1. Уводзіны
Форма з'яўляецца ключавым інструментам для экструзіі алюмініевых профіляў. Падчас працэсу экструзіі профіляў форма павінна вытрымліваць высокую тэмпературу, высокі ціск і высокае трэнне. Пры працяглым выкарыстанні гэта прывядзе да зносу формы, пластычнай дэфармацыі і пашкоджання ад стомленасці. У цяжкіх выпадках гэта можа прывесці да разрыву формы.
2. Віды паломак і прычыны з'яўлення цвілі
2.1 Знос
Знос з'яўляецца асноўнай прычынай паломкі экструзійнай формы, што прыводзіць да дэфармацыі алюмініевых профіляў і пагаршэння якасці паверхні. Падчас экструзіі алюмініевыя профілі сутыкаюцца з адкрытай часткай формы праз экструзійны матэрыял пад высокай тэмпературай і высокім ціскам без апрацоўкі змазкай. Адзін бок непасрэдна датыкаецца з плоскасцю стужкі суппорта, а другі бок слізгае, што прыводзіць да вялікага трэння. Паверхня формы і паверхня стужкі суппорта падвяргаюцца зносу і разбурэнню. У той жа час, падчас трэння формы, частка металічнай нарыхтоўкі прыліпае да працоўнай паверхні формы, што змяняе геаметрыю формы і робіць яе немагчымай для выкарыстання. Гэта таксама лічыцца зносам, які выяўляецца ў выглядзе пасівацыі рэжучай кромкі, закруглення краёў, прагінання плоскасці, паверхневых канавок, адслойвання і г.д.
Канкрэтная форма зносу штампа залежыць ад многіх фактараў, такіх як хуткасць працэсу трэння, напрыклад, хімічны склад і механічныя ўласцівасці матэрыялу штампа і апрацоўванай нарыхтоўкі, шурпатасць паверхні штампа і нарыхтоўкі, а таксама ціск, тэмпература і хуткасць падчас працэсу экструзіі. Знос алюмініевай экструзійнай формы ў асноўным з'яўляецца тэрмічным зносам, тэрмічны знос выкліканы трэннем, паверхня металу размякчаецца з-за павышэння тэмпературы і паверхня формы злучаецца. Пасля размякчэння паверхні формы пры высокай тэмпературы яе зносаўстойлівасць значна зніжаецца. У працэсе тэрмічнага зносу тэмпература з'яўляецца асноўным фактарам, які ўплывае на тэрмічны знос. Чым вышэй тэмпература, тым больш сур'ёзны тэрмічны знос.
2.2 Пластычная дэфармацыя
Пластычная дэфармацыя экструзійнай матрицы алюмініевага профілю - гэта працэс дэфармацыі металічнага матэрыялу матрицы.
Паколькі экструзійная матрица падчас працы знаходзіцца ў стане высокай тэмпературы, высокага ціску і высокага трэння з экструдаваным металам на працягу доўгага часу, тэмпература паверхні матрицы павялічваецца і выклікае размякчэнне.
Пры вельмі высокіх нагрузках адбудзецца значная пластычная дэфармацыя, у выніку якой рабочая стужка разбурыцца або набудзе форму эліпса, і форма вырабу зменіцца. Нават калі форма не ўтворыць расколін, яна ўсё роўна выйдзе з ладу, бо нельга гарантаваць дакладнасць памераў алюмініевага профілю.
Акрамя таго, паверхня экструзійнай формы падвяргаецца перападам тэмператур, выкліканым паўторным награваннем і астуджэннем, што стварае чаргуючыяся тэрмічныя напружанні расцяжэння і сціску на паверхні. У той жа час мікраструктура таксама перажывае змены ў рознай ступені. Пад уздзеяннем гэтага сумеснага ўздзеяння адбываецца знос формы і пластычная дэфармацыя паверхні.
2.3 Пашкоджанні ад стомленасці
Пашкоджанне ад тэрмічнай стомленасці таксама з'яўляецца адной з найбольш распаўсюджаных формаў разбурэння формы. Калі нагрэты алюмініевы стрыжань датыкаецца з паверхняй экструзійнай формы, тэмпература паверхні алюмініевага стрыжня павышаецца значна хутчэй, чым унутраная тэмпература, і з-за пашырэння на паверхні ўзнікае сціскальнае напружанне.
Адначасова з павышэннем тэмпературы мяжа цякучасці паверхні формы памяншаецца. Калі павышэнне ціску перавышае мяжу цякучасці паверхні металу пры адпаведнай тэмпературы, на паверхні з'яўляецца пластычная дэфармацыя сціску. Калі профіль пакідае форму, тэмпература паверхні зніжаецца. Але калі тэмпература ўнутры профілю ўсё яшчэ высокая, утвараецца дэфармацыя расцяжэння.
Аналагічна, калі павелічэнне напружання расцяжэння перавышае мяжу цякучасці паверхні профілю, узнікае пластычная дэфармацыя расцяжэння. Калі лакальная дэфармацыя формы перавышае мяжу пругкасці і ўваходзіць у вобласць пластычнай дэфармацыі, паступовае назапашванне невялікіх пластычных дэфармацый можа прывесці да ўтварэння расколін ад стомленасці.
Такім чынам, каб прадухіліць або паменшыць пашкоджанні формы ад стомленасці, неабходна выбраць адпаведныя матэрыялы і прыняць адпаведную сістэму тэрмічнай апрацоўкі. Адначасова варта звярнуць увагу на паляпшэнне ўмоў выкарыстання формы.
2.4 Паломка формы
У рэальных умовах вытворчасці расколіны размеркаваны ў пэўных частках формы. Пасля пэўнага тэрміну службы ўтвараюцца невялікія расколіны, якія паступова пашыраюцца ў глыбіню. Пасля таго, як расколіны пашыраюцца да пэўнага памеру, грузападымальнасць формы значна зніжаецца і прыводзіць да разбурэння. Або мікратрэшчыны ўжо ўтварыліся падчас першапачатковай тэрмічнай апрацоўкі формы, што дазваляе форме лёгка пашырацца і выклікаць раннія расколіны падчас выкарыстання.
Што тычыцца канструкцыі, асноўнымі прычынамі няўдач з'яўляюцца канструкцыя трываласці формы і выбар радыуса закруглення ў пераходзе. Што тычыцца вытворчасці, асноўнымі прычынамі з'яўляюцца папярэдняя праверка матэрыялу і ўвага да шурпатасці паверхні і пашкоджанняў падчас апрацоўкі, а таксама ўплыў тэрмічнай апрацоўкі і якасці апрацоўкі паверхні.
Падчас выкарыстання варта звяртаць увагу на кантроль папярэдняга нагрэву формы, каэфіцыента экструзіі і тэмпературы злітка, а таксама на кантроль хуткасці экструзіі і патоку дэфармацыі металу.
3. Паляпшэнне тэрміну службы цвілі
Пры вытворчасці алюмініевых профіляў выдаткі на прэс-формы складаюць значную частку выдаткаў на вытворчасць профіляў пад ціскам.
Якасць формы таксама непасрэдна ўплывае на якасць прадукту. Паколькі ўмовы працы экструзійнай формы ў вытворчасці профіляў вельмі жорсткія, неабходна строга кантраляваць форму ад праектавання і выбару матэрыялу да канчатковага вырабу формы і наступнага выкарыстання і абслугоўвання.
Асабліва падчас вытворчага працэсу форма павінна мець высокую тэрмічную стабільнасць, тэрмічную стомленасць, тэрмічную зносаўстойлівасць і дастатковую трываласць, каб падоўжыць тэрмін службы формы і знізіць вытворчыя выдаткі.
3.1 Выбар матэрыялаў для прэс-формы
Працэс экструзіі алюмініевых профіляў - гэта працэс апрацоўкі пры высокай тэмпературы і высокай нагрузцы, і алюмініевая экструзійная форма падвяргаецца вельмі жорсткім умовам эксплуатацыі.
Экструзійная форма падвяргаецца ўздзеянню высокіх тэмператур, прычым мясцовая тэмпература паверхні можа дасягаць 600 градусаў Цэльсія. Паверхня экструзійнай формы неаднаразова награваецца і астуджаецца, што выклікае цеплавую стомленасць.
Пры экструзіі алюмініевых сплаваў форма павінна вытрымліваць высокія напружанні сціску, выгібу і зруху, якія выклікаюць адгезійны і абразіўны знос.
У залежнасці ад умоў працы экструзійнай формы можна вызначыць неабходныя ўласцівасці матэрыялу.
Перш за ўсё, матэрыял павінен мець добрыя тэхналагічныя характарыстыкі. Матэрыял павінен лёгка паддавацца плаўленню, коўцы, апрацоўцы і тэрмічнай апрацоўцы. Акрамя таго, матэрыял павінен мець высокую трываласць і цвёрдасць. Экструзійныя формы звычайна працуюць пры высокай тэмпературы і высокім ціску. Пры экструзіі алюмініевых сплаваў трываласць матэрыялу формы на расцяжэнне пры пакаёвай тэмпературы павінна быць больш за 1500 МПа.
Ён павінен мець высокую цеплаўстойлівасць, гэта значыць здольнасць супраціўляцца механічным нагрузкам пры высокіх тэмпературах падчас экструзіі. Ён павінен мець высокія паказчыкі ўдарнай вязкасці і глейкасці разрушэння пры нармальнай і высокай тэмпературы, каб прадухіліць далікатнае разрушэнне формы пад уздзеяннем стрэсавых умоў або ўдарных нагрузак.
Павінна мець высокую зносаўстойлівасць, гэта значыць паверхня павінна мець здольнасць супраціўляцца зносу пры працяглым уздзеянні высокай тэмпературы, высокага ціску і дрэннай змазкі, асабліва пры экструзіі алюмініевых сплаваў, яна павінна мець здольнасць супраціўляцца адгезіі і зносу металу.
Для забеспячэння высокіх і аднастайных механічных уласцівасцей па ўсім папярочным сячэнні інструмента патрабуецца добрая загартоўваемасць.
Высокая цеплаправоднасць патрабуецца для хуткага адводу цяпла ад рабочай паверхні формы для інструмента, каб прадухіліць лакальнае перагаранне або празмерную страту механічнай трываласці экструдаванай дэталі і самой формы.
Ён павінен мець высокую ўстойлівасць да паўторных цыклічных нагрузак, гэта значыць высокую трываласць, каб прадухіліць заўчаснае пашкоджанне ад стомленасці. Ён таксама павінен мець пэўную каразійную ўстойлівасць і добрыя ўласцівасці азоціравання.
3.2 Разумная канструкцыя формы
Разумная канструкцыя формы з'яўляецца важнай часткай падаўжэння тэрміну яе службы. Правільна распрацаваная канструкцыя формы павінна гарантаваць выключэнне магчымасці разрыву пры ўдары і канцэнтрацыі напружанняў пры нармальных умовах эксплуатацыі. Таму пры праектаванні формы старайцеся зрабіць напружанне на кожнай дэталі раўнамерным і звяртайце ўвагу на тое, каб пазбегнуць вострых кутоў, увагнутых кутоў, розніцы ў таўшчыні сценак, плоскіх шырокіх тонкіх участкаў сцен і г.д., каб пазбегнуць празмернай канцэнтрацыі напружанняў. Гэта можа прывесці да дэфармацыі пры тэрмічнай апрацоўцы, расколін і далікатнага разбурэння або ранняга гарачага расколу падчас выкарыстання, у той час як стандартызаваная канструкцыя таксама спрыяе абмену пры захоўванні і абслугоўванні формы.
3.3 Паляпшэнне якасці тэрмічнай апрацоўкі і апрацоўкі паверхні
Тэрмін службы экструзійнай формы ў значнай ступені залежыць ад якасці тэрмічнай апрацоўкі. Таму перадавыя метады і працэсы тэрмічнай апрацоўкі, а таксама апрацоўка загартоўкі і ўмацавання паверхні асабліва важныя для паляпшэння тэрміну службы формы.
Адначасова, працэсы тэрмічнай апрацоўкі і ўмацавання паверхні строга кантралююцца, каб прадухіліць дэфекты тэрмічнай апрацоўкі. Карэкцыя параметраў працэсу загартоўкі і адпачынку, павелічэнне колькасці папярэдняй апрацоўкі, стабілізацыйнай апрацоўкі і адпачынку, увага да кантролю тэмпературы, інтэнсіўнасці нагрэву і астуджэння, выкарыстанне новых асяроддзяў для загартоўкі і вывучэнне новых працэсаў і новага абсталявання, такіх як апрацоўка ўмацавання і загартоўкі, а таксама розныя віды апрацоўкі ўмацавання паверхні, спрыяюць паляпшэнню тэрміну службы формы.
3.4 Паляпшэнне якасці вырабу прэс-формаў
Падчас апрацоўкі прэс-формаў распаўсюджаныя метады апрацоўкі ўключаюць механічную апрацоўку, рэзку дротам, апрацоўку электраэрозіяй і г.д. Механічная апрацоўка з'яўляецца незаменным і важным працэсам у працэсе апрацоўкі прэс-формаў. Яна не толькі змяняе знешні выгляд і памеры прэс-формы, але і непасрэдна ўплывае на якасць профілю і тэрмін службы прэс-формы.
Дротная рэзка адтулін у штампах — шырока распаўсюджаны метад апрацоўкі формаў. Ён павышае эфектыўнасць і дакладнасць апрацоўкі, але таксама стварае некаторыя асаблівыя праблемы. Напрыклад, калі форма, апрацаваная дротам, выкарыстоўваецца непасрэдна для вытворчасці без адпуску, лёгка ўтвараецца шлак, адслойванне і г.д., што скароціць тэрмін службы формы. Такім чынам, дастатковы адпуск формы пасля дроту можа палепшыць стан паверхневых напружанняў пры расцяжэнні, знізіць рэшткавыя напружанні і павялічыць тэрмін службы формы.
Канцэнтрацыя напружанняў з'яўляецца асноўнай прычынай разбурэння формы. У межах, дазволеных чарцяжом, чым большы дыяметр дроту для рэзкі, тым лепш. Гэта не толькі дапамагае павысіць эфектыўнасць апрацоўкі, але і значна паляпшае размеркаванне напружання, каб прадухіліць узнікненне канцэнтрацыі напружанняў.
Электраэрозійная апрацоўка — гэта від электракаразійнай апрацоўкі, які выконваецца шляхам спалучэння выпарэння матэрыялу, плаўлення і выпарэння апрацоўчай вадкасці, што ўтвараецца падчас эрозіі. Праблема заключаецца ў тым, што з-за цяпла награвання і астуджэння, якое ўздзейнічае на апрацоўчую вадкасць, і электрахімічнага дзеяння апрацоўчай вадкасці, у апрацоўванай дэталі ўтвараецца мадыфікаваны пласт, які стварае дэфармацыі і напружанні. У выпадку з алеем атамы вугляроду, якія раскладаюцца ў выніку згарання алею, дыфузіруюць і цэментуюцца да апрацоўванай дэталі. Пры павелічэнні цеплавога напружання пашкоджаны пласт становіцца далікатным і цвёрдым, схільным да расколін. У той жа час утвараюцца рэшткавыя напружанні, якія прымацоўваюцца да апрацоўванай дэталі. Гэта прыводзіць да зніжэння трываласці на стомленасць, паскоранага разбурэння, карозіі пад напружаннем і іншых з'яў. Таму падчас апрацоўкі варта імкнуцца пазбегнуць вышэйзгаданых праблем і палепшыць якасць апрацоўкі.
3.5 Паляпшэнне ўмоў працы і ўмоў экструзійнага працэсу
Умовы працы экструзійнай формы вельмі дрэнныя, а таксама працоўнае асяроддзе вельмі дрэннае. Такім чынам, паляпшэнне метаду экструзійнага працэсу і параметраў працэсу, а таксама паляпшэнне ўмоў працы і працоўнага асяроддзя спрыяюць падаўжэнню тэрміну службы формы. Таму перад экструзіяй неабходна старанна распрацаваць план экструзіі, выбраць найлепшую сістэму абсталявання і спецыфікацыі матэрыялаў, распрацаваць найлепшыя параметры працэсу экструзіі (напрыклад, тэмпературу экструзіі, хуткасць, каэфіцыент экструзіі і ціск экструзіі і г.д.) і палепшыць працоўнае асяроддзе падчас экструзіі (напрыклад, вадзяное або азотнае астуджэнне, дастатковая змазка і г.д.), тым самым зніжаючы працоўную нагрузку на форму (напрыклад, зніжэнне ціску экструзіі, зніжэнне тэмпературы астуджэння і пераменнай нагрузкі і г.д.), усталяваць і ўдасканаліць працэдуры эксплуатацыі працэсу і працэдуры бяспечнага выкарыстання.
4 Выснова
З развіццём тэндэнцый алюмініевай прамысловасці ў апошнія гады ўсе шукаюць лепшыя мадэлі распрацоўкі для павышэння эфектыўнасці, эканоміі выдаткаў і павелічэння выгады. Экструзійная матрица, несумненна, з'яўляецца важным вузлом кіравання для вытворчасці алюмініевых профіляў.
На тэрмін службы алюмініевай экструзійнай формы ўплывае мноства фактараў. Акрамя ўнутраных фактараў, такіх як канструкцыя і трываласць формы, матэрыялы формы, халодная і тэрмічная апрацоўка, а таксама тэхналогіі электрычнай апрацоўкі, тэхналогіі тэрмічнай апрацоўкі і апрацоўкі паверхні, існуюць працэс экструзіі і ўмовы выкарыстання, абслугоўванне і рамонт формы, характарыстыкі і форма матэрыялу экструзійнага прадукту, спецыфікацыі і навуковае кіраванне формай.
У той жа час фактары ўплыву не з'яўляюцца адзінай, а складанай шматфактарнай комплекснай праблемай, паляпшэнне тэрміну службы, вядома, таксама з'яўляецца сістэмнай праблемай. У рэальным вытворчасці і выкарыстанні працэсу неабходна аптымізаваць канструкцыю, апрацоўку формы, выкарыстанне, тэхнічнае абслугоўванне і іншыя асноўныя аспекты кіравання, а затым палепшыць тэрмін службы формы, знізіць вытворчыя выдаткі і павысіць эфектыўнасць вытворчасці.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 14 жніўня 2024 г.
