1. Εισαγωγή
Το καλούπι είναι ένα βασικό εργαλείο για την εξώθηση προφίλ αλουμινίου. Κατά τη διαδικασία εξώθησης προφίλ, το καλούπι πρέπει να αντέχει σε υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και υψηλή τριβή. Κατά τη μακροχρόνια χρήση, θα προκαλέσει φθορά μούχλας, πλαστική παραμόρφωση και ζημιά από κόπωση. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί να προκαλέσει σπάσιμο μούχλας.
2. Μορφές αστοχίας και αιτίες μούχλας
2.1 Αστοχία φθοράς
Η φθορά είναι η κύρια μορφή που οδηγεί στην αστοχία της μήτρας εξώθησης, η οποία θα προκαλέσει το μέγεθος των προφίλ αλουμινίου να είναι εκτός λειτουργίας και η ποιότητα της επιφάνειας να μειωθεί. Κατά τη διάρκεια της εξώθησης, τα προφίλ αλουμινίου συναντούν το ανοιχτό τμήμα της κοιλότητας του καλουπιού μέσω του υλικού εξώθησης υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση χωρίς επεξεργασία λίπανσης. Η μία πλευρά έρχεται σε άμεση επαφή με το επίπεδο της λωρίδας της δαγκάνας και η άλλη πλευρά γλιστράει, με αποτέλεσμα μεγάλη τριβή. Η επιφάνεια της κοιλότητας και η επιφάνεια του ιμάντα δαγκάνας υπόκεινται σε φθορά και αστοχία. Ταυτόχρονα, κατά τη διαδικασία τριβής του καλουπιού, κάποιο μέταλλο μπιλιέτας προσκολλάται στην επιφάνεια εργασίας του καλουπιού, γεγονός που κάνει τη γεωμετρία του καλουπιού να αλλάζει και να μην μπορεί να χρησιμοποιηθεί και θεωρείται επίσης ως αστοχία φθοράς, η οποία είναι εκφράζεται με τη μορφή παθητικοποίησης της κοπτικής ακμής, στρογγυλεμένων άκρων, βύθισης επιπέδου, επιφανειακών αυλακώσεων, ξεφλούδισμα κ.λπ.
Η συγκεκριμένη μορφή φθοράς της μήτρας σχετίζεται με πολλούς παράγοντες όπως η ταχύτητα της διαδικασίας τριβής, όπως η χημική σύνθεση και οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού της μήτρας και της επεξεργασμένης μήτρας, η τραχύτητα της επιφάνειας της μήτρας και της μήτρας και η πίεση, θερμοκρασία και ταχύτητα κατά τη διαδικασία εξώθησης. Η φθορά του καλουπιού εξώθησης αλουμινίου είναι κυρίως θερμική φθορά, η θερμική φθορά προκαλείται από την τριβή, η μαλάκυνση της μεταλλικής επιφάνειας λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας και η αλληλεπίδραση της επιφάνειας της κοιλότητας του καλουπιού. Αφού η επιφάνεια της κοιλότητας του καλουπιού μαλακώσει σε υψηλή θερμοκρασία, η αντοχή της στη φθορά μειώνεται σημαντικά. Στη διαδικασία της θερμικής φθοράς, η θερμοκρασία είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη θερμική φθορά. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο σοβαρή είναι η θερμική φθορά.
2.2 Πλαστική παραμόρφωση
Η πλαστική παραμόρφωση της μήτρας εξώθησης προφίλ αλουμινίου είναι η διαδικασία απόδοσης του μεταλλικού υλικού της μήτρας.
Δεδομένου ότι η μήτρα εξώθησης βρίσκεται σε κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης και υψηλής τριβής με το εξωθημένο μέταλλο για μεγάλο χρονικό διάστημα όταν λειτουργεί, η θερμοκρασία της επιφάνειας της μήτρας αυξάνεται και προκαλεί μαλάκυνση.
Υπό συνθήκες πολύ υψηλού φορτίου, θα προκύψει μεγάλη ποσότητα πλαστικής παραμόρφωσης, προκαλώντας την κατάρρευση του ιμάντα εργασίας ή τη δημιουργία έλλειψης και το σχήμα του παραγόμενου προϊόντος θα αλλάξει. Ακόμα κι αν το καλούπι δεν παράγει ρωγμές, θα αποτύχει επειδή δεν μπορεί να εγγυηθεί την ακρίβεια διαστάσεων του προφίλ αλουμινίου.
Επιπλέον, η επιφάνεια της μήτρας εξώθησης υπόκειται σε διαφορές θερμοκρασίας που προκαλούνται από επαναλαμβανόμενη θέρμανση και ψύξη, η οποία παράγει εναλλασσόμενες θερμικές τάσεις τάσης και συμπίεσης στην επιφάνεια. Ταυτόχρονα, η μικροδομή υφίσταται επίσης μετασχηματισμούς σε διάφορους βαθμούς. Κάτω από αυτό το συνδυασμένο αποτέλεσμα, θα εμφανιστεί φθορά μούχλας και πλαστική παραμόρφωση επιφάνειας.
2.3 Ζημιά από κόπωση
Η ζημιά λόγω θερμικής κόπωσης είναι επίσης μία από τις πιο κοινές μορφές αστοχίας μούχλας. Όταν η θερμαινόμενη ράβδος αλουμινίου έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια της μήτρας εξώθησης, η θερμοκρασία επιφάνειας της ράβδου αλουμινίου αυξάνεται πολύ πιο γρήγορα από την εσωτερική θερμοκρασία και δημιουργείται θλιπτική τάση στην επιφάνεια λόγω διαστολής.
Ταυτόχρονα, η αντοχή διαρροής της επιφάνειας του καλουπιού μειώνεται λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας. Όταν η αύξηση της πίεσης υπερβαίνει την αντοχή διαρροής του μετάλλου της επιφάνειας στην αντίστοιχη θερμοκρασία, εμφανίζεται πλαστική πίεση συμπίεσης στην επιφάνεια. Όταν το προφίλ φεύγει από το καλούπι, η θερμοκρασία της επιφάνειας μειώνεται. Αλλά όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του προφίλ είναι ακόμα υψηλή, θα σχηματιστεί τάση εφελκυσμού.
Ομοίως, όταν η αύξηση της τάσης εφελκυσμού υπερβαίνει την αντοχή διαρροής της επιφάνειας του προφίλ, θα προκύψει καταπόνηση πλαστικού εφελκυσμού. Όταν η τοπική καταπόνηση του καλουπιού υπερβαίνει το όριο ελαστικότητας και εισέρχεται στην περιοχή παραμόρφωσης του πλαστικού, η σταδιακή συσσώρευση μικρών πλαστικών στελεχών μπορεί να δημιουργήσει ρωγμές κόπωσης.
Επομένως, προκειμένου να αποφευχθεί ή να μειωθεί η καταστροφή του καλουπιού λόγω κόπωσης, θα πρέπει να επιλεγούν κατάλληλα υλικά και να υιοθετηθεί ένα κατάλληλο σύστημα θερμικής επεξεργασίας. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη βελτίωση του περιβάλλοντος χρήσης του καλουπιού.
2.4 Θραύση καλουπιού
Στην πραγματική παραγωγή, οι ρωγμές κατανέμονται σε ορισμένα μέρη του καλουπιού. Μετά από μια ορισμένη περίοδο λειτουργίας, δημιουργούνται μικρές ρωγμές και σταδιακά επεκτείνονται σε βάθος. Αφού οι ρωγμές επεκταθούν σε ένα ορισμένο μέγεθος, η φέρουσα ικανότητα του καλουπιού θα εξασθενήσει σοβαρά και θα προκαλέσει θραύση. Ή έχουν ήδη εμφανιστεί μικρορωγμές κατά τη διάρκεια της αρχικής θερμικής επεξεργασίας και επεξεργασίας του καλουπιού, γεγονός που διευκολύνει τη διαστολή του καλουπιού και την πρόκληση πρώιμων ρωγμών κατά τη χρήση.
Όσον αφορά το σχεδιασμό, οι κύριοι λόγοι αστοχίας είναι ο σχεδιασμός αντοχής στο καλούπι και η επιλογή της ακτίνας φιλέτου στη μετάβαση. Όσον αφορά την κατασκευή, οι κύριοι λόγοι είναι η προεπιθεώρηση υλικού και η προσοχή στην τραχύτητα της επιφάνειας και τη ζημιά κατά την επεξεργασία, καθώς και ο αντίκτυπος της θερμικής επεξεργασίας και της ποιότητας της επιφανειακής επεξεργασίας.
Κατά τη χρήση, πρέπει να δοθεί προσοχή στον έλεγχο της προθέρμανσης του καλουπιού, του λόγου εξώθησης και της θερμοκρασίας του πλινθώματος, καθώς και στον έλεγχο της ταχύτητας εξώθησης και της ροής παραμόρφωσης μετάλλου.
3. Βελτίωση της διάρκειας ζωής της μούχλας
Στην παραγωγή προφίλ αλουμινίου, το κόστος καλουπιού αντιπροσωπεύει μεγάλο μέρος του κόστους παραγωγής εξώθησης προφίλ.
Η ποιότητα του καλουπιού επηρεάζει επίσης άμεσα την ποιότητα του προϊόντος. Δεδομένου ότι οι συνθήκες εργασίας του καλουπιού εξώθησης στην παραγωγή εξώθησης προφίλ είναι πολύ σκληρές, είναι απαραίτητο να ελέγχεται αυστηρά το καλούπι από τον σχεδιασμό και την επιλογή υλικού έως την τελική παραγωγή του καλουπιού και την επακόλουθη χρήση και συντήρηση.
Ειδικά κατά τη διαδικασία παραγωγής, το καλούπι πρέπει να έχει υψηλή θερμική σταθερότητα, θερμική κόπωση, αντοχή στη θερμική φθορά και επαρκή σκληρότητα για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού και να μειώσει το κόστος παραγωγής.
3.1 Επιλογή υλικών καλουπιού
Η διαδικασία εξώθησης των προφίλ αλουμινίου είναι μια διαδικασία επεξεργασίας υψηλής θερμοκρασίας, υψηλού φορτίου και η μήτρα εξώθησης αλουμινίου υπόκειται σε πολύ σκληρές συνθήκες χρήσης.
Η μήτρα εξώθησης υποβάλλεται σε υψηλές θερμοκρασίες και η τοπική θερμοκρασία επιφάνειας μπορεί να φτάσει τους 600 βαθμούς Κελσίου. Η επιφάνεια της μήτρας εξώθησης θερμαίνεται και ψύχεται επανειλημμένα, προκαλώντας θερμική κόπωση.
Κατά την εξώθηση κραμάτων αλουμινίου, το καλούπι πρέπει να αντέχει σε υψηλές τάσεις συμπίεσης, κάμψης και διάτμησης, οι οποίες θα προκαλέσουν φθορά κόλλας και λειαντική φθορά.
Ανάλογα με τις συνθήκες εργασίας της μήτρας εξώθησης, μπορούν να προσδιοριστούν οι απαιτούμενες ιδιότητες του υλικού.
Πρώτα απ 'όλα, το υλικό πρέπει να έχει καλή απόδοση διαδικασίας. Το υλικό πρέπει να είναι εύκολο στην τήξη, τη σφυρηλάτηση, την επεξεργασία και τη θερμική επεξεργασία. Επιπλέον, το υλικό πρέπει να έχει υψηλή αντοχή και υψηλή σκληρότητα. Οι μήτρες εξώθησης γενικά λειτουργούν υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση. Κατά την εξώθηση κραμάτων αλουμινίου, η αντοχή εφελκυσμού του υλικού μήτρας σε θερμοκρασία δωματίου απαιτείται να είναι μεγαλύτερη από 1500 MPa.
Χρειάζεται να έχει υψηλή αντοχή στη θερμότητα, δηλαδή την ικανότητα να αντιστέκεται σε μηχανικό φορτίο σε υψηλές θερμοκρασίες κατά την εξώθηση. Χρειάζεται να έχει υψηλές τιμές σκληρότητας κρούσης και αντοχής σε θραύση σε κανονική θερμοκρασία και υψηλή θερμοκρασία, για να αποτρέψει το καλούπι από εύθραυστο θραύση κάτω από συνθήκες καταπόνησης ή κρουστικά φορτία.
Πρέπει να έχει υψηλή αντοχή στη φθορά, δηλαδή, η επιφάνεια να έχει την ικανότητα να αντιστέκεται στη φθορά σε μακροχρόνια υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και κακή λίπανση, ειδικά κατά την εξώθηση κραμάτων αλουμινίου, έχει την ικανότητα να αντιστέκεται στην πρόσφυση και τη φθορά μετάλλων.
Απαιτείται καλή σκληρυνσιμότητα για να διασφαλιστούν υψηλές και ομοιόμορφες μηχανικές ιδιότητες σε ολόκληρη τη διατομή του εργαλείου.
Απαιτείται υψηλή θερμική αγωγιμότητα για τη γρήγορη διάχυση της θερμότητας από την επιφάνεια εργασίας του καλουπιού εργαλείου για να αποφευχθεί η τοπική υπερκαύση ή η υπερβολική απώλεια μηχανικής αντοχής του εξωθημένου τεμαχίου εργασίας και του ίδιου του καλουπιού.
Χρειάζεται να έχει ισχυρή αντοχή σε επαναλαμβανόμενες κυκλικές καταπονήσεις, δηλαδή απαιτεί υψηλή αντοχή που διαρκεί για να αποτρέψει την πρόωρη καταστροφή της κόπωσης. Πρέπει επίσης να έχει ορισμένες ιδιότητες αντοχής στη διάβρωση και καλές ιδιότητες νιτροποίησης.
3.2 Λογικός σχεδιασμός καλουπιού
Ο λογικός σχεδιασμός του καλουπιού είναι ένα σημαντικό μέρος για την παράταση της διάρκειας ζωής του. Μια σωστά σχεδιασμένη δομή καλουπιού θα πρέπει να διασφαλίζει ότι δεν υπάρχει πιθανότητα ρήξης κρούσης και συγκέντρωση τάσεων υπό κανονικές συνθήκες χρήσης. Επομένως, όταν σχεδιάζετε το καλούπι, προσπαθήστε να κάνετε την πίεση σε κάθε μέρος ομοιόμορφη και προσέξτε να αποφύγετε αιχμηρές γωνίες, κοίλες γωνίες, διαφορά πάχους τοιχώματος, επίπεδο φαρδύ λεπτό τμήμα τοιχώματος κ.λπ., για να αποφύγετε την υπερβολική συγκέντρωση τάσεων. Στη συνέχεια, προκαλούν παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας, ρωγμές και εύθραυστο κάταγμα ή πρώιμο θερμό ράγισμα κατά τη χρήση, ενώ ο τυποποιημένος σχεδιασμός ευνοεί επίσης την ανταλλαγή αποθήκευσης και συντήρησης του καλουπιού.
3.3 Βελτίωση της ποιότητας της θερμικής επεξεργασίας και της επιφανειακής επεξεργασίας
Η διάρκεια ζωής της μήτρας εξώθησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα της θερμικής επεξεργασίας. Επομένως, οι προηγμένες μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας και οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας καθώς και οι επεξεργασίες σκλήρυνσης και ενίσχυσης της επιφάνειας είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής του καλουπιού.
Ταυτόχρονα, οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας και ενίσχυσης της επιφάνειας ελέγχονται αυστηρά για την αποφυγή ελαττωμάτων θερμικής επεξεργασίας. Προσαρμογή των παραμέτρων της διαδικασίας σβέσης και σκλήρυνσης, αύξηση του αριθμού προεπεξεργασίας, επεξεργασίας σταθεροποίησης και σκλήρυνσης, προσοχή στον έλεγχο θερμοκρασίας, στην ένταση θέρμανσης και ψύξης, χρήση νέων μέσων σβέσης και μελέτη νέων διεργασιών και νέου εξοπλισμού, όπως επεξεργασία ενίσχυσης και σκλήρυνσης και διάφορες επιφανειακές ενισχύσεις επεξεργασία, συμβάλλουν στη βελτίωση της διάρκειας ζωής του καλουπιού.
3.4 Βελτιώστε την ποιότητα της κατασκευής καλουπιών
Κατά την επεξεργασία των καλουπιών, οι κοινές μέθοδοι επεξεργασίας περιλαμβάνουν τη μηχανική επεξεργασία, την κοπή σύρματος, την επεξεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης κ.λπ. Η μηχανική επεξεργασία είναι μια απαραίτητη και σημαντική διαδικασία στη διαδικασία επεξεργασίας καλουπιών. Δεν αλλάζει μόνο το μέγεθος εμφάνισης του καλουπιού, αλλά επηρεάζει επίσης άμεσα την ποιότητα του προφίλ και τη διάρκεια ζωής του καλουπιού.
Η κοπή των οπών με σύρμα είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος επεξεργασίας στην επεξεργασία καλουπιών. Βελτιώνει την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας και την ακρίβεια επεξεργασίας, αλλά φέρνει επίσης ορισμένα ειδικά προβλήματα. Για παράδειγμα, εάν ένα καλούπι επεξεργασμένο με σύρμα χρησιμοποιείται απευθείας για παραγωγή χωρίς σκλήρυνση, θα προκύψουν εύκολα σκωρίες, ξεφλούδισμα κ.λπ., γεγονός που θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού. Επομένως, η επαρκής σκλήρυνση του καλουπιού μετά την κοπή του καλουπιού μπορεί να βελτιώσει την επιφανειακή τάση εφελκυσμού, να μειώσει την υπολειπόμενη τάση και να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού.
Η συγκέντρωση στρες είναι η κύρια αιτία κατάγματος μούχλας. Εντός του εύρους που επιτρέπει το σχέδιο σχεδίασης, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του σύρματος κοπής, τόσο το καλύτερο. Αυτό όχι μόνο βοηθά στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας, αλλά βελτιώνει επίσης σημαντικά την κατανομή του στρες για να αποτρέψει την εμφάνιση συγκέντρωσης στρες.
Η μηχανική κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης είναι ένα είδος κατεργασίας ηλεκτρικής διάβρωσης που εκτελείται με την υπέρθεση της εξάτμισης του υλικού, της τήξης και της εξάτμισης του ρευστού κατεργασίας που παράγεται κατά την εκφόρτιση. Το πρόβλημα είναι ότι λόγω της θερμότητας της θέρμανσης και της ψύξης που επενεργεί στο ρευστό κατεργασίας και της ηλεκτροχημικής δράσης του ρευστού μηχανικής κατεργασίας, σχηματίζεται ένα τροποποιημένο στρώμα στο τμήμα μηχανικής κατεργασίας για την παραγωγή καταπόνησης και καταπόνησης. Στην περίπτωση του λαδιού, τα άτομα άνθρακα που αποσυντίθενται λόγω της καύσης του λαδιού διαχέονται και ανθρακώνονται στο τεμάχιο εργασίας. Όταν η θερμική τάση αυξάνεται, το φθαρμένο στρώμα γίνεται εύθραυστο και σκληρό και είναι επιρρεπές σε ρωγμές. Ταυτόχρονα, σχηματίζεται υπολειμματική τάση και προσαρτάται στο τεμάχιο εργασίας. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη αντοχή σε κόπωση, επιταχυνόμενη θραύση, διάβρωση λόγω καταπόνησης και άλλα φαινόμενα. Επομένως, κατά τη διαδικασία επεξεργασίας, θα πρέπει να προσπαθήσουμε να αποφύγουμε τα παραπάνω προβλήματα και να βελτιώσουμε την ποιότητα επεξεργασίας.
3.5 Βελτιώστε τις συνθήκες εργασίας και τις συνθήκες διέλασης
Οι συνθήκες εργασίας της μήτρας εξώθησης είναι πολύ κακές και το περιβάλλον εργασίας είναι επίσης πολύ κακό. Ως εκ τούτου, η βελτίωση της μεθόδου διέλασης και των παραμέτρων της διαδικασίας και η βελτίωση των συνθηκών εργασίας και του εργασιακού περιβάλλοντος είναι ευεργετικές για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής της μήτρας. Επομένως, πριν από την εξώθηση, είναι απαραίτητο να διαμορφωθεί προσεκτικά το σχέδιο εξώθησης, να επιλεγεί το καλύτερο σύστημα εξοπλισμού και προδιαγραφές υλικού, να διατυπωθούν οι καλύτερες παραμέτρους της διαδικασίας διέλασης (όπως θερμοκρασία εξώθησης, ταχύτητα, συντελεστής εξώθησης και πίεση εξώθησης κ.λπ.) και να βελτιωθεί η περιβάλλον εργασίας κατά τη διάρκεια της εξώθησης (όπως ψύξη με νερό ή ψύξη αζώτου, επαρκής λίπανση κ.λπ.), μειώνοντας έτσι το φορτίο εργασίας του καλουπιού (όπως μείωση της πίεσης εξώθησης, μείωση της θερμότητας ψύξης και εναλλασσόμενο φορτίο κ.λπ.), καθιερώστε και βελτιώστε το διαδικασίες λειτουργίας διεργασιών και διαδικασίες ασφαλούς χρήσης.
4 Συμπέρασμα
Με την ανάπτυξη των τάσεων της βιομηχανίας αλουμινίου, τα τελευταία χρόνια όλοι αναζητούν καλύτερα μοντέλα ανάπτυξης για τη βελτίωση της απόδοσης, την εξοικονόμηση κόστους και την αύξηση των οφελών. Η μήτρα εξώθησης είναι αναμφίβολα ένας σημαντικός κόμβος ελέγχου για την παραγωγή προφίλ αλουμινίου.
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής της μήτρας διέλασης αλουμινίου. Εκτός από τους εσωτερικούς παράγοντες όπως ο δομικός σχεδιασμός και η αντοχή της μήτρας, τα υλικά μήτρας, η ψυχρή και θερμική επεξεργασία και η τεχνολογία ηλεκτρικής επεξεργασίας, η θερμική επεξεργασία και η τεχνολογία επιφανειακής επεξεργασίας, υπάρχουν συνθήκες διέλασης και χρήσης, συντήρηση και επισκευή μήτρας, εξώθηση χαρακτηριστικά και σχήμα υλικού προϊόντος, προδιαγραφές και επιστημονική διαχείριση της μήτρας.
Ταυτόχρονα, οι παράγοντες που επηρεάζουν δεν είναι ένα ενιαίο, αλλά ένα σύνθετο πολυπαραγοντικό ολοκληρωμένο πρόβλημα, η βελτίωση της ζωής του φυσικά είναι επίσης ένα συστημικό πρόβλημα, στην πραγματική παραγωγή και χρήση της διαδικασίας, πρέπει να βελτιστοποιηθεί ο σχεδιασμός, επεξεργασία καλουπιών, χρήση συντήρησης και άλλες κύριες πτυχές ελέγχου, και στη συνέχεια βελτίωση της διάρκειας ζωής του καλουπιού, μείωση του κόστους παραγωγής, βελτίωση της αποδοτικότητας παραγωγής.
Επιμέλεια May Jiang από το MAT Aluminium
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-14-2024
