1. Úvod
Forma je kľúčovým nástrojom na vytláčanie hliníkových profilov. Počas procesu vytláčania profilu musí forma odolať vysokej teplote, vysokému tlaku a vysokému treniu. Pri dlhodobom používaní spôsobí opotrebovanie formy, plastickú deformáciu a únavové poškodenie. V závažných prípadoch môže spôsobiť prasknutie plesní.
2. Poruchy a príčiny vzniku plesní
2.1 Porucha opotrebovania
Opotrebenie je hlavnou formou, ktorá vedie k zlyhaniu vytláčacej hubice, čo spôsobí, že veľkosť hliníkových profilov bude mimo prevádzky a kvalita povrchu sa zníži. Počas extrúzie sa hliníkové profily stretávajú s otvorenou časťou dutiny formy cez extrúzny materiál pri vysokej teplote a vysokom tlaku bez spracovania mazania. Jedna strana sa priamo dotýka roviny strmeňa a druhá strana kĺže, čo vedie k veľkému treniu. Povrch dutiny a povrch strmeňa sú vystavené opotrebovaniu a poruchám. Zároveň sa počas procesu trenia formy prilepí určité množstvo predvalkov na pracovnú plochu formy, čím sa zmení geometria formy a nedá sa použiť, a tiež sa to považuje za poruchu opotrebovania, čo je vyjadrené vo forme pasivácie reznej hrany, zaoblenia hrán, rovinného klesania, povrchových drážok, odlupovania atď.
Špecifická forma opotrebenia matrice súvisí s mnohými faktormi, ako je rýchlosť procesu trenia, ako je chemické zloženie a mechanické vlastnosti materiálu matrice a spracovaného predvalku, drsnosť povrchu matrice a predvalku a tlak, teplota a rýchlosť počas procesu extrúzie. Opotrebenie formy na vytláčanie hliníka je hlavne tepelné opotrebenie, tepelné opotrebenie je spôsobené trením, kovový povrch zmäkne v dôsledku stúpajúcej teploty a povrch dutiny formy sa zablokuje. Po zmäknutí povrchu dutiny formy pri vysokej teplote sa výrazne zníži jej odolnosť proti opotrebovaniu. V procese tepelného opotrebovania je hlavným faktorom ovplyvňujúcim tepelné opotrebovanie teplota. Čím vyššia je teplota, tým vážnejšie je tepelné opotrebenie.
2.2 Plastická deformácia
Plastická deformácia vytláčacej formy z hliníkového profilu je procesom poddajnosti kovového materiálu formy.
Pretože vytláčacia hubica je v stave vysokej teploty, vysokého tlaku a vysokého trenia s vytláčaným kovom po dlhú dobu, keď pracuje, povrchová teplota formy sa zvyšuje a spôsobuje mäknutie.
Pri veľmi vysokom zaťažení dôjde k veľkej plastickej deformácii, ktorá spôsobí zrútenie pracovného pásu alebo vytvorenie elipsy a zmení sa tvar vyrobeného produktu. Aj keď forma nevytvára praskliny, zlyhá, pretože nemožno zaručiť rozmerovú presnosť hliníkového profilu.
Okrem toho je povrch vytláčacej hubice vystavený teplotným rozdielom spôsobeným opakovaným ohrevom a ochladzovaním, čo vytvára na povrchu striedavé tepelné namáhanie ťahom a tlakom. Zároveň sa v rôznej miere mení aj mikroštruktúra. Pod týmto kombinovaným účinkom dôjde k opotrebovaniu formy a plastickej deformácii povrchu.
2.3 Poškodenie únavou
Poškodenie tepelnou únavou je tiež jednou z najbežnejších foriem zlyhania formy. Keď sa vyhrievaná hliníková tyč dostane do kontaktu s povrchom vytláčacej matrice, povrchová teplota hliníkovej tyče stúpa oveľa rýchlejšie ako vnútorná teplota a na povrchu sa vytvára tlakové napätie v dôsledku expanzie.
Zároveň sa vplyvom zvýšenia teploty znižuje medza klzu povrchu formy. Keď zvýšenie tlaku prekročí medzu klzu povrchového kovu pri zodpovedajúcej teplote, objaví sa na povrchu plastické kompresné napätie. Keď profil opustí formu, povrchová teplota sa zníži. Ale keď je teplota vo vnútri profilu stále vysoká, vytvorí sa ťahové napätie.
Podobne, keď zvýšenie napätia v ťahu presiahne medzu klzu povrchu profilu, dôjde k plastickej deformácii v ťahu. Keď lokálne pretiahnutie formy prekročí medzu pružnosti a vstúpi do oblasti plastickej deformácie, postupná akumulácia malých plastických deformácií môže vytvoriť únavové trhliny.
Preto, aby sa predišlo alebo znížilo poškodenie formy únavou, mali by sa zvoliť vhodné materiály a mal by sa prijať vhodný systém tepelného spracovania. Zároveň by sa mala venovať pozornosť zlepšeniu prostredia používania formy.
2.4 Zlomenie formy
Pri skutočnej výrobe sú trhliny rozmiestnené v určitých častiach formy. Po určitej dobe prevádzky sa vytvárajú malé trhliny, ktoré sa postupne rozširujú do hĺbky. Po rozšírení trhlín na určitú veľkosť sa nosnosť formy výrazne oslabí a spôsobí lom. Alebo sa už pri pôvodnom tepelnom spracovaní a spracovaní formy vyskytli mikrotrhlinky, vďaka čomu sa forma ľahko roztiahne a spôsobí skoré praskliny počas používania.
Z hľadiska konštrukcie sú hlavnými dôvodmi zlyhania konštrukcia pevnosti formy a výber polomeru zaoblenia na prechode. Z hľadiska výroby sú hlavnými dôvodmi predbežná kontrola materiálu a pozornosť na drsnosť a poškodenie povrchu pri spracovaní, ako aj vplyv tepelného spracovania a kvality povrchovej úpravy.
Počas používania je potrebné venovať pozornosť riadeniu predohrevu formy, extrúznemu pomeru a teplote ingotu, ako aj riadeniu rýchlosti extrúzie a toku deformácie kovu.
3. Zlepšenie životnosti formy
Pri výrobe hliníkových profilov tvoria náklady na formy veľkú časť výrobných nákladov na vytláčanie profilov.
Kvalita formy priamo ovplyvňuje aj kvalitu výrobku. Keďže pracovné podmienky vytláčacej formy pri výrobe vytláčania profilov sú veľmi tvrdé, je potrebné formu prísne kontrolovať od návrhu a výberu materiálu až po finálnu výrobu formy a následné používanie a údržbu.
Najmä počas výrobného procesu musí mať forma vysokú tepelnú stabilitu, tepelnú únavu, tepelnú odolnosť proti opotrebovaniu a dostatočnú húževnatosť na predĺženie životnosti formy a zníženie výrobných nákladov.
3.1 Výber materiálov formy
Proces vytláčania hliníkových profilov je proces spracovania pri vysokej teplote a vysokej záťaži a vytláčacia hubica hliníka je vystavená veľmi náročným podmienkam používania.
Vytláčacia hubica je vystavená vysokým teplotám a lokálna povrchová teplota môže dosiahnuť 600 stupňov Celzia. Povrch vytláčacej hubice sa opakovane zahrieva a ochladzuje, čo spôsobuje tepelnú únavu.
Pri vytláčaní hliníkových zliatin musí forma odolať vysokému tlaku v tlaku, ohybe a šmyku, čo spôsobí adhézne opotrebenie a abrazívne opotrebenie.
V závislosti od pracovných podmienok vytláčacej hubice možno určiť požadované vlastnosti materiálu.
Po prvé, materiál musí mať dobrý procesný výkon. Materiál sa musí dať ľahko taviť, kovať, spracovávať a tepelne spracovávať. Okrem toho musí mať materiál vysokú pevnosť a vysokú tvrdosť. Vytláčacie nástroje vo všeobecnosti pracujú pri vysokej teplote a vysokom tlaku. Pri vytláčaní hliníkových zliatin sa požaduje, aby pevnosť v ťahu materiálu matrice pri izbovej teplote bola väčšia ako 1500 MPa.
Musí mať vysokú tepelnú odolnosť, to znamená schopnosť odolávať mechanickému zaťaženiu pri vysokých teplotách počas extrúzie. Musí mať vysoké hodnoty rázovej húževnatosti a lomovej húževnatosti pri normálnej teplote a vysokej teplote, aby sa zabránilo krehkému lomu formy pri stresových podmienkach alebo rázovom zaťažení.
Musí mať vysokú odolnosť proti opotrebeniu, to znamená, že povrch má schopnosť odolávať opotrebovaniu pri dlhodobej vysokej teplote, vysokom tlaku a slabom mazaní, najmä pri vytláčaní hliníkových zliatin, má schopnosť odolávať priľnavosti kovov a opotrebovaniu.
Na zabezpečenie vysokých a rovnomerných mechanických vlastností v celom priereze nástroja je potrebná dobrá prekaliteľnosť.
Vysoká tepelná vodivosť je potrebná na rýchle odvádzanie tepla z pracovnej plochy nástrojovej formy, aby sa zabránilo lokálnemu prepáleniu alebo nadmernej strate mechanickej pevnosti vytláčaného obrobku a samotnej formy.
Musí mať silnú odolnosť voči opakovanému cyklickému namáhaniu, to znamená, že vyžaduje vysokú trvalú pevnosť, aby sa zabránilo predčasnému únavovému poškodeniu. Musí mať tiež určitú odolnosť proti korózii a dobré nitridačné vlastnosti.
3.2 Rozumný dizajn formy
Rozumný dizajn formy je dôležitou súčasťou predĺženia jej životnosti. Správne navrhnutá štruktúra formy by mala zabezpečiť, že za normálnych podmienok používania neexistuje žiadna možnosť prasknutia nárazom a koncentrácie napätia. Preto sa pri navrhovaní formy snažte dosiahnuť rovnomerné namáhanie každej časti a dávajte pozor, aby ste sa vyhli ostrým rohom, konkávnym rohom, rozdielom v hrúbke steny, plochej širokej tenkej časti steny atď., aby ste predišli nadmernej koncentrácii napätia. Potom spôsobí deformáciu tepelného spracovania, praskanie a krehký lom alebo skoré praskanie za tepla počas používania, zatiaľ čo štandardizovaný dizajn tiež prispieva k výmene skladovania a údržby formy.
3.3 Zlepšiť kvalitu tepelného spracovania a povrchovej úpravy
Životnosť vytláčacej hubice do značnej miery závisí od kvality tepelného spracovania. Preto sú na zlepšenie životnosti formy obzvlášť dôležité pokročilé metódy tepelného spracovania a procesy tepelného spracovania, ako aj vytvrdzovanie a spevnenie povrchu.
Súčasne sú procesy tepelného spracovania a spevnenia povrchu prísne kontrolované, aby sa predišlo chybám tepelného spracovania. Úprava parametrov procesu kalenia a popúšťania, zvýšenie počtu predúprav, stabilizačných úprav a temperovania, venovanie pozornosti regulácii teploty, intenzity ohrevu a chladenia, používanie nových kaliacich médií a štúdium nových procesov a nových zariadení, ako je spevnenie a vytvrdzovanie a rôzne povrchové spevnenie úprava, prispievajú k zlepšeniu životnosti formy.
3.4 Zlepšiť kvalitu výroby foriem
Bežné metódy spracovania pri spracovaní foriem zahŕňajú mechanické spracovanie, rezanie drôtom, spracovanie elektrickým výbojom atď. Mechanické spracovanie je nevyhnutný a dôležitý proces v procese spracovania foriem. Mení nielen vzhľadový rozmer formy, ale priamo ovplyvňuje aj kvalitu profilu a životnosť formy.
Drôtové rezanie otvorov v matrici je široko používaná procesná metóda pri spracovaní foriem. Zlepšuje efektivitu spracovania a presnosť spracovania, ale prináša aj niektoré špeciálne problémy. Napríklad, ak sa forma spracovaná drôtovým rezaním použije priamo na výrobu bez temperovania, ľahko dôjde k troske, odlupovaniu a pod., čo zníži životnosť formy. Preto dostatočné temperovanie formy po rezaní drôtom môže zlepšiť stav povrchového ťahového napätia, znížiť zvyškové napätie a zvýšiť životnosť formy.
Koncentrácia napätia je hlavnou príčinou lomu plesní. V rozsahu povolenom výkresom, čím väčší je priemer drôtu na rezanie drôtu, tým lepšie. To nielen pomáha zlepšiť efektivitu spracovania, ale tiež výrazne zlepšuje distribúciu stresu, aby sa zabránilo výskytu koncentrácie stresu.
Obrábanie elektrickým výbojom je druh elektrického korózneho obrábania vykonávaného superpozíciou odparovania materiálu, tavenia a odparovania obrábacej kvapaliny vznikajúcej počas výboja. Problém je v tom, že vplyvom tepla zohrievania a chladenia pôsobiaceho na obrábaciu kvapalinu a elektrochemického pôsobenia obrábacej kvapaliny sa v obrábacej časti vytvára modifikovaná vrstva, ktorá vytvára napätie a napätie. V prípade oleja sa atómy uhlíka rozkladajú v dôsledku spaľovania oleja difundujú a nauhličujú sa k obrobku. Keď sa tepelné napätie zvýši, poškodená vrstva sa stáva krehkou a tvrdou a je náchylná na praskliny. Súčasne sa vytvára zvyškové napätie a pripevňuje sa k obrobku. To bude mať za následok zníženú únavovú pevnosť, zrýchlený lom, koróziu pod napätím a ďalšie javy. Preto by sme sa počas procesu spracovania mali snažiť vyhnúť vyššie uvedeným problémom a zlepšiť kvalitu spracovania.
3.5 Zlepšiť pracovné podmienky a podmienky procesu extrúzie
Pracovné podmienky vytláčacej hubice sú veľmi zlé a pracovné prostredie je tiež veľmi zlé. Zlepšenie spôsobu a parametrov procesu extrúzie a zlepšenie pracovných podmienok a pracovného prostredia sú preto prospešné pre zlepšenie životnosti formy. Preto je pred extrúziou potrebné starostlivo formulovať plán extrúzie, vybrať najlepší systém zariadenia a materiálové špecifikácie, formulovať najlepšie parametre procesu extrúzie (ako je teplota extrúzie, rýchlosť, koeficient extrúzie a extrúzny tlak atď.) a zlepšiť pracovné prostredie počas extrúzie (ako je chladenie vodou alebo chladenie dusíkom, dostatočné mazanie atď.), čím sa znižuje pracovné zaťaženie formy (ako je zníženie extrúzneho tlaku, zníženie chladiaceho tepla a striedavé zaťaženie atď.), zaviesť a zlepšiť prevádzkové postupy procesu a postupy bezpečného používania.
4 Záver
S rozvojom trendov v hliníkovom priemysle v posledných rokoch každý hľadá lepšie modely vývoja na zlepšenie účinnosti, úsporu nákladov a zvýšenie prínosov. Vytláčacia hubica je nepochybne dôležitým riadiacim uzlom pre výrobu hliníkových profilov.
Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú životnosť lisovnice na vytláčanie hliníka. Okrem vnútorných faktorov, ako je konštrukčný dizajn a pevnosť matrice, materiály matrice, studené a tepelné spracovanie a technológia elektrického spracovania, technológia tepelného spracovania a povrchovej úpravy, existujú podmienky procesu vytláčania a použitia, údržba a oprava matrice, vytláčanie materiálové charakteristiky a tvar produktu, špecifikácie a vedecké riadenie matrice.
Ovplyvňujúce faktory zároveň nie sú jediným, ale komplexným viacfaktorovým komplexným problémom, pre zlepšenie jeho životnosti je samozrejme aj systémový problém, pri samotnej výrobe a používaní procesu je potrebné optimalizovať dizajn, spracovanie foriem, používanie údržby a ďalšie hlavné aspekty kontroly a potom zlepšenie životnosti formy, zníženie výrobných nákladov, zlepšenie efektívnosti výroby.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odoslania: 14. august 2024
