различитом степену. Под овим комбинованим ефектом, доћи ће до хабања калупа и површинске пластичне деформације.
2.3 Оштећења од замора
Оштећење услед топлотног замора је такође један од најчешћих облика квара калупа. Када загрејана алуминијумска шипка дође у контакт са површином матрице за екструзију, температура површине алуминијумске шипке расте много брже од унутрашње температуре, а на површини се ствара напон притиска услед ширења.
Истовремено, граница попуштања површине калупа опада због повећања температуре. Када повећање притиска премаши границу течења површинског метала на одговарајућој температури, на површини се појављује пластично компресијско напрезање. Када профил напусти калуп, температура површине се смањује. Али када је температура унутар профила и даље висока, формираће се затезна деформација.
Слично томе, када повећање затезног напона премаши границу течења површине профила, доћи ће до пластичног затезног напрезања. Када локално напрезање калупа пређе границу еластичности и уђе у регион пластичне деформације, постепено накупљање малих пластичних деформација може да формира пукотине од замора.
Стога, да би се спречило или смањило оштећење калупа од замора, треба изабрати одговарајуће материјале и усвојити одговарајући систем топлотне обраде. Истовремено, треба обратити пажњу на побољшање окружења употребе калупа.
2.4 Лом калупа
У стварној производњи, пукотине су распоређене у одређеним деловима калупа. Након одређеног сервисног периода, мале пукотине се стварају и постепено се шире у дубину. Након што се пукотине прошире до одређене величине, носивост калупа ће бити значајно ослабљена и изазвати лом. Или су се микропукотине већ појавиле током првобитне топлотне обраде и обраде калупа, што олакшава ширење калупа и изазива ране пукотине током употребе.
Што се тиче дизајна, главни разлози квара су дизајн чврстоће калупа и избор полупречника филета на прелазу. Што се тиче производње, главни разлози су претходна контрола материјала и пажња на храпавост површине и оштећења током обраде, као и утицај термичке обраде и квалитета површинске обраде.
Током употребе треба обратити пажњу на контролу предгревања калупа, односа екструзије и температуре ингота, као и на контролу брзине екструзије и тока деформације метала.
3. Побољшање века трајања калупа
У производњи алуминијумских профила, трошкови калупа чине велики део трошкова производње екструзије профила.
Квалитет калупа такође директно утиче на квалитет производа. Пошто су услови рада калупа за екструзију у производњи профилног екструдирања веома тешки, потребно је строго контролисати калуп од дизајна и избора материјала до финалне производње калупа и накнадне употребе и одржавања.
Нарочито током производног процеса, калуп мора имати високу термичку стабилност, термички замор, отпорност на топлотно хабање и довољну жилавост да продужи век трајања калупа и смањи трошкове производње.
3.1 Избор материјала за калупе
Процес екструзије алуминијумских профила је процес обраде при високим температурама и великом оптерећењу, а матрица за екструзију алуминијума је подвргнута веома тешким условима употребе.
Матрица за екструзију је подвргнута високим температурама, а локална површинска температура може да достигне 600 степени Целзијуса. Површина калупа за екструзију се више пута загрева и хлади, изазивајући термички замор.
Приликом екструдирања алуминијумских легура, калуп мора издржати велике напоне на компресију, савијање и смицање, што ће узроковати хабање лепка и абразивно хабање.
У зависности од услова рада матрице за екструзију, могу се одредити потребна својства материјала.
Пре свега, материјал треба да има добре перформансе процеса. Материјал мора бити лак за топљење, ковање, обраду и термичку обраду. Поред тога, материјал треба да има високу чврстоћу и високу тврдоћу. Екструзионе матрице углавном раде под високом температуром и високим притиском. Приликом екструдирања алуминијумских легура, затезна чврстоћа материјала матрице на собној температури мора бити већа од 1500 МПа.
Потребно је да има високу отпорност на топлоту, односно способност да се одупре механичком оптерећењу на високим температурама током екструзије. Потребно је да има високе вредности ударне жилавости и жилавости лома при нормалној температури и високој температури, како би се спречило крто ломљење калупа под стресним условима или ударним оптерећењима.
Потребно је да има високу отпорност на хабање, односно да површина има способност да се одупре хабању под дуготрајном високом температуром, високим притиском и лошим подмазивањем, посебно при екструдирању алуминијумских легура, има способност да се одупре адхезији и хабању метала.
Потребна је добра каљивост да би се обезбедиле високе и уједначене механичке особине по целом попречном пресеку алата.
Потребна је висока топлотна проводљивост да би се брзо одвела топлота са радне површине калупа за алат како би се спречило локално прегоревање или прекомерни губитак механичке чврстоће екструдираног радног предмета и самог калупа.
Мора да има јаку отпорност на поновљени циклични стрес, односно да захтева високу трајну чврстоћу да спречи прераног оштећења од замора. Такође треба да има одређену отпорност на корозију и добра својства нитридабилности.
3.2 Разуман дизајн калупа
Разуман дизајн калупа је важан део продужења његовог радног века. Правилно пројектована структура калупа треба да обезбеди да не постоји могућност пуцања од ударца и концентрације напрезања у нормалним условима употребе. Због тога, када дизајнирате калуп, покушајте да напрезање на сваком делу буде равномерно, и обратите пажњу да избегавате оштре углове, конкавне углове, разлику у дебљини зида, раван широки танки зид итд., Да бисте избегли прекомерну концентрацију напрезања. Затим, узрокује деформацију топлотног третмана, пуцање и крхки лом или рано пуцање вруће током употребе, док стандардизовани дизајн такође погодује размени складиштења и одржавања калупа.
3.3 Побољшати квалитет топлотне обраде и површинске обраде
Век трајања екструзионе матрице у великој мери зависи од квалитета топлотне обраде. Због тога су напредне методе топлотне обраде и процеси топлотне обраде, као и третмани каљења и површинског ојачавања посебно важни за побољшање радног века калупа.
Истовремено, процеси топлотне обраде и површинског јачања се строго контролишу како би се спречили дефекти топлотне обраде. Подешавање параметара процеса каљења и каљења, повећање броја предтретмана, стабилизацијског третмана и каљења, обраћање пажње на контролу температуре, интензитета грејања и хлађења, коришћење нових медија за гашење и проучавање нових процеса и нове опреме као што су ојачавање и каљење и разна површинска ојачања третмана, доприносе побољшању радног века калупа.
3.4 Побољшати квалитет производње калупа
Током обраде калупа, уобичајене методе обраде укључују механичку обраду, сечење жице, обраду електричним пражњењем, итд. Механичка обрада је неопходан и важан процес у процесу обраде калупа. Не само да мења изглед калупа, већ директно утиче на квалитет профила и век трајања калупа.
Резање рупа жицом је широко коришћен процесни метод у обради калупа. Побољшава ефикасност обраде и тачност обраде, али доноси и неке посебне проблеме. На пример, ако се калуп обрађен резањем жице користи директно за производњу без каљења, лако ће доћи до шљаке, љуштења итд., што ће смањити век трајања калупа. Стога, довољно каљење калупа након сечења жице може побољшати стање напона површинског затезања, смањити заостало напрезање и повећати век трајања калупа.
Концентрација напрезања је главни узрок лома калупа. У оквиру опсега који дозвољава дизајн цртежа, што је већи пречник жице за резање жице, то боље. Ово не само да помаже у побољшању ефикасности обраде, већ и у великој мери побољшава дистрибуцију стреса како би се спречила појава концентрације стреса.
Машинска обрада са електричним пражњењем је врста машинске обраде електричном корозијом која се изводи суперпозицијом испаравања материјала, топљења и испаравања течности за машинску обраду произведеног током пражњења. Проблем је у томе што се услед топлоте загревања и хлађења која делује на течност за обраду и електрохемијског дејства течности за обраду, у машинском делу формира модификовани слој који ствара напрезање и напрезање. У случају уља, атоми угљеника који се распадају услед сагоревања уља дифундују и карбуризирају се до радног предмета. Када се термички стрес повећа, оштећени слој постаје крхак и тврд и склон је пуцању. Истовремено се формира преостали напон и причвршћује се на радни предмет. То ће резултирати смањеном заморном чврстоћом, убрзаним ломом, корозијом под напоном и другим појавама. Стога, током процеса обраде, треба да покушамо да избегнемо горе наведене проблеме и побољшамо квалитет обраде.
3.5 Побољшати услове рада и услове процеса екструзије
Услови рада калупа за екструзију су веома лоши, а радно окружење је такође веома лоше. Према томе, побољшање методе процеса екструзије и параметара процеса, као и побољшање услова рада и радног окружења су корисни за побољшање века матрице. Стога, пре екструзије, потребно је пажљиво формулисати план екструзије, одабрати најбољи систем опреме и спецификације материјала, формулисати најбоље параметре процеса екструзије (као што су температура екструзије, брзина, коефицијент екструзије и притисак екструзије, итд.) и побољшати радно окружење током екструзије (као што је хлађење водом или хлађење азотом, довољно подмазивање, итд.), чиме се смањује радно оптерећење калупа (као што је смањење притиска екструзије, смањење топлоте хлађења и наизменичног оптерећења, итд.), успостављање и побољшање процедуре рада процеса и процедуре безбедне употребе.
4 Закључак
Са развојем трендова у алуминијумској индустрији, последњих година сви траже боље моделе развоја како би побољшали ефикасност, уштедели трошкове и повећали користи. Матрица за екструзију је несумњиво важан контролни чвор за производњу алуминијумских профила.
Постоји много фактора који утичу на век трајања алуминијумске матрице за екструзију. Поред унутрашњих фактора као што су структурни дизајн и чврстоћа матрице, материјали за матрице, хладна и термичка обрада и технологија електричне обраде, топлотна обрада и технологија површинске обраде, постоје услови процеса и употребе екструдирања, одржавање и поправка калупа, екструзија карактеристике и облик материјала производа, спецификације и научно управљање калупом.
Истовремено, фактори који утичу нису појединачни, већ сложени вишефакторски свеобухватни проблем, да би се побољшао његов животни век, наравно, такође је системски проблем, у стварној производњи и употреби процеса, потребно је оптимизовати дизајн, обрада калупа, одржавање употребе и други главни аспекти контроле, а затим побољшати век трајања калупа, смањити трошкове производње, побољшати ефикасност производње.
Уредио Маи Јианг из МАТ Алуминиум
Време поста: 14.08.2024
