1. Inleiding
Die vorm is 'n sleutelinstrument vir die ekstrusie van aluminiumprofiele. Tydens die profiel-ekstrusieproses moet die vorm hoë temperatuur, hoë druk en hoë wrywing weerstaan. Tydens langdurige gebruik sal dit vormslytasie, plastiese vervorming en moegheidsskade veroorsaak. In ernstige gevalle kan dit vormbreuke veroorsaak.
2. Mislukkingsvorme en oorsake van skimmels
2.1 Slytasie mislukking
Slytasie is die hoofvorm wat lei tot die mislukking van ekstrusie-matrys, wat sal veroorsaak dat die grootte van aluminiumprofiele buite werking is en die oppervlakkwaliteit sal afneem. Tydens ekstrusie ontmoet aluminiumprofiele die oop deel van die vormholte deur die ekstrusiemateriaal onder hoë temperatuur en hoë druk sonder smeerverwerking. Die een kant maak direk kontak met die vlak van die kaliberstrook, en die ander kant gly, wat groot wrywing tot gevolg het. Die oppervlak van die holte en die oppervlak van die kaliperband is onderworpe aan slytasie en mislukking. Terselfdertyd, tydens die wrywingsproses van die vorm, word 'n mate van blokmetaal aan die werkoppervlak van die vorm gekleef, wat die geometrie van die vorm verander en nie gebruik kan word nie, en word ook beskou as 'n slytasieversaking, wat uitgedruk in die vorm van passivering van die snykant, afgeronde kante, plat sink, oppervlakgroewe, afskilfering, ens.
Die spesifieke vorm van matrijsslytasie hou verband met baie faktore soos die spoed van die wrywingsproses, soos die chemiese samestelling en meganiese eienskappe van die matrijsmateriaal en die verwerkte knuppel, die oppervlakruwheid van die matrijs en knuppel, en die druk, temperatuur en spoed tydens die ekstrusieproses. Die slytasie van aluminium-ekstrusievorm is hoofsaaklik termiese slytasie, termiese slytasie word veroorsaak deur wrywing, die metaaloppervlak versag as gevolg van stygende temperatuur en die oppervlak van die vormholte sluit aan. Nadat die oppervlak van die vormholte by hoë temperatuur versag is, word die slytasieweerstand daarvan aansienlik verminder. In die proses van termiese slytasie is temperatuur die hooffaktor wat termiese slytasie beïnvloed. Hoe hoër die temperatuur, hoe ernstiger is die termiese slytasie.
2.2 Plastiese vervorming
Die plastiese vervorming van die aluminiumprofiel-ekstrusie-matrys is die oplewerproses van die matrijsmetaalmateriaal.
Aangesien die ekstrusiematrys in 'n toestand van hoë temperatuur, hoë druk en hoë wrywing met die geëxtrudeerde metaal is vir 'n lang tyd wanneer dit werk, verhoog die oppervlaktemperatuur van die matrys en veroorsaak dit versagting.
Onder baie hoë lastoestande sal 'n groot hoeveelheid plastiese vervorming voorkom, wat veroorsaak dat die werkband ineenstort of 'n ellips skep, en die vorm van die produk wat geproduseer word, sal verander. Selfs as die vorm nie krake produseer nie, sal dit misluk omdat die dimensionele akkuraatheid van die aluminiumprofiel nie gewaarborg kan word nie.
Daarbenewens is die oppervlak van die ekstrusiematrys onderhewig aan temperatuurverskille wat veroorsaak word deur herhaalde verhitting en verkoeling, wat afwisselende termiese spannings van spanning en kompressie op die oppervlak veroorsaak. Terselfdertyd ondergaan die mikrostruktuur ook transformasies in verskillende grade. Onder hierdie gekombineerde effek sal vormslytasie en plastiese vervorming van die oppervlak voorkom.
2.3 Moegheidsskade
Termiese moegheidskade is ook een van die mees algemene vorme van vormversaking. Wanneer die verhitte aluminiumstaaf met die oppervlak van die ekstrusiematrys in aanraking kom, styg die oppervlaktemperatuur van die aluminiumstaaf baie vinniger as die interne temperatuur, en drukspanning word op die oppervlak gegenereer as gevolg van uitsetting.
Terselfdertyd neem die opbrengssterkte van die vormoppervlak af as gevolg van die toename in temperatuur. Wanneer die toename in druk die opbrengssterkte van die oppervlakmetaal by die ooreenstemmende temperatuur oorskry, verskyn plastiese drukvervorming op die oppervlak. Wanneer die profiel die vorm verlaat, neem die oppervlaktemperatuur af. Maar wanneer die temperatuur binne die profiel steeds hoog is, sal trekspanning vorm.
Net so, wanneer die toename in trekspanning die vloeisterkte van die profieloppervlak oorskry, sal plastiese trekvervorming voorkom. Wanneer die plaaslike spanning van die vorm die elastiese limiet oorskry en die plastiese spanningsgebied binnedring, kan die geleidelike opeenhoping van klein plastiekstamme moegheidskrake vorm.
Daarom, om vermoeidheidskade van die vorm te voorkom of te verminder, moet toepaslike materiale gekies word en 'n toepaslike hittebehandelingstelsel moet aangeneem word. Terselfdertyd moet aandag gegee word aan die verbetering van die gebruiksomgewing van die vorm.
2.4 Vorm breek
In werklike produksie word krake in sekere dele van die vorm versprei. Na 'n sekere dienstydperk word klein krake gegenereer wat geleidelik in diepte uitbrei. Nadat die krake tot 'n sekere grootte uitgebrei het, sal die dravermoë van die vorm ernstig verswak word en breuk veroorsaak. Of mikrokrake het reeds tydens die oorspronklike hittebehandeling en verwerking van die vorm voorgekom, wat dit maklik maak vir die vorm om uit te brei en vroeë krake tydens gebruik te veroorsaak.
Wat ontwerp betref, is die hoofredes vir mislukking die vormsterkte-ontwerp en die keuse van die filetradius by die oorgang. Wat vervaardiging betref, is die hoofredes materiaal vooraf-inspeksie en aandag aan oppervlakruwheid en skade tydens verwerking, asook die impak van hittebehandeling en oppervlakbehandelingskwaliteit.
Tydens gebruik moet aandag gegee word aan die beheer van vormvoorverhitting, ekstrusieverhouding en ingottemperatuur, sowel as beheer van ekstrusiespoed en metaalvervormingsvloei.
3. Verbetering van vormlewe
In die vervaardiging van aluminiumprofiele maak vormkoste 'n groot deel van die profiel-ekstrusieproduksiekoste uit.
Die kwaliteit van die vorm beïnvloed ook die kwaliteit van die produk direk. Aangesien die werksomstandighede van die ekstrusievorm in profielekstrusieproduksie baie streng is, is dit nodig om die vorm streng te beheer vanaf die ontwerp en materiaalkeuse tot die finale produksie van die vorm en daaropvolgende gebruik en instandhouding.
Veral tydens die produksieproses moet die vorm hoë termiese stabiliteit, termiese moegheid, termiese slytasieweerstand en voldoende taaiheid hê om die lewensduur van die vorm te verleng en produksiekoste te verminder.
3.1 Seleksie van vormmateriaal
Die ekstrusieproses van aluminiumprofiele is 'n hoë-temperatuur-, hoë-lading-verwerkingsproses, en die aluminium-ekstrusie-matrys word aan baie strawwe gebruikstoestande onderwerp.
Die ekstrusiematrys word aan hoë temperature onderwerp, en die plaaslike oppervlaktemperatuur kan 600 grade Celsius bereik. Die oppervlak van die ekstrusiematrys word herhaaldelik verhit en afgekoel, wat termiese moegheid veroorsaak.
Wanneer aluminiumlegerings geëxtrudeer word, moet die vorm hoë druk-, buig- en skuifspannings weerstaan, wat kleefslytasie en skuurslytasie sal veroorsaak.
Afhangende van die werksomstandighede van die ekstrusiematrys, kan die vereiste eienskappe van die materiaal bepaal word.
Eerstens moet die materiaal goeie prosesprestasie hê. Die materiaal moet maklik wees om te smelt, smee, verwerk en hitte te behandel. Daarbenewens moet die materiaal hoë sterkte en hoë hardheid hê. Ekstrusiematryse werk gewoonlik onder hoë temperatuur en hoë druk. Wanneer aluminiumlegerings geëxtrudeer word, moet die treksterkte van die matrijsmateriaal by kamertemperatuur groter as 1500MPa wees.
Dit moet hoë hittebestandheid hê, dit wil sê die vermoë om meganiese las te weerstaan by hoë temperature tydens ekstrusie. Dit moet hoë impaktaaiheid en breuktaaiheidswaardes hê by normale temperatuur en hoë temperatuur, om te verhoed dat die vorm bros breek onder spanningstoestande of impakladings.
Dit moet hoë slytasieweerstand hê, dit wil sê die oppervlak het die vermoë om slytasie te weerstaan onder langtermyn hoë temperatuur, hoë druk en swak smering, veral wanneer aluminiumlegerings geëxtrudeer word, dit het die vermoë om metaaladhesie en slytasie te weerstaan.
Goeie verhardbaarheid word vereis om hoë en eenvormige meganiese eienskappe oor die hele deursnit van die werktuig te verseker.
Hoë termiese geleidingsvermoë is nodig om hitte vinnig van die werkoppervlak van die gereedskapvorm af te dryf om plaaslike oorverbranding of oormatige verlies aan meganiese sterkte van die geëxtrudeerde werkstuk en die vorm self te voorkom.
Dit moet sterk weerstand teen herhaalde sikliese stres hê, dit wil sê, dit vereis hoë blywende sterkte om voortydige moegheidskade te voorkom. Dit moet ook sekere korrosiebestandheid en goeie nitreerbaarheidseienskappe hê.
3.2 Redelike ontwerp van vorm
Redelike ontwerp van die vorm is 'n belangrike deel van die verlenging van sy lewensduur. 'n Korrek ontwerpte vormstruktuur moet verseker dat daar geen moontlikheid van impakbreuk en spanningskonsentrasie onder normale gebruikstoestande is nie. Daarom, wanneer jy die vorm ontwerp, probeer om die spanning op elke deel gelyk te maak, en let op om skerp hoeke, konkawe hoeke, muurdikteverskil, plat wye dunwandgedeelte, ens., te vermy om oormatige spanningskonsentrasie te vermy. Dan, veroorsaak hittebehandeling vervorming, krake en bros breuk of vroeë warm krake tydens gebruik, terwyl die gestandaardiseerde ontwerp ook bevorderlik is vir die uitruil van berging en instandhouding van die vorm.
3.3 Verbeter die kwaliteit van hittebehandeling en oppervlakbehandeling
Die lewensduur van die ekstrusiematrys hang grootliks af van die kwaliteit van hittebehandeling. Daarom is gevorderde hittebehandelingsmetodes en hittebehandelingsprosesse sowel as verhardings- en oppervlakversterkingsbehandelings veral belangrik om die lewensduur van die vorm te verbeter.
Terselfdertyd word hittebehandeling en oppervlakversterkingsprosesse streng beheer om hittebehandelingsdefekte te voorkom. Aanpassing van blus- en temperingsprosesparameters, verhoging van die aantal voorbehandelings, stabiliseringsbehandeling en tempering, let op temperatuurbeheer, verhitting en verkoelingsintensiteit, gebruik nuwe blusmedia en bestudeer nuwe prosesse en nuwe toerusting soos versterkings- en verhardingsbehandeling en verskeie oppervlakversterking behandeling, bevorderlik is om die lewensduur van die vorm te verbeter.
3.4 Verbeter die kwaliteit van vormvervaardiging
Tydens die verwerking van vorms sluit algemene verwerkingsmetodes meganiese verwerking, draadsny, elektriese ontladingsverwerking, ens. in. Meganiese verwerking is 'n onontbeerlike en belangrike proses in die vormverwerkingsproses. Dit verander nie net die voorkomsgrootte van die vorm nie, maar beïnvloed ook die kwaliteit van die profiel en die lewensduur van die vorm direk.
Draadsny van matrysgate is 'n wyd gebruikte prosesmetode in vormverwerking. Dit verbeter verwerkingsdoeltreffendheid en verwerkingsakkuraatheid, maar dit bring ook 'n paar spesiale probleme mee. Byvoorbeeld, as 'n vorm wat deur draadsny verwerk is, direk vir produksie gebruik word sonder temperering, sal slak, afskilfering, ens. maklik voorkom, wat die lewensduur van die vorm sal verminder. Daarom kan voldoende tempering van die vorm na draadsny die oppervlaktrekspanningtoestand verbeter, oorblywende spanning verminder en die lewensduur van die vorm verhoog.
Streskonsentrasie is die hoofoorsaak van skimmelbreuk. Binne die bestek wat deur die tekeningontwerp toegelaat word, hoe groter die deursnee van die draadsnydraad, hoe beter. Dit help nie net om verwerkingsdoeltreffendheid te verbeter nie, maar verbeter ook die verspreiding van stres aansienlik om die voorkoms van streskonsentrasie te voorkom.
Elektriese ontladingsbewerking is 'n soort elektriese korrosiebewerking wat uitgevoer word deur die superposisie van materiaalverdamping, smelting en bewerkingsvloeistofverdamping wat tydens ontlading geproduseer word. Die probleem is dat as gevolg van die hitte van verhitting en verkoeling wat op die bewerkingsvloeistof inwerk en die elektrochemiese werking van die bewerkingsvloeistof, 'n gemodifiseerde laag in die bewerkingsdeel gevorm word om vervorming en spanning te produseer. In die geval van olie het die koolstofatome ontbind as gevolg van die verbranding van die olie diffundeer en verkol na die werkstuk. Wanneer die termiese spanning toeneem, word die verswakte laag bros en hard en is geneig tot krake. Terselfdertyd word oorblywende spanning gevorm en aan die werkstuk geheg. Dit sal lei tot verminderde moegheidssterkte, versnelde breuk, spanningskorrosie en ander verskynsels. Daarom moet ons tydens die verwerkingsproses probeer om bogenoemde probleme te vermy en die verwerkingskwaliteit te verbeter.
3.5 Verbeter werksomstandighede en ekstrusieprosestoestande
Die werksomstandighede van die ekstrusiematrys is baie swak, en die werksomgewing is ook baie sleg. Daarom is die verbetering van die ekstrusieprosesmetode en prosesparameters, en die verbetering van die werksomstandighede en werksomgewing voordelig om die lewensduur van die matrys te verbeter. Daarom, voor ekstrusie, is dit nodig om die ekstrusieplan noukeurig te formuleer, die beste toerustingstelsel en materiaalspesifikasies te kies, die beste ekstrusieprosesparameters (soos ekstrusietemperatuur, spoed, ekstrusiekoëffisiënt en ekstrusiedruk, ens.) te formuleer en die werksomgewing tydens ekstrusie (soos waterverkoeling of stikstofverkoeling, voldoende smering, ens.), wat dus die werklas van die vorm verminder (soos die vermindering van ekstruderingsdruk, die vermindering van koue hitte en afwisselende las, ens.), vestig en verbeter die proses bedryfsprosedures en veilige gebruik prosedures.
4 Gevolgtrekking
Met die ontwikkeling van tendense in die aluminiumbedryf, soek almal die afgelope paar jaar beter ontwikkelingsmodelle om doeltreffendheid te verbeter, koste te bespaar en voordele te verhoog. Die ekstrusiematrys is ongetwyfeld 'n belangrike beheerknooppunt vir die vervaardiging van aluminiumprofiele.
Daar is baie faktore wat die lewensduur van aluminium-ekstruderingsmatrys beïnvloed. Benewens die interne faktore soos die strukturele ontwerp en sterkte van die matrijs, matrijsmateriaal, koue en termiese verwerking en elektriese verwerkingstegnologie, hittebehandeling en oppervlakbehandelingstegnologie, is daar ekstruderingsproses en gebruikstoestande, matrijsonderhoud en herstel, ekstrusie produk materiaal eienskappe en vorm, spesifikasies en wetenskaplike bestuur van die matrys.
Terselfdertyd, die beïnvloedende faktore is nie 'n enkele, maar 'n komplekse multi-faktor omvattende probleem, sy lewe te verbeter natuurlik is ook 'n sistemiese probleem, in die werklike produksie en gebruik van die proses, moet die ontwerp te optimaliseer, vorm verwerking, gebruik instandhouding en ander hoofaspekte van beheer, en verbeter dan die dienslewe van die vorm, verminder produksiekoste, verbeter produksiedoeltreffendheid.
Geredigeer deur May Jiang van MAT Aluminium
Postyd: 14 Aug. 2024
