1. Introduksjon
Formen er et nøkkelverktøy for ekstrudering av aluminiumsprofiler. Under profilekstruderingsprosessen må formen tåle høy temperatur, høyt trykk og høy friksjon. Ved langvarig bruk vil det forårsake muggslitasje, plastisk deformasjon og tretthetsskader. I alvorlige tilfeller kan det føre til muggbrudd.
2. Feilformer og årsaker til muggsopp
2.1 Slitasjesvikt
Slitasje er hovedformen som fører til svikt i ekstruderingsdysen, noe som vil føre til at størrelsen på aluminiumsprofiler ikke fungerer og overflatekvaliteten synker. Under ekstrudering møter aluminiumsprofiler den åpne delen av formhulrommet gjennom ekstruderingsmaterialet under høy temperatur og høyt trykk uten smørebehandling. Den ene siden kommer i direkte kontakt med planen til caliperstrimmelen, og den andre siden glir, noe som resulterer i stor friksjon. Overflaten av hulrommet og overflaten av kaliperbeltet er utsatt for slitasje og svikt. Samtidig, under friksjonsprosessen til støpeformen, blir noe emnemetall festet til arbeidsflaten til støpeformen, noe som gjør at geometrien til støpeformen endres og ikke kan brukes, og regnes også som en slitasjesvikt, som er uttrykt i form av passivering av skjærekanten, avrundede kanter, plan synking, overflatespor, avskalling, etc.
Den spesifikke formen for dyseslitasje er relatert til mange faktorer som hastigheten på friksjonsprosessen, for eksempel den kjemiske sammensetningen og mekaniske egenskapene til dysematerialet og den bearbeidede barren, overflateruheten til dysen og barren, og trykket, temperatur og hastighet under ekstruderingsprosessen. Slitasjen av aluminiumsekstruderingsform er hovedsakelig termisk slitasje, termisk slitasje er forårsaket av friksjon, metalloverflaten mykner på grunn av stigende temperatur og overflaten av formhulen låser seg sammen. Etter at overflaten av formhulen er myknet ved høy temperatur, reduseres slitestyrken kraftig. I prosessen med termisk slitasje er temperaturen hovedfaktoren som påvirker termisk slitasje. Jo høyere temperatur, jo mer alvorlig er termisk slitasje.
2.2 Plastisk deformasjon
Den plastiske deformasjonen av aluminiumsprofilekstruderingsdysen er ettergivelsesprosessen til dysemetallmaterialet.
Siden ekstruderingsdysen er i en tilstand av høy temperatur, høyt trykk og høy friksjon med det ekstruderte metallet i lang tid når den er i drift, øker overflatetemperaturen til dysen og forårsaker mykning.
Under svært høye belastningsforhold vil det oppstå en stor mengde plastisk deformasjon, noe som får arbeidsbeltet til å kollapse eller lage en ellipse, og formen på det produserte produktet vil endre seg. Selv om formen ikke produserer sprekker, vil den mislykkes fordi dimensjonsnøyaktigheten til aluminiumsprofilen ikke kan garanteres.
I tillegg er overflaten av ekstruderingsdysen utsatt for temperaturforskjeller forårsaket av gjentatt oppvarming og avkjøling, noe som gir vekslende termiske spenninger av spenning og kompresjon på overflaten. Samtidig gjennomgår mikrostrukturen også transformasjoner i ulik grad. Under denne kombinerte effekten vil formslitasje og overflateplastisk deformasjon oppstå.
2.3 Tretthetsskader
Termisk utmattelsesskader er også en av de vanligste formene for muggsvikt. Når den oppvarmede aluminiumsstangen kommer i kontakt med overflaten til ekstruderingsdysen, stiger overflatetemperaturen til aluminiumsstangen mye raskere enn den indre temperaturen, og trykkspenning genereres på overflaten på grunn av ekspansjon.
Samtidig avtar flytestyrken til formoverflaten på grunn av temperaturøkningen. Når trykkøkningen overstiger flytegrensen til overflatemetallet ved tilsvarende temperatur, oppstår plastisk kompresjonsbelastning på overflaten. Når profilen forlater formen, synker overflatetemperaturen. Men når temperaturen inne i profilen fortsatt er høy, vil det dannes strekk.
Tilsvarende, når økningen i strekkspenning overstiger flytegrensen til profiloverflaten, vil det oppstå plastisk strekktøyning. Når den lokale belastningen av formen overskrider elastisitetsgrensen og går inn i plastbelastningsområdet, kan den gradvise akkumuleringen av små plaststammer danne utmattelsessprekker.
Derfor, for å forhindre eller redusere tretthetsskader av formen, bør passende materialer velges og et passende varmebehandlingssystem bør tas i bruk. Samtidig bør oppmerksomhet rettes mot å forbedre bruksmiljøet for formen.
2.4 Muggbrudd
I selve produksjonen er sprekker fordelt i visse deler av formen. Etter en viss serviceperiode genereres små sprekker og utvides gradvis i dybden. Etter at sprekkene utvider seg til en viss størrelse, vil formens bæreevne svekkes kraftig og forårsake brudd. Eller mikrosprekker har allerede oppstått under den opprinnelige varmebehandlingen og behandlingen av formen, noe som gjør det lett for formen å utvide seg og forårsake tidlige sprekker under bruk.
Designmessig er hovedårsakene til svikt formstyrkedesignet og valg av filetradius ved overgangen. Når det gjelder produksjon, er hovedårsakene forhåndsinspeksjon av materiell og oppmerksomhet på overflateruhet og skade under bearbeiding, samt påvirkningen av varmebehandling og overflatebehandlingskvalitet.
Under bruk bør det tas hensyn til kontrollen av forvarming av formen, ekstruderingsforholdet og støpetemperaturen, samt kontroll av ekstruderingshastigheten og flyten av metalldeformasjon.
3. Forbedring av mugglevetid
Ved produksjon av aluminiumsprofiler utgjør formkostnadene en stor andel av produksjonskostnadene for profilekstrudering.
Kvaliteten på formen påvirker også direkte kvaliteten på produktet. Siden arbeidsforholdene til ekstruderingsformen i profilekstruderingsproduksjon er svært tøffe, er det nødvendig å strengt kontrollere formen fra design og materialvalg til den endelige produksjonen av formen og påfølgende bruk og vedlikehold.
Spesielt under produksjonsprosessen må formen ha høy termisk stabilitet, termisk tretthet, termisk slitestyrke og tilstrekkelig seighet til å forlenge levetiden til formen og redusere produksjonskostnadene.
3.1 Valg av formmaterialer
Ekstruderingsprosessen av aluminiumsprofiler er en prosesseringsprosess med høy temperatur og høy belastning, og aluminiumsekstruderingsformen er utsatt for svært tøffe bruksforhold.
Ekstrusjonsdysen utsettes for høye temperaturer, og den lokale overflatetemperaturen kan nå 600 grader Celsius. Overflaten til ekstruderingsdysen blir gjentatte ganger oppvarmet og avkjølt, noe som forårsaker termisk tretthet.
Ved ekstrudering av aluminiumslegeringer må formen tåle høye kompresjons-, bøye- og skjærspenninger, noe som vil forårsake limslitasje og abrasiv slitasje.
Avhengig av arbeidsforholdene til ekstruderingsdysen, kan de nødvendige egenskapene til materialet bestemmes.
Først av alt må materialet ha god prosessytelse. Materialet må være lett å smelte, smi, bearbeide og varmebehandle. I tillegg må materialet ha høy styrke og høy hardhet. Ekstrusjonsdyser fungerer vanligvis under høy temperatur og høyt trykk. Ved ekstrudering av aluminiumslegeringer kreves det at strekkstyrken til dysematerialet ved romtemperatur er større enn 1500 MPa.
Den må ha høy varmebestandighet, det vil si evnen til å motstå mekanisk belastning ved høye temperaturer under ekstrudering. Den må ha høye verdier for slagfasthet og bruddseighet ved normal temperatur og høy temperatur, for å forhindre at formen sprø brudd under spenningsforhold eller slagbelastninger.
Den må ha høy slitestyrke, det vil si at overflaten har evnen til å motstå slitasje under langvarig høy temperatur, høyt trykk og dårlig smøring, spesielt ved ekstrudering av aluminiumslegeringer, den har evnen til å motstå metallvedheft og slitasje.
God herdbarhet er nødvendig for å sikre høye og jevne mekaniske egenskaper over hele tverrsnittet av verktøyet.
Høy varmeledningsevne er nødvendig for raskt å spre varme fra arbeidsflaten til verktøyformen for å forhindre lokal overbrenning eller overdreven tap av mekanisk styrke til det ekstruderte arbeidsstykket og selve formen.
Den må ha sterk motstand mot gjentatt syklisk stress, det vil si at den krever høy varig styrke for å forhindre for tidlig tretthetsskader. Den må også ha en viss korrosjonsbestandighet og gode nitreringsegenskaper.
3.2 Rimelig utforming av mugg
Rimelig utforming av formen er en viktig del av å forlenge levetiden. En riktig utformet formstruktur skal sikre at det ikke er mulighet for slagbrudd og spenningskonsentrasjon under normale bruksforhold. Derfor, når du designer formen, prøv å gjøre belastningen på hver del jevn, og vær oppmerksom på å unngå skarpe hjørner, konkave hjørner, veggtykkelsesforskjell, flat bred tynnveggseksjon, etc., for å unngå overdreven spenningskonsentrasjon. Deretter forårsaker varmebehandlingsdeformasjon, sprekker og sprø brudd eller tidlig varme sprekker under bruk, mens den standardiserte designen også bidrar til utveksling av lagring og vedlikehold av formen.
3.3 Forbedre kvaliteten på varmebehandling og overflatebehandling
Levetiden til ekstruderingsdysen avhenger i stor grad av kvaliteten på varmebehandlingen. Derfor er avanserte varmebehandlingsmetoder og varmebehandlingsprosesser samt herdings- og overflateforsterkende behandlinger spesielt viktige for å forbedre formens levetid.
Samtidig er varmebehandlings- og overflateforsterkningsprosesser strengt kontrollert for å forhindre varmebehandlingsfeil. Justering av bråkjølings- og tempereringsprosessparametere, øke antall forbehandlinger, stabiliseringsbehandling og temperering, ta hensyn til temperaturkontroll, oppvarmings- og kjøleintensitet, bruk av nye bråkjølingsmedier og studering av nye prosesser og nytt utstyr som forsterkning og herdingsbehandling og ulike overflateforsterkninger behandling, bidrar til å forbedre levetiden til formen.
3.4 Forbedre kvaliteten på muggproduksjon
Under bearbeiding av støpeformer inkluderer vanlige bearbeidingsmetoder mekanisk bearbeiding, trådskjæring, elektrisk utladningsbehandling osv. Mekanisk bearbeiding er en uunnværlig og viktig prosess i støpeformbehandlingsprosessen. Det endrer ikke bare formens utseende, men påvirker også direkte kvaliteten på profilen og formens levetid.
Trådskjæring av dysehull er en mye brukt prosessmetode i formbehandling. Det forbedrer behandlingseffektiviteten og prosesseringsnøyaktigheten, men det gir også noen spesielle problemer. Hvis for eksempel en støpeform bearbeidet ved trådskjæring brukes direkte til produksjon uten herding, vil det lett oppstå slagg, avskalling etc., noe som reduserer støpeformens levetid. Derfor kan tilstrekkelig herding av formen etter trådskjæring forbedre overflatestrekkspenningstilstanden, redusere gjenværende spenning og øke formens levetid.
Stresskonsentrasjon er hovedårsaken til muggbrudd. Innenfor omfanget tillatt av tegningsdesignet, jo større diameter på trådskjæretråden er, jo bedre. Dette bidrar ikke bare til å forbedre prosesseringseffektiviteten, men forbedrer også fordelingen av stress betydelig for å forhindre forekomst av stresskonsentrasjon.
Elektrisk utladningsbearbeiding er en slags elektrisk korrosjonsbearbeiding utført ved overlagring av materialfordampning, smelting og maskineringsvæskefordampning produsert under utladning. Problemet er at på grunn av varmen fra oppvarming og kjøling som virker på maskineringsvæsken og den elektrokjemiske virkningen av maskineringsvæsken, dannes et modifisert lag i maskineringsdelen for å produsere tøyning og spenning. Når det gjelder olje, diffunderer og forkuller karbonatomene på grunn av forbrenningen av oljen til arbeidsstykket. Når den termiske spenningen øker, blir det forringede laget sprøtt og hardt og er utsatt for sprekker. Samtidig dannes restspenning og festes til arbeidsstykket. Dette vil resultere i redusert utmattingsstyrke, akselerert brudd, spenningskorrosjon og andre fenomener. Derfor, under behandlingsprosessen, bør vi prøve å unngå de ovennevnte problemene og forbedre behandlingskvaliteten.
3.5 Forbedre arbeidsforhold og ekstruderingsprosessforhold
Arbeidsforholdene til ekstruderingsdysen er svært dårlige, og arbeidsmiljøet er også svært dårlig. Derfor er forbedring av ekstruderingsprosessmetoden og prosessparametere, og forbedring av arbeidsforholdene og arbeidsmiljøet gunstig for å forbedre levetiden til dysen. Derfor, før ekstrudering, er det nødvendig å nøye formulere ekstruderingsplanen, velge det beste utstyrssystemet og materialspesifikasjonene, formulere de beste ekstruderingsprosessparametrene (som ekstruderingstemperatur, hastighet, ekstruderingskoeffisient og ekstruderingstrykk, etc.) og forbedre arbeidsmiljø under ekstrudering (som vannkjøling eller nitrogenkjøling, tilstrekkelig smøring, etc.), og dermed redusere arbeidsbelastningen til formen (som å redusere ekstruderingstrykket, redusere kjølevarme og vekslende belastning, etc.), etablere og forbedre prosessdriftsprosedyrer og sikker bruksprosedyrer.
4 Konklusjon
Med utviklingen av trender i aluminiumsindustrien, har alle de siste årene leter etter bedre utviklingsmodeller for å forbedre effektiviteten, spare kostnader og øke fordelene. Ekstrusjonsdysen er utvilsomt en viktig kontrollnode for produksjon av aluminiumsprofiler.
Det er mange faktorer som påvirker levetiden til ekstruderingsdyse av aluminium. I tillegg til de interne faktorene som den strukturelle utformingen og styrken til formen, formmaterialer, kald og termisk prosessering og elektrisk prosesseringsteknologi, varmebehandling og overflatebehandlingsteknologi, er det ekstruderingsprosess og bruksforhold, vedlikehold og reparasjon av dyse, ekstrudering produktmateriale egenskaper og form, spesifikasjoner og vitenskapelig styring av dø.
Samtidig er påvirkningsfaktorene ikke et enkelt, men et komplekst multi-faktor omfattende problem, for å forbedre levetiden er selvfølgelig også et systemisk problem, i selve produksjonen og bruken av prosessen, behov for å optimalisere designet, mold behandling, bruk vedlikehold og andre hovedaspekter av kontroll, og deretter forbedre levetiden til mold, redusere produksjonskostnadene, forbedre produksjonseffektiviteten.
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminium
Innleggstid: 14. august 2024
