1. Bevezetés
Az öntőforma az alumíniumprofil extrudálásának kulcsfontosságú eszköze. A profilextrudálási folyamat során a formának ellenállnia kell a magas hőmérsékletnek, nagy nyomásnak és nagy súrlódásnak. Hosszú távú használat során penészkopást, képlékeny deformációt és kifáradási károsodást okoz. Súlyos esetekben penészesedést okozhat.
2. A penészgombák meghibásodási formái és okai
2.1 Kopáshiba
A kopás a fő forma, amely az extrudáló szerszám meghibásodásához vezet, ami az alumíniumprofilok méretének elromlását és a felület minőségének romlását okozza. Az extrudálás során az alumíniumprofilok az extrudált anyagon keresztül magas hőmérsékleten és nagy nyomáson, kenés nélkül találkoznak a formaüreg nyitott részével. Az egyik oldal közvetlenül érintkezik a féknyereg síkjával, a másik oldal pedig elcsúszik, ami nagy súrlódást eredményez. Az üreg felülete és a féknyereg szíj felülete kopásnak és meghibásodásnak van kitéve. Ugyanakkor az öntőforma súrlódási folyamata során némi tuskó fém tapad a forma munkafelületére, ami megváltoztatja a forma geometriáját és nem használható, valamint kopási hibának minősül, ami a vágóél passziválása, lekerekített élek, síkbeli süllyedés, felületi hornyok, hámlás stb. formájában kifejezve.
A szerszámkopás sajátos formája számos tényezőtől függ, például a súrlódási folyamat sebességétől, mint például a szerszám anyagának és a feldolgozott tuskó kémiai összetételétől és mechanikai tulajdonságaitól, a szerszám és a tuskó felületi érdességétől, valamint a nyomástól, hőmérséklet és sebesség az extrudálási folyamat során. Az alumínium extrudáló öntőforma kopása főként termikus kopás, a termikus kopás a súrlódás, a fémfelület felpuhulása a hőmérséklet emelkedése miatt és a formaüreg felületének egymásba illeszkedése okozza. Miután a formaüreg felülete magas hőmérsékleten megpuhul, kopásállósága nagymértékben csökken. A termikus kopás folyamatában a hőmérséklet a hőkopást befolyásoló fő tényező. Minél magasabb a hőmérséklet, annál komolyabb a hőkopás.
2.2 Plasztikus deformáció
Az alumíniumprofil extrudáló szerszám plasztikus deformációja a szerszám fém anyagának folyási folyamata.
Mivel az extrudáló szerszám működése közben hosszú ideig magas hőmérsékletű, nagy nyomású és nagy súrlódású állapotban van az extrudált fémmel, a szerszám felületi hőmérséklete megemelkedik és lágyul.
Nagyon nagy terhelés mellett nagymértékű képlékeny deformáció lép fel, aminek következtében a munkaszalag összeesik vagy ellipszis keletkezik, és az előállított termék alakja megváltozik. Ha az öntőforma nem is reped, meghibásodik, mert nem garantálható az alumínium profil méretpontossága.
Ezenkívül az extrudáló szerszám felülete ki van téve az ismételt melegítés és hűtés okozta hőmérséklet-különbségeknek, amelyek váltakozó hőfeszültségeket hoznak létre a felületen a húzó- és nyomószerszámon. Ugyanakkor a mikrostruktúra is változó mértékben átalakul. Ezen együttes hatás hatására penészkopás és felületi képlékeny deformáció lép fel.
2.3 Fáradási károsodás
A termikus kifáradás okozta károsodás a penészesedés egyik leggyakoribb formája is. Amikor a felmelegített alumínium rúd érintkezik az extrudáló szerszám felületével, az alumínium rúd felületi hőmérséklete sokkal gyorsabban emelkedik, mint a belső hőmérséklet, és a tágulás következtében nyomófeszültség keletkezik a felületen.
Ugyanakkor a hőmérséklet emelkedése miatt csökken a formafelület folyáshatára. Ha a nyomásnövekedés meghaladja a felületi fém folyáshatárát a megfelelő hőmérsékleten, akkor a felületen képlékeny kompressziós feszültség jelenik meg. Amikor a profil elhagyja a formát, a felületi hőmérséklet csökken. De amikor a profil belsejében még mindig magas a hőmérséklet, húzófeszültség alakul ki.
Hasonlóképpen, ha a húzófeszültség növekedése meghaladja a profilfelület folyáshatárát, plasztikus húzó alakváltozás lép fel. Amikor a forma helyi feszültsége meghaladja a rugalmassági határt, és belép a képlékeny nyúlási tartományba, a kis műanyag nyúlások fokozatos felhalmozódása fáradási repedéseket okozhat.
Ezért a penész kifáradásos károsodásának megelőzése vagy csökkentése érdekében megfelelő anyagokat kell kiválasztani, és megfelelő hőkezelési rendszert kell alkalmazni. Ugyanakkor figyelmet kell fordítani a forma használati környezetének javítására.
2.4 Penésztörés
A tényleges gyártás során a forma bizonyos részein repedések jelennek meg. Egy bizonyos üzemidő után kis repedések keletkeznek, amelyek fokozatosan mélyülnek. Miután a repedések egy bizonyos méretűre kitágulnak, a forma teherbíró képessége erősen gyengül és törést okoz. Illetve a forma eredeti hőkezelése és feldolgozása során már keletkeztek mikrorepedések, amelyek megkönnyítik a forma kitágulását és korai repedéseket okoznak a használat során.
A tervezés szempontjából a meghibásodás fő okai a formaszilárdság kialakítása és a filé sugárának megválasztása az átmenetnél. A gyártás szempontjából a fő ok az anyag előzetes ellenőrzése és a felületi érdességre és a feldolgozás során bekövetkező sérülésekre való odafigyelés, valamint a hőkezelés és a felületkezelés minőségének hatása.
A használat során ügyelni kell a forma előmelegítésének, az extrudálási aránynak és a tuskó hőmérsékletének szabályozására, valamint az extrudálási sebesség és a fém deformációs áramlásának szabályozására.
3. A penész élettartamának javítása
Az alumíniumprofilok gyártása során a profilextrudálás gyártási költségeinek nagy részét a szerszámköltségek teszik ki.
A forma minősége közvetlenül befolyásolja a termék minőségét is. Mivel az extrudáló szerszám munkakörülményei a profilextrudálás során nagyon kemények, szigorúan ellenőrizni kell a formát a tervezéstől és az anyagválasztástól a forma végső gyártásáig, valamint az azt követő használatig és karbantartásig.
Különösen a gyártási folyamat során a formának magas hőstabilitásúnak, termikus kifáradásnak, termikus kopásállósággal és elegendő szívóssággal kell rendelkeznie ahhoz, hogy meghosszabbítsa a forma élettartamát és csökkentse a gyártási költségeket.
3.1 Formaanyagok kiválasztása
Az alumínium profilok extrudálási folyamata magas hőmérsékletű, nagy terhelésű feldolgozási folyamat, és az alumínium extrudáló szerszám nagyon kemény használati feltételeknek van kitéve.
Az extrudáló szerszám magas hőmérsékletnek van kitéve, és a helyi felületi hőmérséklet elérheti a 600 Celsius fokot. Az extrudáló szerszám felületét többször felmelegítik és lehűtik, ami termikus kifáradást okoz.
Alumíniumötvözetek extrudálásakor a formának nagy nyomó-, hajlító- és nyírófeszültséget kell kiállnia, ami ragasztókopást és koptatókopást okoz.
Az extrudáló szerszám munkakörülményeitől függően meghatározhatók az anyag szükséges tulajdonságai.
Először is, az anyagnak jó folyamatteljesítményre van szüksége. Az anyagnak könnyen olvaszthatónak, kovácsolhatónak, feldolgozhatónak és hőkezelhetőnek kell lennie. Ezenkívül az anyagnak nagy szilárdsággal és nagy keménységgel kell rendelkeznie. Az extrudáló szerszámok általában magas hőmérsékleten és nagy nyomáson működnek. Alumíniumötvözetek extrudálásakor a szerszám anyagának szakítószilárdságának szobahőmérsékleten 1500 MPa-nál nagyobbnak kell lennie.
Nagy hőállósággal kell rendelkeznie, azaz képes ellenállni a mechanikai terhelésnek magas hőmérsékleten az extrudálás során. Normál hőmérsékleten és magas hőmérsékleten magas ütésállósági és törési szilárdsági értékekkel kell rendelkeznie, hogy megakadályozza a penész törékenységét feszültségi körülmények vagy ütési terhelés esetén.
Nagy kopásállósággal kell rendelkeznie, vagyis a felületnek ellenállnia kell a kopásnak hosszú távon magas hőmérsékleten, nagy nyomáson és rossz kenés esetén, különösen alumíniumötvözetek extrudálásakor, ellenáll a fém tapadásának és kopásának.
Jó edzhetőség szükséges a magas és egyenletes mechanikai tulajdonságok biztosításához a szerszám teljes keresztmetszetében.
Nagy hővezető képességre van szükség ahhoz, hogy gyorsan elvezesse a hőt a szerszám munkafelületéről, hogy megakadályozza a helyi túlégést vagy az extrudált munkadarab és magának a forma mechanikai szilárdságának túlzott elvesztését.
Erős ellenállással kell rendelkeznie az ismétlődő ciklikus igénybevétellel szemben, vagyis nagy tartós szilárdságot igényel az idő előtti kifáradás megelőzése érdekében. Ezenkívül bizonyos korrózióállósággal és jó nitridálhatósági tulajdonságokkal kell rendelkeznie.
3.2 A forma ésszerű kialakítása
Az öntőforma ésszerű kialakítása fontos része élettartamának meghosszabbításának. A megfelelően megtervezett formaszerkezetnek biztosítania kell, hogy normál használati körülmények között ne legyen ütési szakadás és feszültségkoncentráció. Ezért a forma kialakításánál törekedjünk arra, hogy az egyes részek feszültsége egyenletes legyen, és ügyeljen arra, hogy elkerülje az éles sarkokat, a homorú sarkokat, a falvastagság-különbséget, a lapos széles vékony falszakaszt stb., hogy elkerülje a túlzott feszültségkoncentrációt. Ezután hőkezelési deformációt, repedést és törékeny törést vagy korai forró repedést okozhat a használat során, miközben a szabványos kialakítás elősegíti a forma tárolásának és karbantartásának cseréjét is.
3.3 A hőkezelés és felületkezelés minőségének javítása
Az extrudáló szerszám élettartama nagymértékben függ a hőkezelés minőségétől. Ezért a korszerű hőkezelési módszerek és hőkezelési eljárások, valamint az edzési és felületerősítő kezelések különösen fontosak a forma élettartamának javítása érdekében.
Ugyanakkor a hőkezelési és felületerősítési folyamatokat szigorúan ellenőrzik a hőkezelési hibák elkerülése érdekében. Az edzési és temperálási folyamat paramétereinek beállítása, az előkezelések, stabilizáló kezelések és temperálások számának növelése, a hőmérséklet-szabályozás, a fűtés és a hűtés intenzitásának figyelése, az új oltóközeg alkalmazása és az új eljárások és új berendezések tanulmányozása, mint például az erősítő és edző kezelések, valamint a különböző felületerősítések kezelés elősegíti a forma élettartamának javítását.
3.4 A formagyártás minőségének javítása
A formák feldolgozása során az elterjedt feldolgozási módszerek közé tartozik a mechanikai feldolgozás, a huzalvágás, az elektromos kisülési feldolgozás stb. A mechanikai megmunkálás nélkülözhetetlen és fontos folyamat a formafeldolgozási folyamatban. Nemcsak a forma megjelenési méretét változtatja meg, hanem közvetlenül befolyásolja a profil minőségét és a forma élettartamát is.
A szerszámlyukak huzalvágása egy széles körben alkalmazott eljárási módszer a formafeldolgozásban. Javítja a feldolgozási hatékonyságot és a feldolgozási pontosságot, de néhány speciális problémát is hoz. Például, ha egy drótvágással megmunkált formát közvetlenül, temperálás nélkül használnak fel a gyártáshoz, könnyen előfordulhat salak, hámlás stb., ami csökkenti a forma élettartamát. Ezért a forma megfelelő megeresztése a huzalvágás után javíthatja a felületi húzófeszültség állapotát, csökkentheti a maradék feszültséget és növelheti a forma élettartamát.
A stresszkoncentráció a penészesedés fő oka. A rajzterv által megengedett keretek között minél nagyobb a huzalvágó huzal átmérője, annál jobb. Ez nem csak a feldolgozás hatékonyságának javítását segíti elő, hanem nagymértékben javítja a stresszeloszlást is, hogy megelőzze a stresszkoncentráció előfordulását.
Az elektromos kisüléses megmunkálás egyfajta elektromos korróziós megmunkálás, amelyet a kisülés során keletkező anyagpárolgás, olvadás és megmunkálási folyadék párolgás szuperpozíciójával hajtanak végre. A probléma az, hogy a megmunkálófolyadékra ható fűtési és hűtési hő, valamint a megmunkálófolyadék elektrokémiai hatása miatt a megmunkáló részben egy módosított réteg képződik, amely feszültséget és feszültséget hoz létre. Az olaj esetében a szénatomok az olaj égése következtében lebomlanak, és a munkadarabra diffundálnak és karburizálódnak. A termikus feszültség növekedésével az elhasználódott réteg törékennyé és keménysé válik, és hajlamos a repedésekre. Ezzel egyidejűleg maradó feszültség keletkezik és a munkadarabhoz rögzítődik. Ez csökkenti a kifáradási szilárdságot, felgyorsítja a törést, feszültségkorróziót és egyéb jelenségeket. Ezért a feldolgozás során törekedjünk a fenti problémák elkerülésére és a feldolgozás minőségének javítására.
3.5 A munkakörülmények és az extrudálási folyamat feltételeinek javítása
Az extrudáló szerszám munkakörülményei nagyon rosszak, és a munkakörnyezet is nagyon rossz. Ezért az extrudálási folyamat módszerének és paramétereinek javítása, valamint a munkakörülmények és a munkakörnyezet javítása előnyös a szerszám élettartamának javításához. Ezért az extrudálás előtt gondosan meg kell fogalmazni az extrudálási tervet, ki kell választani a legjobb berendezés-rendszert és anyagspecifikációt, meg kell fogalmazni a legjobb extrudálási folyamat paramétereket (például az extrudálási hőmérsékletet, sebességet, extrudálási együtthatót és extrudálási nyomást stb.), és javítani kell az extrudálási tervet. munkakörnyezet az extrudálás során (például vízhűtés vagy nitrogénhűtés, elegendő kenés stb.), ezáltal csökkentve a forma munkaterhelését (például csökkentve az extrudálási nyomást, csökkentve a hideghőt és a váltakozó terhelést stb.), létrehozni és javítani a folyamat működési eljárásait és biztonságos felhasználási eljárásait.
4 Következtetés
Az alumíniumipari trendek fejlődésével az elmúlt években mindenki jobb fejlesztési modelleket keres a hatékonyság, a költségek megtakarítása és a haszon növelése érdekében. Az extrudáló szerszám kétségtelenül fontos vezérlő csomópont az alumínium profilok gyártásához.
Az alumínium extrudáló szerszám élettartamát számos tényező befolyásolja. Az olyan belső tényezőkön kívül, mint a szerszám szerkezeti kialakítása és szilárdsága, a szerszámok anyagai, a hideg- és hőfeldolgozási és elektromos feldolgozási technológia, a hőkezelési és felületkezelési technológia, az extrudálási folyamat és a felhasználási feltételek, a szerszám karbantartása és javítása, az extrudálás a termék anyagának jellemzői és alakja, specifikációi és a szerszám tudományos kezelése.
Ugyanakkor a befolyásoló tényezők nem egyetlen, hanem összetett többtényezős átfogó probléma, élettartamának javítása természetesen rendszerszintű probléma is, a folyamat tényleges gyártása és felhasználása során a tervezés optimalizálása szükséges, a penészfeldolgozás, a karbantartás és az ellenőrzés egyéb fő szempontjai, majd javítják a penész élettartamát, csökkentik a gyártási költségeket, javítják a termelés hatékonyságát.
Szerkesztette: May Jiang a MAT Aluminiumtól
Feladás időpontja: 2024. augusztus 14
