1. Giriş
Kalıp, alüminyum profil ekstrüzyonu için önemli bir araçtır. Profil ekstrüzyon işlemi sırasında kalıbın yüksek sıcaklığa, yüksek basınca ve yüksek sürtünmeye dayanması gerekir. Uzun süreli kullanımda kalıp aşınmasına, plastik deformasyona ve yorulma hasarına neden olur. Ağır vakalarda kalıp kırılmalarına neden olabilir.
2. Kalıpların arıza şekilleri ve nedenleri
2.1 Aşınma hatası
Aşınma, ekstrüzyon kalıbının arızalanmasına yol açan ana form olup, alüminyum profillerin boyutlarının bozulmasına ve yüzey kalitesinin düşmesine neden olacaktır. Ekstrüzyon sırasında alüminyum profiller, yağlama işlemine gerek kalmadan yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında ekstrüzyon malzemesi aracılığıyla kalıp boşluğunun açık kısmını karşılar. Bir taraf doğrudan kaliper şeridinin düzlemine temas eder ve diğer taraf kayar, bu da büyük sürtünmeye neden olur. Boşluğun yüzeyi ve kaliper kayışının yüzeyi aşınmaya ve arızaya maruz kalır. Aynı zamanda kalıbın sürtünme işlemi sırasında kalıbın çalışma yüzeyine bir miktar biyet metal yapışır, bu durum kalıbın geometrisini değiştirir ve kullanılamaz hale gelir ve aynı zamanda aşınma hatası olarak da kabul edilir. kesici kenarın pasivasyonu, yuvarlatılmış kenarlar, düzlemsel batma, yüzey olukları, soyulma vb. şeklinde ifade edilir.
Kalıp aşınmasının spesifik şekli, kalıp malzemesinin ve işlenmiş kütüğün kimyasal bileşimi ve mekanik özellikleri, kalıp ve kütüğün yüzey pürüzlülüğü ve basınç gibi sürtünme işleminin hızı gibi birçok faktörle ilgilidir. Ekstrüzyon işlemi sırasında sıcaklık ve hız. Alüminyum ekstrüzyon kalıbının aşınması esas olarak termal aşınmadır, termal aşınma sürtünmeden kaynaklanır, artan sıcaklık nedeniyle metal yüzey yumuşar ve kalıp boşluğunun yüzeyi birbirine kenetlenir. Kalıp boşluğunun yüzeyi yüksek sıcaklıkta yumuşatıldıktan sonra aşınma direnci büyük ölçüde azalır. Termal aşınma sürecinde sıcaklık, termal aşınmayı etkileyen temel faktördür. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa termal aşınma da o kadar ciddi olur.
2.2 Plastik deformasyon
Alüminyum profil ekstrüzyon kalıbının plastik deformasyonu, kalıp metal malzemesinin akma işlemidir.
Ekstrüzyon kalıbı çalışırken uzun süre yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve ekstrüde edilen metal ile yüksek sürtünme durumunda olduğundan kalıbın yüzey sıcaklığı artarak yumuşamaya neden olur.
Çok yüksek yük koşulları altında, iş bandının çökmesine veya elips oluşturmasına neden olacak kadar büyük miktarda plastik deformasyon meydana gelecek ve üretilen ürünün şekli değişecektir. Kalıpta çatlak oluşmasa bile alüminyum profilin boyutsal doğruluğu garanti edilemediği için başarısız olacaktır.
Ek olarak, ekstrüzyon kalıbının yüzeyi, tekrarlanan ısıtma ve soğutmanın neden olduğu sıcaklık farklılıklarına maruz kalır ve bu, yüzey üzerinde alternatif çekme ve sıkıştırma termal gerilimleri üretir. Aynı zamanda mikro yapı da değişen derecelerde dönüşümlere uğrar. Bu birleşik etki altında kalıp aşınması ve yüzey plastik deformasyonu meydana gelecektir.
2.3 Yorulma hasarı
Termal yorulma hasarı aynı zamanda kalıp arızasının en yaygın biçimlerinden biridir. Isıtılmış alüminyum çubuk ekstrüzyon kalıbının yüzeyi ile temas ettiğinde, alüminyum çubuğun yüzey sıcaklığı iç sıcaklıktan çok daha hızlı yükselir ve genleşmeden dolayı yüzeyde basınç gerilimi oluşur.
Aynı zamanda sıcaklığın artmasına bağlı olarak kalıp yüzeyinin akma dayanımı azalır. Basınçtaki artış, ilgili sıcaklıkta yüzey metalinin akma dayanımını aştığında, yüzeyde plastik basınç gerilimi oluşur. Profil kalıptan çıktığında yüzey sıcaklığı düşer. Ancak profilin içindeki sıcaklık hala yüksek olduğunda çekme gerilimi oluşacaktır.
Benzer şekilde çekme gerilmesindeki artış profil yüzeyinin akma dayanımını aştığında plastik çekme deformasyonu meydana gelecektir. Kalıbın lokal gerinimi elastik sınırı aştığında ve plastik gerinim bölgesine girdiğinde, küçük plastik gerinimlerin kademeli olarak birikmesi yorulma çatlakları oluşturabilir.
Bu nedenle kalıbın yorulma hasarını önlemek veya azaltmak için uygun malzeme seçilmeli ve uygun bir ısıl işlem sistemi benimsenmelidir. Aynı zamanda kalıbın kullanım ortamının iyileştirilmesine de dikkat edilmelidir.
2.4 Kalıp kırılması
Gerçek üretimde çatlaklar kalıbın belirli yerlerine dağılmıştır. Belirli bir servis süresinden sonra küçük çatlaklar oluşur ve giderek derinliğe doğru genişler. Çatlaklar belli bir büyüklüğe ulaştıktan sonra kalıbın taşıma kapasitesi ciddi oranda zayıflayacak ve kırılmaya neden olacaktır. Veya kalıbın orijinal ısıl işlemi ve işlenmesi sırasında zaten mikro çatlaklar oluşmuş, bu da kalıbın genişlemesini kolaylaştırıyor ve kullanım sırasında erken çatlaklara neden oluyor.
Tasarım açısından başarısızlığın ana nedenleri kalıp mukavemeti tasarımı ve geçişteki fileto yarıçapının seçimidir. Üretim açısından ana nedenler, malzeme ön denetimi ve yüzey pürüzlülüğüne ve işleme sırasındaki hasarlara dikkat edilmesinin yanı sıra ısıl işlemin ve yüzey işlem kalitesinin etkisidir.
Kullanım sırasında kalıp ön ısıtması, ekstrüzyon oranı ve külçe sıcaklığının yanı sıra ekstrüzyon hızı ve metal deformasyon akışının kontrolüne de dikkat edilmelidir.
3. Kalıp ömrünün iyileştirilmesi
Alüminyum profil üretiminde kalıp maliyetleri, profil ekstrüzyon üretim maliyetlerinin büyük bir kısmını oluşturmaktadır.
Kalıbın kalitesi aynı zamanda ürünün kalitesini de doğrudan etkiler. Profil ekstrüzyon üretiminde ekstrüzyon kalıbının çalışma koşulları çok zorlu olduğundan, kalıbın tasarım ve malzeme seçiminden, kalıbın nihai üretimine ve daha sonraki kullanım ve bakımına kadar sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekmektedir.
Özellikle üretim sürecinde kalıbın servis ömrünü uzatmak ve üretim maliyetlerini azaltmak için kalıbın yüksek termal stabiliteye, termal yorgunluğa, termal aşınma direncine ve yeterli tokluğa sahip olması gerekir.
3.1 Kalıp malzemelerinin seçimi
Alüminyum profillerin ekstrüzyon işlemi yüksek sıcaklıkta, yüksek yüklü bir işlem sürecidir ve alüminyum ekstrüzyon kalıbı çok zorlu kullanım koşullarına maruz kalır.
Ekstrüzyon kalıbı yüksek sıcaklıklara maruz kalır ve yerel yüzey sıcaklığı 600 santigrat dereceye ulaşabilir. Ekstrüzyon kalıbının yüzeyi tekrar tekrar ısıtılıp soğutularak termal yorulmaya neden olur.
Alüminyum alaşımlarının ekstrüzyona tabi tutulması sırasında kalıbın, yapışma aşınmasına ve aşındırıcı aşınmaya neden olacak yüksek sıkıştırma, bükülme ve kesme gerilimlerine dayanması gerekir.
Ekstrüzyon kalıbının çalışma koşullarına bağlı olarak malzemenin gerekli özellikleri belirlenebilir.
Öncelikle malzemenin iyi bir proses performansına sahip olması gerekiyor. Malzemenin eritilmesi, dövülmesi, işlenmesi ve ısıl işlemi kolay olması gerekir. Ayrıca malzemenin yüksek mukavemete ve yüksek sertliğe sahip olması gerekir. Ekstrüzyon kalıpları genellikle yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında çalışır. Alüminyum alaşımlarının ekstrüzyona tabi tutulması sırasında kalıp malzemesinin oda sıcaklığındaki çekme mukavemetinin 1500 MPa'dan büyük olması gerekir.
Yüksek ısı direncine, yani ekstrüzyon sırasında yüksek sıcaklıklarda mekanik yüke dayanabilme yeteneğine sahip olması gerekir. Kalıbın stres koşulları veya darbe yükleri altında gevrek kırılmasını önlemek için normal sıcaklıkta ve yüksek sıcaklıkta darbe tokluğu ve kırılma tokluğu değerlerinin yüksek olması gerekir.
Yüksek aşınma direncine sahip olması gerekir, yani yüzeyin uzun süreli yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve zayıf yağlama altında aşınmaya karşı direnç gösterme kabiliyetine sahip olması, özellikle alüminyum alaşımlarının ekstrüzyona tabi tutulması sırasında metal yapışmasına ve aşınmaya karşı direnç gösterme kabiliyetine sahip olması gerekir.
Takımın tüm kesiti boyunca yüksek ve düzgün mekanik özellikler sağlamak için iyi sertleşebilirlik gereklidir.
Ekstrüzyona tabi tutulan iş parçasının ve kalıbın kendisinin lokal aşırı yanmasını veya aşırı mekanik mukavemet kaybını önlemek amacıyla takım kalıbının çalışma yüzeyinden ısıyı hızlı bir şekilde dağıtmak için yüksek termal iletkenlik gereklidir.
Tekrarlanan döngüsel strese karşı güçlü bir dirence sahip olması gerekir, yani erken yorulma hasarını önlemek için yüksek kalıcı mukavemet gerektirir. Ayrıca belirli korozyon direncine ve iyi nitrürlenebilirlik özelliklerine sahip olması gerekir.
3.2 Kalıbın makul tasarımı
Kalıbın makul tasarımı servis ömrünü uzatmanın önemli bir parçasıdır. Doğru tasarlanmış bir kalıp yapısı, normal kullanım koşullarında darbe kopması ve gerilim yoğunlaşması ihtimalinin bulunmamasını sağlamalıdır. Bu nedenle, kalıbı tasarlarken, aşırı gerilim yoğunlaşmasını önlemek için her parçadaki gerilimi eşit hale getirmeye çalışın ve keskin köşelerden, içbükey köşelerden, duvar kalınlığı farkından, düz geniş ince duvar bölümünden vb. kaçınmaya dikkat edin. Daha sonra, kullanım sırasında ısıl işlem deformasyonuna, çatlamaya ve kırılgan kırılmaya veya erken sıcak çatlamaya neden olurken, standart tasarım aynı zamanda kalıbın depolanması ve bakımının değiştirilmesine de yardımcı olur.
3.3 Isıl işlem ve yüzey işleminin kalitesini iyileştirin
Ekstrüzyon kalıbının servis ömrü büyük ölçüde ısıl işlemin kalitesine bağlıdır. Bu nedenle ileri ısıl işlem yöntemleri ve ısıl işlem süreçlerinin yanı sıra toklaştırma ve yüzey güçlendirme işlemleri de kalıbın ömrünü uzatmak açısından özellikle önemlidir.
Aynı zamanda ısıl işlem kusurlarının önlenmesi için ısıl işlem ve yüzey güçlendirme işlemleri sıkı bir şekilde kontrol edilmektedir. Su verme ve temperleme proses parametrelerinin ayarlanması, ön işlem, stabilizasyon işlemi ve temperleme sayısının arttırılması, sıcaklık kontrolü, ısıtma ve soğutma yoğunluğuna dikkat edilmesi, yeni su verme ortamlarının kullanılması ve güçlendirme ve sertleştirme işlemleri ve çeşitli yüzey güçlendirme gibi yeni prosesler ve yeni ekipmanlar üzerinde çalışılması Tedavi, kalıbın servis ömrünü uzatmaya cive işlidir.
3.4 Kalıp imalatının kalitesini artırın
Kalıpların işlenmesi sırasında yaygın işleme yöntemleri arasında mekanik işleme, tel kesme, elektrik deşarj işlemi vb. yer alır. Mekanik işlem, kalıp işleme sürecinde vazgeçilmez ve önemli bir işlemdir. Kalıbın görünüş boyutunu değiştirmenin yanı sıra profilin kalitesini ve kalıbın kullanım ömrünü de doğrudan etkiler.
Kalıp deliklerinin tel ile kesilmesi, kalıp işlemede yaygın olarak kullanılan bir işlem yöntemidir. İşleme verimliliğini ve işleme doğruluğunu artırır ancak aynı zamanda bazı özel sorunları da beraberinde getirir. Örneğin tel kesme yöntemiyle işlenen bir kalıp tavlama yapılmadan doğrudan üretim için kullanılırsa cüruf, soyulma vb. kolaylıkla meydana gelir ve bu da kalıbın kullanım ömrünü kısaltır. Bu nedenle, tel kesme işleminden sonra kalıbın yeterli şekilde temperlenmesi, yüzey çekme gerilme durumunu iyileştirebilir, artık gerilmeyi azaltabilir ve kalıbın servis ömrünü uzatabilir.
Stres konsantrasyonu kalıp kırılmasının ana nedenidir. Çizim tasarımının izin verdiği kapsam dahilinde tel kesme telinin çapı ne kadar büyük olursa o kadar iyidir. Bu yalnızca işleme verimliliğini artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda stres yoğunlaşmasının oluşmasını önlemek için stres dağılımını da büyük ölçüde geliştirir.
Elektrik deşarjlı işleme, deşarj sırasında üretilen malzeme buharlaşması, erime ve işleme sıvısı buharlaşmasının üst üste gelmesiyle gerçekleştirilen bir tür elektriksel korozyon işlemedir. Sorun, işleme sıvısı üzerinde etkili olan ısıtma ve soğutma ısısı ve işleme sıvısının elektrokimyasal etkisi nedeniyle, işleme parçasında gerinim ve gerilim üretmek üzere değiştirilmiş bir katmanın oluşmasıdır. Yağ durumunda, yağın yanması nedeniyle ayrışan karbon atomları iş parçasına yayılır ve karbonlaşır. Termal gerilim arttığında, bozulan katman kırılgan ve sert hale gelir ve çatlamaya yatkın hale gelir. Aynı zamanda artık gerilim oluşur ve iş parçasına bağlanır. Bu, yorulma mukavemetinin azalmasına, kırılmanın hızlanmasına, stres korozyonuna ve diğer olaylara neden olacaktır. Bu nedenle işleme sürecinde yukarıdaki sorunlardan kaçınmaya ve işleme kalitesini artırmaya çalışmalıyız.
3.5 Çalışma koşullarını ve ekstrüzyon prosesi koşullarını iyileştirin
Ekstrüzyon kalıbının çalışma koşulları çok kötü ve çalışma ortamı da çok kötü. Bu nedenle, ekstrüzyon proses yönteminin ve proses parametrelerinin iyileştirilmesi, çalışma koşullarının ve çalışma ortamının iyileştirilmesi, kalıbın ömrünün uzatılması açısından faydalıdır. Bu nedenle, ekstrüzyondan önce, ekstrüzyon planını dikkatli bir şekilde formüle etmek, en iyi ekipman sistemini ve malzeme özelliklerini seçmek, en iyi ekstrüzyon proses parametrelerini (ekstrüzyon sıcaklığı, hız, ekstrüzyon katsayısı ve ekstrüzyon basıncı vb.) formüle etmek ve ekstrüzyon performansını iyileştirmek gerekir. ekstrüzyon sırasında çalışma ortamı (su soğutma veya nitrojen soğutma, yeterli yağlama vb.), böylece kalıbın çalışma yükünü azaltır (ekstrüzyon basıncını azaltmak, soğuk ısıyı ve alternatif yükü azaltmak vb.), kalıp kalıbını kurar ve iyileştirir. proses işletim prosedürleri ve güvenli kullanım prosedürleri.
4 Sonuç
Alüminyum endüstrisi trendlerinin gelişmesiyle birlikte, son yıllarda herkes verimliliği artırmak, maliyetlerden tasarruf etmek ve faydaları artırmak için daha iyi geliştirme modelleri arıyor. Ekstrüzyon kalıbı şüphesiz alüminyum profillerin üretimi için önemli bir kontrol noktasıdır.
Alüminyum ekstrüzyon kalıbının ömrünü etkileyen birçok faktör vardır. Kalıbın yapısal tasarımı ve mukavemeti, kalıp malzemeleri, soğuk ve ısıl işlem ve elektrikli işleme teknolojisi, ısıl işlem ve yüzey işleme teknolojisi gibi iç faktörlerin yanı sıra ekstrüzyon prosesi ve kullanım koşulları, kalıp bakım ve onarımı, ekstrüzyon bulunmaktadır. ürün malzemesi özellikleri ve şekli, özellikleri ve kalıbın bilimsel yönetimi.
Aynı zamanda, etkileyen faktörler tek değil, karmaşık, çok faktörlü kapsamlı bir sorundur; ömrünü uzatmak elbette sistemik bir sorundur, sürecin gerçek üretimi ve kullanımında tasarımın optimize edilmesi gerekir, kalıp işleme, bakım ve kontrolün diğer ana yönlerini kullanın ve ardından kalıbın servis ömrünü artırın, üretim maliyetlerini azaltın, üretim verimliliğini artırın.
MAT Alüminyum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderim zamanı: Ağu-14-2024
