1. Inledning
Formen är ett nyckelverktyg för extrudering av aluminiumprofiler. Under profilextruderingsprocessen måste formen motstå hög temperatur, högt tryck och hög friktion. Under långvarig användning kommer det att orsaka mögelslitage, plastisk deformation och utmattningsskador. I svåra fall kan det orsaka mögelbrott.
2. Felformer och orsaker till mögel
2.1 Slitagefel
Slitage är den huvudsakliga formen som leder till att extruderingsformen misslyckas, vilket gör att storleken på aluminiumprofiler inte fungerar och ytkvaliteten försämras. Under extrudering möter aluminiumprofiler den öppna delen av formhåligheten genom extruderingsmaterialet under hög temperatur och högt tryck utan smörjning. Ena sidan är i direkt kontakt med bromsokremsan och den andra sidan glider, vilket resulterar i stor friktion. Kavitetens yta och tjockleksremmens yta utsätts för slitage och brott. Samtidigt, under friktionsprocessen för formen, fästs viss ämnesmetall på formens arbetsyta, vilket gör att formens geometri förändras och inte kan användas, och betraktas också som ett slitagefel, vilket är uttrycks i form av passivering av skäreggen, rundade kanter, plan sänkning, ytspår, avskalning etc.
Den specifika formen av formslitage är relaterad till många faktorer såsom hastigheten på friktionsprocessen, såsom den kemiska sammansättningen och mekaniska egenskaperna hos formmaterialet och det bearbetade valsämnet, ytråheten hos formen och valsämnet, och trycket, temperatur och hastighet under extruderingsprocessen. Slitaget av aluminiumextruderingsform är huvudsakligen termiskt slitage, termiskt slitage orsakas av friktion, metallytan mjuknar på grund av stigande temperatur och ytan på formhåligheten låser ihop. Efter det att formhålighetens yta mjuknat vid hög temperatur, minskas dess slitstyrka kraftigt. I processen med termiskt slitage är temperaturen den viktigaste faktorn som påverkar termiskt slitage. Ju högre temperatur, desto allvarligare är det termiska slitaget.
2.2 Plastisk deformation
Den plastiska deformationen av extruderingsformen av aluminiumprofil är eftergivandeprocessen för formmetallmaterialet.
Eftersom extruderingsformen befinner sig i ett tillstånd av hög temperatur, högt tryck och hög friktion med den extruderade metallen under lång tid när den arbetar, ökar yttemperaturen på formen och orsakar uppmjukning.
Under mycket höga belastningsförhållanden kommer en stor mängd plastisk deformation att inträffa, vilket gör att arbetsbältet kollapsar eller skapar en ellips, och formen på den producerade produkten kommer att förändras. Även om formen inte ger sprickor kommer den att misslyckas eftersom dimensionsnoggrannheten hos aluminiumprofilen inte kan garanteras.
Dessutom är ytan på strängsprutningsmunstycket utsatt för temperaturskillnader orsakade av upprepad uppvärmning och kylning, vilket ger alternerande termiska påkänningar av spänning och kompression på ytan. Samtidigt genomgår mikrostrukturen också transformationer i varierande grad. Under denna kombinerade effekt kommer formslitage och ytplastisk deformation att inträffa.
2.3 Utmattningsskador
Termiska utmattningsskador är också en av de vanligaste formerna av mögelbrott. När den uppvärmda aluminiumstaven kommer i kontakt med ytan på extruderingsformen stiger aluminiumstavens yttemperatur mycket snabbare än den inre temperaturen, och tryckspänning genereras på ytan på grund av expansion.
Samtidigt minskar formytans sträckgräns på grund av temperaturökningen. När tryckökningen överstiger ytmetallens sträckgräns vid motsvarande temperatur, uppstår plastisk kompressionsspänning på ytan. När profilen lämnar formen sjunker yttemperaturen. Men när temperaturen inuti profilen fortfarande är hög bildas dragspänningar.
På liknande sätt, när ökningen av dragspänningen överstiger profilytans sträckgräns, uppstår plastisk dragspänning. När den lokala töjningen av formen överskrider elasticitetsgränsen och går in i plastpåkänningsområdet, kan den gradvisa ackumuleringen av små plaststammar bilda utmattningssprickor.
Därför, för att förhindra eller minska utmattningsskador på formen, bör lämpliga material väljas och ett lämpligt värmebehandlingssystem bör antas. Samtidigt bör uppmärksamhet ägnas åt att förbättra formens användningsmiljö.
2.4 Mögelbrott
I själva produktionen sprids sprickor i vissa delar av formen. Efter en viss serviceperiod genereras små sprickor som gradvis expanderar på djupet. Efter att sprickorna expanderar till en viss storlek kommer formens bärförmåga att försvagas kraftigt och orsaka brott. Eller så har mikrosprickor redan uppstått under den ursprungliga värmebehandlingen och bearbetningen av formen, vilket gör det lätt för formen att expandera och orsaka tidiga sprickor under användning.
Designmässigt är de främsta orsakerna till misslyckande formhållfasthetsdesignen och valet av kälradie vid övergången. När det gäller tillverkning är de främsta orsakerna materialförbesiktning och uppmärksamhet på ytjämnhet och skador under bearbetning, samt påverkan av värmebehandling och ytbehandlingskvalitet.
Under användning bör uppmärksamhet ägnas åt kontroll av formförvärmning, extruderingsförhållande och göttemperatur, samt kontroll av extruderingshastighet och metalldeformationsflöde.
3. Förbättring av mögellivslängden
Vid tillverkning av aluminiumprofiler står formkostnaderna för en stor del av kostnaderna för profilextrudering.
Formens kvalitet påverkar också direkt kvaliteten på produkten. Eftersom arbetsförhållandena för extruderingsformen i profilextruderingsproduktion är mycket hårda, är det nödvändigt att strikt kontrollera formen från design och materialval till den slutliga produktionen av formen och efterföljande användning och underhåll.
Särskilt under tillverkningsprocessen måste formen ha hög termisk stabilitet, termisk utmattning, termisk slitstyrka och tillräcklig seghet för att förlänga formens livslängd och minska produktionskostnaderna.
3.1 Val av formmaterial
Extruderingsprocessen för aluminiumprofiler är en process med hög temperatur och hög belastning, och aluminiumextruderingsformen utsätts för mycket hårda användningsförhållanden.
Extruderingsformen utsätts för höga temperaturer och den lokala yttemperaturen kan nå 600 grader Celsius. Extruderingsmunstyckets yta värms och kyls upprepade gånger, vilket orsakar termisk trötthet.
Vid extrudering av aluminiumlegeringar måste formen tåla höga tryck-, böj- och skjuvpåkänningar, vilket kommer att orsaka limslitage och abrasivt slitage.
Beroende på arbetsförhållandena för extruderingsformen kan de erforderliga egenskaperna hos materialet bestämmas.
Först och främst måste materialet ha bra processprestanda. Materialet måste vara lätt att smälta, smida, bearbeta och värmebehandla. Dessutom behöver materialet ha hög hållfasthet och hög hårdhet. Extruderingsformar arbetar i allmänhet under hög temperatur och högt tryck. Vid extrudering av aluminiumlegeringar krävs att formmaterialets draghållfasthet vid rumstemperatur är större än 1500 MPa.
Den måste ha hög värmebeständighet, det vill säga förmågan att motstå mekanisk belastning vid höga temperaturer under extrudering. Den måste ha höga värden för slagseghet och brottseghet vid normal temperatur och hög temperatur, för att förhindra att formen spröd brott under stressförhållanden eller stötbelastningar.
Den måste ha hög slitstyrka, det vill säga ytan har förmågan att motstå slitage under långvarig hög temperatur, högt tryck och dålig smörjning, speciellt vid extrudering av aluminiumlegeringar, den har förmågan att motstå metallvidhäftning och slitage.
God härdbarhet krävs för att säkerställa höga och enhetliga mekaniska egenskaper över hela verktygets tvärsnitt.
Hög värmeledningsförmåga krävs för att snabbt avleda värme från verktygsformens arbetsyta för att förhindra lokal överbränning eller överdriven förlust av mekanisk styrka hos det extruderade arbetsstycket och själva formen.
Den måste ha stark motståndskraft mot upprepad cyklisk stress, det vill säga att den kräver långvarig styrka för att förhindra förtida utmattningsskador. Det måste också ha en viss korrosionsbeständighet och goda nitreringsegenskaper.
3.2 Rimlig utformning av mögel
Rimlig design av formen är en viktig del för att förlänga dess livslängd. En korrekt utformad formstruktur bör säkerställa att det inte finns någon möjlighet för slagbrott och spänningskoncentration under normala användningsförhållanden. Därför, när du designar formen, försök att göra spänningen på varje del jämn och var uppmärksam på att undvika skarpa hörn, konkava hörn, väggtjockleksskillnader, platt bred tunn väggsektion etc., för att undvika överdriven spänningskoncentration. Orsak sedan värmebehandlingsdeformation, sprickbildning och spröd brott eller tidig hetsprickning under användning, medan den standardiserade designen också bidrar till utbyte av lagring och underhåll av formen.
3.3 Förbättra kvaliteten på värmebehandling och ytbehandling
Extruderingsmatrisens livslängd beror till stor del på värmebehandlingens kvalitet. Därför är avancerade värmebehandlingsmetoder och värmebehandlingsprocesser samt härdnings- och ytförstärkande behandlingar särskilt viktiga för att förbättra formens livslängd.
Samtidigt kontrolleras värmebehandling och ytförstärkningsprocesser strikt för att förhindra värmebehandlingsdefekter. Justera härdnings- och härdningsprocessparametrar, öka antalet förbehandlingar, stabiliseringsbehandling och härdning, uppmärksamma temperaturkontroll, värme- och kylningsintensitet, använda nya härdningsmedier och studera nya processer och ny utrustning såsom förstärknings- och härdningsbehandling och olika ytförstärkningar behandling, bidrar till att förbättra formens livslängd.
3.4 Förbättra kvaliteten på formtillverkningen
Under bearbetningen av formar inkluderar vanliga bearbetningsmetoder mekanisk bearbetning, trådskärning, elektrisk urladdningsbearbetning etc. Mekanisk bearbetning är en oumbärlig och viktig process i formbearbetningsprocessen. Det förändrar inte bara formens utseende utan påverkar också direkt profilens kvalitet och formens livslängd.
Trådskärning av formhål är en mycket använd processmetod vid formbearbetning. Det förbättrar bearbetningseffektiviteten och bearbetningsnoggrannheten, men det medför också några speciella problem. Om till exempel en gjutform som bearbetats genom trådskärning används direkt för produktion utan härdning, uppstår lätt slagg, avskalning etc, vilket minskar gjutformens livslängd. Därför kan tillräcklig härdning av formen efter trådskärning förbättra ytdragspänningstillståndet, minska kvarvarande spänning och öka formens livslängd.
Stresskoncentration är den främsta orsaken till mögelbrott. Inom ramen för ritningsdesignen, ju större diameter på trådskärtråden är, desto bättre. Detta bidrar inte bara till att förbättra bearbetningseffektiviteten, utan förbättrar också avsevärt fördelningen av stress för att förhindra uppkomsten av stresskoncentration.
Elektrisk urladdningsbearbetning är en slags elektrisk korrosionsbearbetning som utförs genom överlagring av materialförångning, smältning och förångning av bearbetningsvätska som produceras under urladdning. Problemet är att på grund av värmen från uppvärmning och kylning som verkar på bearbetningsvätskan och den elektrokemiska verkan av bearbetningsvätskan, bildas ett modifierat skikt i bearbetningsdelen för att producera töjning och spänning. När det gäller olja diffunderar kolatomerna ned på grund av förbränningen av oljan och förkolas till arbetsstycket. När den termiska spänningen ökar blir det försämrade lagret skört och hårt och riskerar att spricka. Samtidigt bildas restspänningar som fästs på arbetsstycket. Detta kommer att resultera i minskad utmattningshållfasthet, accelererad brott, spänningskorrosion och andra fenomen. Därför bör vi under bearbetningsprocessen försöka undvika ovanstående problem och förbättra bearbetningskvaliteten.
3.5 Förbättra arbetsförhållanden och extruderingsprocessförhållanden
Arbetsförhållandena för extruderingsformen är mycket dåliga och arbetsmiljön är också mycket dålig. Därför är en förbättring av extruderingsprocessmetoden och processparametrarna och förbättring av arbetsförhållandena och arbetsmiljön fördelaktiga för att förbättra formens livslängd. Därför, före extrudering, är det nödvändigt att noggrant formulera extruderingsplanen, välja det bästa utrustningssystemet och materialspecifikationerna, formulera de bästa extruderingsprocessparametrarna (såsom extruderingstemperatur, hastighet, extruderingskoefficient och extruderingstryck, etc.) och förbättra arbetsmiljö under extrudering (såsom vattenkylning eller kvävekylning, tillräcklig smörjning, etc.), vilket minskar formens arbetsbörda (såsom att minska extruderingstrycket, reducera kylvärme och växlande belastning etc.), etablera och förbättra processdriftsprocedurer och procedurer för säker användning.
4 Slutsats
Med utvecklingen av aluminiumindustrins trender har alla under de senaste åren letat efter bättre utvecklingsmodeller för att förbättra effektiviteten, spara kostnader och öka fördelarna. Extruderingsformen är utan tvekan en viktig kontrollnod för tillverkning av aluminiumprofiler.
Det finns många faktorer som påverkar livslängden för strängsprutningsmunstycken av aluminium. Förutom de interna faktorerna som formens strukturella design och styrka, formmaterial, kall och termisk bearbetning och elektrisk processteknik, värmebehandling och ytbehandlingsteknik, finns det extruderingsprocess och användningsförhållanden, formunderhåll och reparation, extrudering Produktens materialegenskaper och form, specifikationer och vetenskaplig förvaltning av formen.
Samtidigt är de påverkande faktorerna inte ett enda, utan ett komplext multi-faktor omfattande problem, för att förbättra dess livslängd är naturligtvis också ett systemiskt problem, i den faktiska produktionen och användningen av processen, måste optimera designen, mögel bearbetning, använda underhåll och andra huvudaspekter av kontroll, och sedan förbättra livslängden på formen, minska produktionskostnaderna, förbättra produktionseffektiviteten.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: 2024-aug-14
