1. Вовед
Калапот е клучна алатка за екструдирање на алуминиумски профили. За време на процесот на екструдирање на профили, калапот треба да издржи висока температура, висок притисок и големо триење. При долготрајна употреба, тоа ќе предизвика абење на мувлата, пластична деформација и оштетување од замор. Во тешки случаи, може да предизвика пукање на мувлата.
2. Форми на дефекти и причини за калапи
2.1 Неуспех од абење
Абењето е главната форма што доведува до дефект на екструдирачката матрица, што ќе предизвика големината на алуминиумските профили да биде нефункционална и квалитетот на површината да се намали. За време на екструдирањето, алуминиумските профили се среќаваат со отворениот дел од шуплината на калапот низ екструдирачкиот материјал под висока температура и висок притисок без обработка на подмачкување. Едната страна директно контактира со рамнината на лентата на калиперот, а другата страна се лизга, што резултира со големо триење. Површината на шуплината и површината на ременот на калиперот се подложени на абење и дефект. Во исто време, за време на процесот на триење на калапот, дел од металниот дел се залепи на работната површина на калапот, што ја менува геометријата на калапот и не може да се користи, а се смета и за дефект предизвикан од абење, што се изразува во форма на пасивација на сечилото, заоблени рабови, тонење на рамнината, површински жлебови, лупење итн.
Специфичната форма на абење на калапот е поврзана со многу фактори, како што се брзината на процесот на триење, како што се хемискиот состав и механичките својства на материјалот за калапот и обработената палка, грубоста на површината на калапот и палката, како и притисокот, температурата и брзината за време на процесот на екструдирање. Абењето на алуминиумскиот екструдиран калап е главно термичко абење, термичкото абење е предизвикано од триење, омекнување на површината на металот поради покачување на температурата и преплетување на површината на калапот. Откако површината на калапот ќе омекне на висока температура, нејзината отпорност на абење е значително намалена. Во процесот на термичко абење, температурата е главниот фактор што влијае на термичкото абење. Колку е повисока температурата, толку е посериозно термичкото абење.
2.2 Пластична деформација
Пластичната деформација на екструдирачката матрица од алуминиумски профил е процес на разредување на металниот материјал на калапот.
Бидејќи екструдирачката калап е во состојба на висока температура, висок притисок и големо триење со екструдираниот метал долго време кога работи, површинската температура на калапот се зголемува и предизвикува омекнување.
Под услови на многу големо оптоварување, ќе се појави голема количина на пластична деформација, што ќе предизвика работниот ремен да се сруши или да создаде елипса, а обликот на произведениот производ ќе се промени. Дури и ако калапот не произведе пукнатини, тој ќе се расипе бидејќи димензионалната точност на алуминиумскиот профил не може да се гарантира.
Покрај тоа, површината на екструдирачката матрица е подложена на температурни разлики предизвикани од постојано загревање и ладење, што создава наизменични термички напрегања на затегнување и компресија на површината. Во исто време, микроструктурата исто така претрпува трансформации во различен степен. Под овој комбиниран ефект, ќе се појави абење на мувлата и површинска пластична деформација.
2.3 Оштетување од замор
Оштетувањето од термички замор е исто така една од најчестите форми на дефект на калапот. Кога загреаната алуминиумска прачка ќе дојде во контакт со површината на екструдирачката матрица, површинската температура на алуминиумската прачка се зголемува многу побрзо од внатрешната температура, а на површината се создава компресивен стрес поради експанзија.
Во исто време, границата на истегнување на површината на калапот се намалува поради зголемувањето на температурата. Кога зголемувањето на притисокот ја надминува границата на истегнување на површинскиот метал на соодветната температура, на површината се појавува пластична компресиска деформација. Кога профилот го напушта калапот, температурата на површината се намалува. Но, кога температурата во профилот е сè уште висока, ќе се формира затезна деформација.
Слично на тоа, кога зголемувањето на затегнувачкиот напон ќе ја надмине границата на истегнување на површината на профилот, ќе се појави пластична затезна деформација. Кога локалното деформирање на калапот ќе ја надмине еластичната граница и ќе влезе во областа на пластична деформација, постепеното акумулирање на мали пластични деформации може да формира пукнатини од замор.
Затоа, за да се спречи или намали оштетувањето на калапот од замор, треба да се изберат соодветни материјали и да се усвои соодветен систем за термичка обработка. Во исто време, треба да се обрне внимание на подобрување на условите за употреба на калапот.
2.4 Кршење на мувла
Во вистинското производство, пукнатините се распределени во одредени делови од калапот. По одреден период на работа, се создаваат мали пукнатини кои постепено се шират во длабочина. Откако пукнатините ќе се прошират до одредена големина, носивоста на калапот ќе биде значително ослабена и ќе предизвика фрактура. Или микропукнатини веќе се појавиле за време на првичната термичка обработка и обработка на калапот, што го олеснува ширењето на калапот и предизвикувањето рани пукнатини за време на употребата.
Во однос на дизајнот, главните причини за дефект се дизајнот на цврстината на калапот и изборот на радиусот на филетот на преминот. Во однос на производството, главните причини се претходната инспекција на материјалот и вниманието кон грубоста и оштетувањето на површината за време на обработката, како и влијанието на термичката обработка и квалитетот на површинската обработка.
За време на употребата, треба да се обрне внимание на контролата на претходното загревање на калапот, односот на екструдирање и температурата на инготите, како и контрола на брзината на екструдирање и текот на деформација на металот.
3. Подобрување на животниот век на мувлата
Во производството на алуминиумски профили, трошоците за калапи сочинуваат голем дел од трошоците за производство на екструзија на профили.
Квалитетот на калапот, исто така, директно влијае на квалитетот на производот. Бидејќи условите за работа на екструдирачката калапа во производството на профилна екструзија се многу сурови, потребно е строго да се контролира калапот, од дизајнот и изборот на материјал, до конечното производство на калапот и последователната употреба и одржување.
Особено за време на процесот на производство, калапот мора да има висока термичка стабилност, термички замор, отпорност на термичко абење и доволна цврстина за да го продолжи работниот век на калапот и да ги намали трошоците за производство.
3.1 Избор на материјали за калап
Процесот на екструдирање на алуминиумски профили е процес на обработка на висока температура и големо оптоварување, а алуминиумската екструдирана матрица е подложена на многу сурови услови на употреба.
Екструзиониот калап е подложен на високи температури, а локалната површинска температура може да достигне 600 степени Целзиусови. Површината на екструзиониот калап постојано се загрева и лади, што предизвикува термички замор.
При екструдирање на алуминиумски легури, калапот мора да издржи висока компресија, свиткување и смолкнување, што ќе предизвика абење на лепилото и абразивно абење.
Во зависност од работните услови на екструдирачката матрица, може да се утврдат потребните својства на материјалот.
Прво на сите, материјалот треба да има добри процесни перформанси. Материјалот треба да биде лесен за топење, ковање, обработка и термичка обработка. Покрај тоа, материјалот треба да има висока цврстина и висока тврдост. Екструдионите калапи генерално работат под висока температура и висок притисок. При екструдирање на алуминиумски легури, потребно е цврстината на затегнување на материјалот на калапот на собна температура да биде поголема од 1500 MPa.
Треба да има висока отпорност на топлина, односно способност да издржи механичко оптоварување на високи температури за време на екструдирањето. Треба да има висока цврстина на удар и цврстина на кршење на нормална температура и висока температура, за да се спречи кршливо кршење на калапот под услови на стрес или ударни оптоварувања.
Треба да има висока отпорност на абење, односно површината да има способност да се спротивстави на абење при долготрајна висока температура, висок притисок и лошо подмачкување, особено при екструдирање на алуминиумски легури, има способност да се спротивстави на лепењето на металот и абењето.
Потребна е добра стврдливост за да се обезбедат високи и униформни механички својства низ целиот пресек на алатот.
Потребна е висока топлинска спроводливост за брзо отстранување на топлината од работната површина на калапот за алати за да се спречи локално прегорување или прекумерно губење на механичката цврстина на екструдираното работно парче и самиот калап.
Треба да има силна отпорност на повторени циклични стресови, односно бара висока трајна цврстина за да се спречи предвремено оштетување од замор. Исто така, треба да има одредена отпорност на корозија и добри својства на нитридација.
3.2 Разумен дизајн на калапот
Разумниот дизајн на калапот е важен дел од продолжувањето на неговиот век на траење. Правилно дизајнираната структура на калапот треба да обезбеди дека нема можност за кинење од удар и концентрација на напрегање под нормални услови на употреба. Затоа, при дизајнирање на калапот, обидете се да го направите напрегањето на секој дел рамномерно и обрнете внимание да избегнете остри агли, вдлабнати агли, разлика во дебелината на ѕидот, рамен широк тенок дел од ѕидот итн., за да избегнете прекумерна концентрација на напрегање. Во тој случај, ќе предизвикате деформација на термичката обработка, пукање и кршливо кршење или рано топло пукање за време на употребата, додека стандардизираниот дизајн е исто така погоден за размена на складирање и одржување на калапот.
3.3 Подобрување на квалитетот на термичката обработка и површинската обработка
Рокот на траење на екструдирачката матрица во голема мера зависи од квалитетот на термичката обработка. Затоа, напредните методи на термичка обработка и процесите на термичка обработка, како и третманите за зацврстување и зајакнување на површината, се особено важни за подобрување на работниот век на калапот.
Во исто време, процесите на термичка обработка и зајакнување на површината се строго контролирани за да се спречат дефекти при термичката обработка. Прилагодувањето на параметрите на процесот на калење и калење, зголемувањето на бројот на претходни третмани, третмани за стабилизација и калење, обрнувањето внимание на контролата на температурата, интензитетот на загревање и ладење, употребата на нови медиуми за калење и проучувањето на нови процеси и нова опрема како што се третмани за зајакнување и калење и разни третмани за зајакнување на површината, се погодни за подобрување на работниот век на калапот.
3.4 Подобрување на квалитетот на производството на калапи
За време на обработката на калапите, вообичаените методи на обработка вклучуваат механичка обработка, сечење жица, обработка со електрично празнење итн. Механичката обработка е неопходен и важен процес во процесот на обработка на калапите. Таа не само што ја менува големината на калапот, туку директно влијае и на квалитетот на профилот и на неговиот век на траење.
Сечењето на дупките од калапот со жица е широко користен метод на обработка во обработката на калапи. Ја подобрува ефикасноста и точноста на обработката, но исто така носи и некои посебни проблеми. На пример, ако калап обработен со сечење на жица се користи директно за производство без калење, лесно ќе се појави згура, лупење итн., што ќе го скрати работниот век на калапот. Затоа, доволното калење на калапот по сечењето на жицата може да ја подобри состојбата на површинскиот затегнувачки стрес, да го намали преостанатиот стрес и да го зголеми работниот век на калапот.
Концентрацијата на стрес е главната причина за кршење на калапот. Во рамките на опсегот дозволен од дизајнот на цртежот, колку е поголем дијаметарот на жицата за сечење, толку подобро. Ова не само што помага да се подобри ефикасноста на обработката, туку и значително ја подобрува распределбата на стресот за да се спречи појавата на концентрација на стрес.
Машинската обработка со електрично празнење е вид на електрична корозивна обработка која се изведува со суперпозиција на испарување на материјалот, топење и испарување на машинската течност произведена за време на празнењето. Проблемот е што поради топлината на загревање и ладење што дејствува врз машинската течност и електрохемиското дејство на машинската течност, во машинскиот дел се формира модифициран слој за да се создаде деформација и напрегање. Во случај на масло, јаглеродните атоми распаднати поради согорувањето на маслото дифундираат и се карбуризираат на обработливото парче. Кога термичкиот напон се зголемува, оштетениот слој станува кршлив и тврд и е склонен кон пукнатини. Во исто време, се формира преостанат напон и се прицврстува на обработливото парче. Ова ќе резултира со намалена цврстина на замор, забрзано кршење, корозија на напрегање и други феномени. Затоа, за време на процесот на обработка, треба да се обидеме да ги избегнеме горенаведените проблеми и да го подобриме квалитетот на обработката.
3.5 Подобрување на условите за работа и условите за процесот на екструдирање
Работните услови на калапот за екструзија се многу лоши, а работната средина е исто така многу лоша. Затоа, подобрувањето на методот на процесот на екструзија и параметрите на процесот, како и подобрувањето на работните услови и работната средина се корисни за подобрување на животниот век на калапот. Затоа, пред екструдирањето, потребно е внимателно да се формулира планот за екструдирање, да се избере најдобриот систем на опрема и спецификациите на материјалите, да се формулираат најдобрите параметри на процесот на екструдирање (како што се температурата на екструдирање, брзината, коефициентот на екструдирање и притисокот на екструдирање итн.) и да се подобри работната средина за време на екструдирањето (како што се ладење со вода или ладење со азот, доволно подмачкување итн.), со што се намалува работното оптоварување на калапот (како што се намалување на притисокот на екструдирање, намалување на топлината на ладење и наизменичното оптоварување итн.), да се воспостават и подобрат оперативните процедури на процесот и процедурите за безбедна употреба.
4 Заклучок
Со развојот на трендовите во алуминиумската индустрија, во последниве години сите бараат подобри модели на развој за подобрување на ефикасноста, заштеда на трошоци и зголемување на придобивките. Екструзиониот калап е несомнено важен контролен јазол за производство на алуминиумски профили.
Постојат многу фактори кои влијаат на животниот век на алуминиумската екструдирана матрица. Покрај внатрешните фактори како што се структурниот дизајн и цврстината на матрицата, материјалите на матрицата, ладната и термичката обработка и технологијата за електрична обработка, термичката обработка и технологијата за површинска обработка, постојат и процесот на екструдирање и условите за употреба, одржувањето и поправката на матрицата, карактеристиките и обликот на материјалот на екструдираниот производ, спецификациите и научното управување со матрицата.
Во исто време, факторите на влијание не се единствен, туку комплексен мултифакторски сеопфатен проблем, за да се подобри неговиот век на траење, секако е и системски проблем, во самото производство и употреба на процесот, потребно е да се оптимизира дизајнот, обработката на калапот, одржувањето на употребата и другите главни аспекти на контролата, а потоа да се подобри работниот век на калапот, да се намалат трошоците за производство, да се подобри ефикасноста на производството.
Уредено од Меј Џијанг од MAT Aluminum
Време на објавување: 14 август 2024 година
