1. Introduktion
Formen er et nøgleværktøj til ekstrudering af aluminiumsprofiler. Under profilekstruderingsprocessen skal formen modstå høj temperatur, højt tryk og høj friktion. Ved langvarig brug vil det forårsage skimmelsvamp, plastisk deformation og træthedsskader. I alvorlige tilfælde kan det forårsage skimmelsvamp.
2. Fejlformer og årsager til skimmelsvampe
2.1 Slidsvigt
Slid er hovedformen, der fører til svigt af ekstruderingsmatrice, hvilket vil medføre, at størrelsen af aluminiumsprofiler er ude af drift, og overfladekvaliteten falder. Under ekstrudering møder aluminiumsprofiler den åbne del af formhulrummet gennem ekstruderingsmaterialet under høj temperatur og højt tryk uden smørebehandling. Den ene side er direkte i kontakt med caliperstrimlens plan, og den anden side glider, hvilket resulterer i stor friktion. Overfladen af hulrummet og overfladen af kaliberbåndet er udsat for slid og svigt. Samtidig klæber der under støbeformens friktionsproces noget billetmetal til støbeformens arbejdsflade, hvilket får støbeformens geometri til at ændre sig og ikke kan bruges, og det betragtes også som et slidsvigt, hvilket er udtrykt i form af passivering af skæret, afrundede kanter, plan synkning, overfladeriller, afskalning mv.
Den specifikke form for matriceslid er relateret til mange faktorer, såsom hastigheden af friktionsprocessen, såsom den kemiske sammensætning og mekaniske egenskaber af matricematerialet og den forarbejdede barre, overfladeruheden af formen og barren og trykket, temperatur og hastighed under ekstruderingsprocessen. Slid på aluminiumsekstruderingsform er hovedsageligt termisk slid, termisk slid er forårsaget af friktion, metaloverfladen bliver blød på grund af stigende temperatur, og overfladen af formhulrummet låser sammen. Efter at overfladen af formhulrummet er blødgjort ved høj temperatur, reduceres slidstyrken kraftigt. I processen med termisk slid er temperaturen den vigtigste faktor, der påvirker termisk slid. Jo højere temperatur, jo mere alvorligt er det termiske slid.
2.2 Plastisk deformation
Den plastiske deformation af aluminiumsprofilekstruderingsmatricen er eftergivelsesprocessen for matricemetalmaterialet.
Da ekstruderingsmatricen er i en tilstand af høj temperatur, højt tryk og høj friktion med det ekstruderede metal i lang tid, når det arbejder, stiger matricens overfladetemperatur og forårsager blødgøring.
Under meget høje belastningsforhold vil der opstå en stor mængde plastisk deformation, hvilket får arbejdsbåndet til at kollapse eller skabe en ellipse, og formen på det producerede produkt vil ændre sig. Selvom formen ikke producerer revner, vil den fejle, fordi dimensionsnøjagtigheden af aluminiumsprofilen ikke kan garanteres.
Derudover er overfladen af ekstruderingsmatricen udsat for temperaturforskelle forårsaget af gentagen opvarmning og afkøling, hvilket frembringer vekslende termiske spændinger af spænding og kompression på overfladen. Samtidig gennemgår mikrostrukturen også transformationer i varierende grad. Under denne kombinerede effekt vil formslid og overfladeplastisk deformation forekomme.
2.3 Træthedsskader
Termisk træthedsskader er også en af de mest almindelige former for skimmelsvamp. Når den opvarmede aluminiumsstang kommer i kontakt med overfladen af ekstruderingsmatricen, stiger overfladetemperaturen på aluminiumsstangen meget hurtigere end den indre temperatur, og der genereres trykspænding på overfladen på grund af ekspansion.
Samtidig falder formoverfladens flydespænding på grund af temperaturstigningen. Når trykstigningen overstiger flydespændingen af overflademetallet ved den tilsvarende temperatur, opstår der plastisk kompressionsbelastning på overfladen. Når profilen forlader formen, falder overfladetemperaturen. Men når temperaturen inde i profilen stadig er høj, vil der dannes trækspændinger.
Tilsvarende, når stigningen i trækspænding overstiger profiloverfladens flydespænding, vil der forekomme plastisk trækspænding. Når den lokale belastning af støbeformen overskrider elasticitetsgrænsen og kommer ind i plastikbelastningsområdet, kan den gradvise ophobning af små plastikstammer danne udmattelsesrevner.
Derfor, for at forhindre eller reducere træthedsskader af formen, bør passende materialer vælges, og et passende varmebehandlingssystem bør vedtages. Samtidig skal man være opmærksom på at forbedre formens brugsmiljø.
2.4 Skimmelsvampbrud
I den egentlige produktion er revner fordelt i visse dele af formen. Efter en vis serviceperiode opstår der små revner, som gradvist udvider sig i dybden. Efter at revnerne udvider sig til en vis størrelse, vil støbeformens bæreevne blive alvorligt svækket og forårsage brud. Eller der er allerede opstået mikrorevner under den oprindelige varmebehandling og forarbejdning af formen, hvilket gør det nemt for formen at udvide sig og forårsage tidlige revner under brug.
Designmæssigt er hovedårsagerne til fejl formstyrkedesignet og valg af filetradius ved overgangen. Med hensyn til fremstilling er hovedårsagerne materialeforinspektion og opmærksomhed på overfladeruhed og beskadigelse under forarbejdning samt påvirkningen af varmebehandling og overfladebehandlingskvalitet.
Under brug skal man være opmærksom på styringen af formforvarmning, ekstruderingsforhold og ingottemperatur samt kontrol af ekstruderingshastighed og metaldeformationsflow.
3. Forbedring af skimmeltiden
Ved fremstilling af aluminiumsprofiler udgør formomkostningerne en stor del af produktionsomkostningerne til profilekstrudering.
Kvaliteten af formen påvirker også direkte kvaliteten af produktet. Da arbejdsbetingelserne for ekstruderingsformen i profilekstruderingsproduktion er meget barske, er det nødvendigt at kontrollere formen strengt fra design og materialevalg til den endelige produktion af formen og efterfølgende brug og vedligeholdelse.
Især under produktionsprocessen skal formen have høj termisk stabilitet, termisk træthed, termisk slidstyrke og tilstrækkelig sejhed til at forlænge formens levetid og reducere produktionsomkostningerne.
3.1 Valg af formmaterialer
Ekstruderingsprocessen af aluminiumsprofiler er en højtemperatur- og højbelastningsproces, og aluminiumsekstruderingsmatricen udsættes for meget barske brugsforhold.
Ekstruderingsmatricen udsættes for høje temperaturer, og den lokale overfladetemperatur kan nå 600 grader Celsius. Overfladen af ekstruderingsmatricen opvarmes og afkøles gentagne gange, hvilket forårsager termisk træthed.
Ved ekstrudering af aluminiumslegeringer skal formen modstå høje kompressions-, bøjnings- og forskydningsspændinger, hvilket vil medføre klæbemiddelslid og abrasivt slid.
Afhængigt af ekstruderingsmatricens arbejdsbetingelser kan de nødvendige egenskaber af materialet bestemmes.
Først og fremmest skal materialet have en god procesydelse. Materialet skal være let at smelte, smede, bearbejde og varmebehandle. Derudover skal materialet have høj styrke og høj hårdhed. Ekstruderingsmatricer arbejder generelt under høj temperatur og højt tryk. Ved ekstrudering af aluminiumslegeringer kræves det, at trækstyrken af matricematerialet ved stuetemperatur er større end 1500 MPa.
Det skal have høj varmebestandighed, det vil sige evnen til at modstå mekanisk belastning ved høje temperaturer under ekstrudering. Den skal have høje værdier for slag- og brudsejhed ved normal temperatur og høj temperatur for at forhindre, at formen sprødes under belastningsforhold eller stødbelastninger.
Det skal have høj slidstyrke, det vil sige, at overfladen har evnen til at modstå slid under langvarig høj temperatur, højt tryk og dårlig smøring, især ved ekstrudering af aluminiumslegeringer, den har evnen til at modstå metaladhæsion og slid.
God hærdbarhed er påkrævet for at sikre høje og ensartede mekaniske egenskaber over hele værktøjets tværsnit.
Høj varmeledningsevne er påkrævet for hurtigt at sprede varme fra værktøjsformens arbejdsflade for at forhindre lokal overbrænding eller for stort tab af mekanisk styrke af det ekstruderede emne og selve formen.
Det skal have stærk modstand mod gentagne cykliske stress, det vil sige, at det kræver høj varig styrke for at forhindre for tidlig træthedsskader. Det skal også have en vis korrosionsbestandighed og gode nitreringsegenskaber.
3.2 Rimelig udformning af skimmelsvamp
Rimelig design af formen er en vigtig del af forlængelsen af dens levetid. En korrekt designet formstruktur skal sikre, at der ikke er mulighed for stødbrud og spændingskoncentration under normale brugsforhold. Derfor, når du designer formen, skal du prøve at gøre belastningen på hver del ensartet og være opmærksom på at undgå skarpe hjørner, konkave hjørner, vægtykkelsesforskel, flad bred tyndvægssektion osv., for at undgå overdreven spændingskoncentration. Derefter forårsager varmebehandlingsdeformation, revner og sprøde brud eller tidlige varmerevner under brug, mens det standardiserede design også er befordrende for udveksling af opbevaring og vedligeholdelse af formen.
3.3 Forbedre kvaliteten af varmebehandling og overfladebehandling
Ekstrusionsmatricens levetid afhænger i høj grad af kvaliteten af varmebehandlingen. Derfor er avancerede varmebehandlingsmetoder og varmebehandlingsprocesser samt hærdnings- og overfladeforstærkende behandlinger særligt vigtige for at forbedre støbeformens levetid.
Samtidig er varmebehandling og overfladeforstærkningsprocesser strengt kontrolleret for at forhindre varmebehandlingsfejl. Justering af bratkølings- og tempereringsprocesparametre, forøgelse af antallet af forbehandlinger, stabiliseringsbehandling og temperering, opmærksomhed på temperaturkontrol, opvarmnings- og afkølingsintensitet, brug af nye bratkølingsmedier og undersøgelse af nye processer og nyt udstyr såsom forstærknings- og hærdningsbehandling og forskellige overfladeforstærkninger behandling, er befordrende for at forbedre støbeformens levetid.
3.4 Forbedre kvaliteten af formfremstilling
Under behandlingen af støbeforme omfatter almindelige bearbejdningsmetoder mekanisk bearbejdning, trådskæring, elektrisk udladningsbearbejdning osv. Mekanisk bearbejdning er en uundværlig og vigtig proces i støbebearbejdningsprocessen. Det ændrer ikke kun støbeformens udseende, men påvirker også direkte kvaliteten af profilen og støbeformens levetid.
Trådskæring af matricehuller er en meget anvendt procesmetode i formbearbejdning. Det forbedrer behandlingseffektiviteten og behandlingsnøjagtigheden, men det giver også nogle specielle problemer. Hvis en støbeform forarbejdet ved trådskæring eksempelvis anvendes direkte til produktion uden anløbning, vil der let opstå slagger, afskalning osv., hvilket vil reducere støbeformens levetid. Derfor kan tilstrækkelig hærdning af støbeformen efter trådskæring forbedre overfladetrækspændingstilstanden, reducere restspænding og øge støbeformens levetid.
Stresskoncentration er hovedårsagen til skimmelbrud. Inden for det område, som tegningsdesignet tillader, er det jo bedre, jo større diameteren er på trådskæretråden. Dette hjælper ikke kun med at forbedre behandlingseffektiviteten, men forbedrer også i høj grad fordelingen af stress for at forhindre forekomsten af stresskoncentration.
Elektrisk udladningsbearbejdning er en slags elektrisk korrosionsbearbejdning udført ved overlejring af materialefordampning, smeltning og bearbejdningsvæskefordampning produceret under afladning. Problemet er, at på grund af varmen fra opvarmning og afkøling, der virker på bearbejdningsvæsken, og bearbejdningsvæskens elektrokemiske virkning, dannes et modificeret lag i bearbejdningsdelen for at frembringe belastning og spænding. I tilfældet med olie diffunderer kulstofatomerne, der nedbrydes på grund af forbrændingen af olien, til emnet. Når den termiske spænding stiger, bliver det forringede lag skørt og hårdt og er tilbøjeligt til revner. Samtidig dannes restspænding og fastgøres til emnet. Dette vil resultere i reduceret udmattelsesstyrke, accelereret brud, spændingskorrosion og andre fænomener. Derfor bør vi under behandlingsprocessen forsøge at undgå ovenstående problemer og forbedre behandlingskvaliteten.
3.5 Forbedre arbejdsforhold og ekstruderingsprocesforhold
Arbejdsforholdene for ekstruderingsmatricen er meget dårlige, og arbejdsmiljøet er også meget dårligt. Derfor er forbedring af ekstruderingsprocesmetoden og procesparametrene og forbedring af arbejdsforholdene og arbejdsmiljøet gavnligt for at forbedre matricens levetid. Derfor, før ekstrudering, er det nødvendigt omhyggeligt at formulere ekstruderingsplanen, vælge det bedste udstyrssystem og materialespecifikationer, formulere de bedste ekstruderingsprocesparametre (såsom ekstruderingstemperatur, hastighed, ekstruderingskoefficient og ekstruderingstryk osv.) arbejdsmiljø under ekstrudering (såsom vandkøling eller nitrogenkøling, tilstrækkelig smøring osv.), hvilket reducerer støbeformens arbejdsbyrde (såsom reduktion af ekstruderingstryk, reduktion af kølevarme og vekslende belastning osv.), etablere og forbedre procesdriftsprocedurer og procedurer for sikker brug.
4 Konklusion
Med udviklingen af aluminiumsindustriens tendenser søger alle i de senere år bedre udviklingsmodeller for at forbedre effektiviteten, spare omkostninger og øge fordelene. Ekstrusionsmatricen er uden tvivl en vigtig kontrolknude til fremstilling af aluminiumsprofiler.
Der er mange faktorer, der påvirker levetiden af aluminiumsekstruderingsmatrice. Ud over de interne faktorer som formens strukturelle design og styrke, matricematerialer, kold og termisk behandling og elektrisk forarbejdningsteknologi, varmebehandling og overfladebehandlingsteknologi, er der ekstruderingsproces og brugsbetingelser, vedligeholdelse og reparation af formen, ekstrudering Produktets materialeegenskaber og form, specifikationer og videnskabelig styring af matricen.
Samtidig er de påvirkende faktorer ikke en enkelt, men en kompleks multi-faktor omfattende problem, for at forbedre dens levetid er selvfølgelig også et systemisk problem, i den faktiske produktion og brug af processen, behov for at optimere designet, støber behandling, brug vedligeholdelse og andre hovedaspekter af kontrol, og derefter forbedre levetiden af formen, reducere produktionsomkostningerne, forbedre produktionseffektiviteten.
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminium
Indlægstid: 14. august 2024
