1. Úvod
Forma je klíčovým nástrojem pro vytlačování hliníkových profilů. Během procesu vytlačování profilu musí forma odolávat vysoké teplotě, vysokému tlaku a vysokému tření. Při dlouhodobém používání způsobí opotřebení formy, plastickou deformaci a únavové poškození. V závažných případech může způsobit prasknutí plísní.
2. Formy poruch a příčiny plísní
2.1 Porucha opotřebení
Opotřebení je hlavní forma, která vede k selhání vytlačovacího lisu, což způsobí, že velikost hliníkových profilů bude mimo provoz a kvalita povrchu se sníží. Při vytlačování se hliníkové profily setkávají s otevřenou částí dutiny formy skrz vytlačovaný materiál za vysoké teploty a vysokého tlaku bez zpracování mazáním. Jedna strana se přímo dotýká roviny třmenu a druhá strana klouže, což má za následek velké tření. Povrch dutiny a povrch třmenového řemenu jsou vystaveny opotřebení a poruchám. Současně během procesu tření formy přilne k pracovní ploše formy určité množství sochoru, což způsobí, že se geometrie formy změní a nelze ji použít, a je také považováno za poruchu opotřebení, což je vyjádřeno v podobě pasivace břitu, zaoblení hran, rovinného hloubení, povrchových drážek, odlupování atd.
Specifická forma opotřebení matrice souvisí s mnoha faktory, jako je rychlost procesu tření, jako je chemické složení a mechanické vlastnosti materiálu matrice a zpracovávaného sochoru, drsnost povrchu matrice a sochoru a tlak, teplota a rychlost během procesu vytlačování. Opotřebení hliníkové vytlačovací formy je hlavně tepelné opotřebení, tepelné opotřebení je způsobeno třením, měknutím kovového povrchu v důsledku stoupající teploty a zablokováním povrchu dutiny formy. Poté, co je povrch dutiny formy změkčen při vysoké teplotě, je její odolnost proti opotřebení značně snížena. V procesu tepelného opotřebení je hlavním faktorem ovlivňujícím tepelné opotřebení teplota. Čím vyšší teplota, tím vážnější tepelné opotřebení.
2.2 Plastická deformace
Plastická deformace vytlačovací formy hliníkového profilu je procesem poddajnosti kovového materiálu formy.
Vzhledem k tomu, že vytlačovací tryska je ve stavu vysoké teploty, vysokého tlaku a vysokého tření s vytlačovaným kovem po dlouhou dobu, když pracuje, povrchová teplota matrice se zvyšuje a způsobuje měknutí.
Při velmi vysokém zatížení dojde k velkému množství plastické deformace, která způsobí zborcení pracovního pásu nebo vytvoření elipsy a změní se tvar vyráběného produktu. I když forma nevytváří trhliny, selže, protože nelze zaručit rozměrovou přesnost hliníkového profilu.
Kromě toho je povrch vytlačovací hubice vystaven teplotním rozdílům způsobeným opakovaným ohřevem a ochlazováním, které na povrchu vytváří střídavé tepelné namáhání tahem a tlakem. Mikrostruktura zároveň prochází v různé míře přeměnami. Při tomto kombinovaném účinku dojde k opotřebení formy a plastické deformaci povrchu.
2.3 Únavové poškození
Poškození tepelnou únavou je také jednou z nejčastějších forem selhání formy. Když se zahřátá hliníková tyč dostane do kontaktu s povrchem vytlačovací hubice, povrchová teplota hliníkové tyče stoupá mnohem rychleji než vnitřní teplota a na povrchu vzniká tlakové napětí v důsledku expanze.
Zároveň se vlivem zvýšení teploty snižuje mez kluzu povrchu formy. Když zvýšení tlaku překročí mez kluzu povrchového kovu při odpovídající teplotě, objeví se na povrchu plastické kompresní napětí. Když profil opustí formu, povrchová teplota se sníží. Ale když je teplota uvnitř profilu stále vysoká, vytvoří se tahové napětí.
Podobně, když zvýšení napětí v tahu překročí mez kluzu povrchu profilu, dojde k plastické deformaci v tahu. Když lokální deformace formy překročí mez pružnosti a vstoupí do oblasti plastické deformace, může postupné hromadění malých plastických deformací vytvářet únavové trhliny.
Proto, aby se předešlo nebo snížilo únavové poškození formy, měly by být vybrány vhodné materiály a měl by být přijat vhodný systém tepelného zpracování. Současně je třeba věnovat pozornost zlepšení prostředí použití formy.
2.4 Rozbití formy
Při skutečné výrobě jsou trhliny rozmístěny v určitých částech formy. Po určité době provozu se vytvářejí malé trhliny, které se postupně rozšiřují do hloubky. Poté, co se trhliny rozšíří na určitou velikost, bude nosnost formy silně oslabena a dojde k lomu. Nebo se již při původním tepelném zpracování a zpracování formy vyskytly mikrotrhliny, díky kterým se forma snadno roztáhne a způsobí brzké praskliny během používání.
Z hlediska konstrukce jsou hlavními důvody selhání konstrukce pevnosti formy a volba poloměru zaoblení na přechodu. Z hlediska výroby jsou hlavními důvody předběžná kontrola materiálu a pozornost na drsnost povrchu a poškození při zpracování, stejně jako vliv tepelného zpracování a kvality povrchové úpravy.
Při používání je třeba věnovat pozornost kontrole předehřívání formy, vytlačovacímu poměru a teplotě ingotu, stejně jako kontrole rychlosti vytlačování a toku deformace kovu.
3. Zlepšení životnosti formy
Při výrobě hliníkových profilů tvoří náklady na formy velkou část výrobních nákladů na vytlačování profilů.
Kvalita formy také přímo ovlivňuje kvalitu výrobku. Vzhledem k tomu, že pracovní podmínky vytlačovací formy při výrobě vytlačování profilů jsou velmi tvrdé, je nutné formu přísně kontrolovat od návrhu a výběru materiálu až po finální výrobu formy a následné použití a údržbu.
Zejména při výrobním procesu musí mít forma vysokou tepelnou stabilitu, tepelnou únavu, tepelnou odolnost proti opotřebení a dostatečnou houževnatost pro prodloužení životnosti formy a snížení výrobních nákladů.
3.1 Výběr materiálů forem
Proces vytlačování hliníkových profilů je proces zpracování při vysoké teplotě a vysokém zatížení a vytlačovací lis hliníku je vystaven velmi drsným podmínkám použití.
Vytlačovací hubice je vystavena vysokým teplotám a místní povrchová teplota může dosáhnout 600 stupňů Celsia. Povrch vytlačovací hubice se opakovaně zahřívá a ochlazuje, což způsobuje tepelnou únavu.
Při vytlačování hliníkových slitin musí forma odolávat vysokému tlaku v tlaku, ohybu a smykovému namáhání, které způsobí adhezivní a abrazivní opotřebení.
V závislosti na pracovních podmínkách vytlačovací hubice lze určit požadované vlastnosti materiálu.
Za prvé, materiál musí mít dobrý procesní výkon. Materiál se musí snadno tavit, kovat, zpracovávat a tepelně upravovat. Kromě toho musí mít materiál vysokou pevnost a vysokou tvrdost. Vytlačovací nástroje obecně pracují při vysoké teplotě a vysokém tlaku. Při vytlačování hliníkových slitin se požaduje, aby pevnost v tahu materiálu formy při pokojové teplotě byla větší než 1500 MPa.
Musí mít vysokou tepelnou odolnost, to znamená schopnost odolávat mechanickému zatížení při vysokých teplotách během vytlačování. Musí mít vysoké hodnoty rázové houževnatosti a lomové houževnatosti při normální teplotě a vysoké teplotě, aby se zabránilo křehkému lomu formy při namáhání nebo rázovém zatížení.
Musí mít vysokou odolnost proti opotřebení, to znamená, že povrch má schopnost odolávat opotřebení při dlouhodobé vysoké teplotě, vysokém tlaku a špatném mazání, zejména při vytlačování hliníkových slitin, má schopnost odolávat adhezi kovů a opotřebení.
Pro zajištění vysokých a stejnoměrných mechanických vlastností v celém průřezu nástroje je nutná dobrá prokalitelnost.
K rychlému odvodu tepla z pracovní plochy nástrojové formy je nutná vysoká tepelná vodivost, aby se zabránilo lokálnímu přepálení nebo nadměrné ztrátě mechanické pevnosti vytlačovaného obrobku i samotné formy.
Musí mít silnou odolnost vůči opakovanému cyklickému namáhání, to znamená, že vyžaduje vysokou trvalou pevnost, aby se zabránilo předčasnému únavovému poškození. Musí mít také určitou odolnost proti korozi a dobré nitridační vlastnosti.
3.2 Rozumný návrh formy
Rozumná konstrukce formy je důležitou součástí prodloužení její životnosti. Správně navržená struktura formy by měla zajistit, že za normálních podmínek použití neexistuje žádná možnost prasknutí nárazem a koncentrace napětí. Proto se při navrhování formy snažte vyrovnat namáhání každé části a dávejte pozor, abyste se vyhnuli ostrým rohům, konkávním rohům, rozdílům v tloušťce stěny, ploché široké tenké části stěny atd., abyste se vyhnuli nadměrné koncentraci napětí. Pak během používání způsobí deformaci tepelného zpracování, praskání a křehký lom nebo předčasné praskání za horka, zatímco standardizovaný design také přispívá k výměně skladování a údržbě formy.
3.3 Zlepšit kvalitu tepelného zpracování a povrchové úpravy
Životnost vytlačovací hubice do značné míry závisí na kvalitě tepelného zpracování. Proto jsou pro zlepšení životnosti formy zvláště důležité pokročilé metody tepelného zpracování a procesy tepelného zpracování, stejně jako zpevňování a zpevňování povrchu.
Současně jsou procesy tepelného zpracování a zpevňování povrchu přísně kontrolovány, aby se předešlo vadám tepelného zpracování. Úprava parametrů procesu kalení a popouštění, zvýšení počtu předúprav, stabilizačních úprav a popouštění, věnování pozornosti kontrole teploty, intenzitě ohřevu a chlazení, používání nových kalících médií a studiu nových procesů a nových zařízení, jako je zpevňování a kalení a různé zpevňování povrchů ošetření, přispívají ke zlepšení životnosti formy.
3.4 Zlepšit kvalitu výroby forem
Při zpracování forem patří mezi běžné způsoby zpracování mechanické zpracování, řezání drátem, zpracování elektrickým výbojem atd. Mechanické zpracování je nepostradatelný a důležitý proces v procesu zpracování forem. Mění nejen vzhledovou velikost formy, ale také přímo ovlivňuje kvalitu profilu a životnost formy.
Řezání otvorů drátem je široce používaná procesní metoda při zpracování forem. Zlepšuje efektivitu zpracování a přesnost zpracování, ale přináší i některé speciální problémy. Pokud se například forma zpracovaná drátovým řezáním použije přímo k výrobě bez temperování, snadno dojde ke vzniku strusky, loupání apod., což sníží životnost formy. Proto dostatečné temperování formy po řezání drátem může zlepšit stav povrchového tahového napětí, snížit zbytkové napětí a zvýšit životnost formy.
Koncentrace napětí je hlavní příčinou lomu formy. V rozsahu povoleném výkresovou konstrukcí platí, že čím větší je průměr drátu pro řezání drátu, tím lépe. To nejen pomáhá zlepšit efektivitu zpracování, ale také výrazně zlepšuje rozložení stresu, aby se zabránilo výskytu koncentrace stresu.
Obrábění elektrickým výbojem je druh elektrického korozního obrábění prováděného superpozicí odpařování materiálu, tavení a odpařování obráběcí kapaliny vzniklé během výboje. Problém je v tom, že v důsledku tepla z ohřevu a chlazení působícího na obráběcí kapalinu a elektrochemického působení obráběcí kapaliny se v obráběné části vytváří upravená vrstva, která vytváří napětí a napětí. V případě oleje se atomy uhlíku rozkládají spalováním oleje difundují a nauhličují k obrobku. Když se tepelné namáhání zvýší, poškozená vrstva se stává křehkou a tvrdou a je náchylná k prasklinám. Současně se vytvoří zbytkové napětí a přichytí se k obrobku. To bude mít za následek sníženou únavovou pevnost, zrychlený lom, korozi pod napětím a další jevy. Proto bychom se měli v průběhu procesu zpracování snažit vyhnout výše uvedeným problémům a zlepšit kvalitu zpracování.
3.5 Zlepšit pracovní podmínky a podmínky procesu vytlačování
Pracovní podmínky vytlačovací hubice jsou velmi špatné a pracovní prostředí je také velmi špatné. Zlepšení způsobu a parametrů procesu vytlačování a zlepšení pracovních podmínek a pracovního prostředí jsou proto přínosem pro zlepšení životnosti formy. Proto je před vytlačováním nutné pečlivě formulovat plán vytlačování, vybrat nejlepší systém zařízení a materiálové specifikace, formulovat nejlepší parametry procesu vytlačování (jako je teplota vytlačování, rychlost, koeficient vytlačování a vytlačovací tlak atd.) a zlepšit pracovní prostředí při vytlačování (jako je chlazení vodou nebo chlazení dusíkem, dostatečné mazání atd.), čímž se snižuje pracovní zatížení formy (jako je snížení vytlačovacího tlaku, snížení chladícího tepla a střídavé zatížení atd.), zavést a zlepšit provozní postupy procesu a postupy bezpečného používání.
4 Závěr
S rozvojem trendů hliníkového průmyslu v posledních letech každý hledá lepší vývojové modely, které by zlepšily efektivitu, šetřily náklady a zvýšily výhody. Protlačovací lis je bezesporu důležitým kontrolním uzlem pro výrobu hliníkových profilů.
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují životnost hliníkové vytlačovací matrice. Kromě vnitřních faktorů, jako je konstrukční provedení a pevnost matrice, materiály matrice, technologie studeného a tepelného zpracování a technologie elektrického zpracování, technologie tepelného zpracování a povrchové úpravy, existují proces vytlačování a podmínky použití, údržba a opravy matrice, vytlačování materiálové charakteristiky a tvar produktu, specifikace a vědecké řízení matrice.
Ovlivňující faktory přitom nejsou jediným, ale komplexním vícefaktorovým komplexním problémem, pro zlepšení jeho životnosti je samozřejmě i problém systémový, při samotné výrobě a používání procesu je potřeba optimalizovat návrh, zpracování forem, údržba použití a další hlavní aspekty kontroly a poté zlepšení životnosti formy, snížení výrobních nákladů, zlepšení efektivity výroby.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: 14. srpna 2024
