1. Introducció
El motlle és una eina clau per a l'extrusió de perfils d'alumini. Durant el procés d'extrusió del perfil, el motlle ha de suportar alta temperatura, alta pressió i alta fricció. Durant l'ús a llarg termini, provocarà desgast del motlle, deformació plàstica i danys per fatiga. En casos greus, pot provocar trencaments de motlles.
2. Formes de falla i causes de motlles
2.1 Falla de desgast
El desgast és la forma principal que condueix a la fallada de la matriu d'extrusió, la qual cosa farà que la mida dels perfils d'alumini estigui fora de servei i la qualitat de la superfície disminueixi. Durant l'extrusió, els perfils d'alumini es troben amb la part oberta de la cavitat del motlle a través del material d'extrusió a alta temperatura i alta pressió sense processament de lubricació. Un costat entra directament en contacte amb el pla de la tira de la pinça i l'altre costat llisca, donant lloc a una gran fricció. La superfície de la cavitat i la superfície del cinturó de la pinça estan sotmeses a desgast i fallada. Al mateix temps, durant el procés de fricció del motlle, s'adhereix una mica de metall billet a la superfície de treball del motlle, la qual cosa fa que la geometria del motlle canviï i no es pugui utilitzar, i també es considera una fallada de desgast, que és expressat en forma de passivació de la vora de tall, vores arrodonides, enfonsament pla, solcs superficials, pelat, etc.
La forma específica de desgast de la matriu està relacionada amb molts factors, com ara la velocitat del procés de fricció, com la composició química i les propietats mecàniques del material de la matriu i la palangana processada, la rugositat superficial de la matriu i la palangana, i la pressió, temperatura i velocitat durant el procés d'extrusió. El desgast del motlle d'extrusió d'alumini és principalment un desgast tèrmic, el desgast tèrmic és causat per la fricció, la suavització de la superfície metàl·lica a causa de l'augment de la temperatura i l'enclavament de la superfície de la cavitat del motlle. Després que la superfície de la cavitat del motlle s'estova a alta temperatura, la seva resistència al desgast es redueix molt. En el procés de desgast tèrmic, la temperatura és el principal factor que afecta el desgast tèrmic. Com més alta sigui la temperatura, més greu serà el desgast tèrmic.
2.2 Deformació plàstica
La deformació plàstica de la matriu d'extrusió de perfil d'alumini és el procés de rendiment del material metàl·lic de la matriu.
Com que la matriu d'extrusió es troba en un estat d'alta temperatura, alta pressió i alta fricció amb el metall extruït durant molt de temps quan funciona, la temperatura superficial de la matriu augmenta i provoca un suavització.
En condicions de càrrega molt elevada, es produirà una gran quantitat de deformació plàstica, provocant que el cinturó de treball es col·lapsi o creï una el·lipse i la forma del producte produït canviarà. Fins i tot si el motlle no produeix esquerdes, fallarà perquè no es pot garantir la precisió dimensional del perfil d'alumini.
A més, la superfície de la matriu d'extrusió està subjecta a diferències de temperatura causades per l'escalfament i el refredament repetits, que produeixen tensions tèrmiques alternes de tensió i compressió a la superfície. Al mateix temps, la microestructura també experimenta transformacions en diferents graus. Sota aquest efecte combinat, es produirà un desgast del motlle i una deformació plàstica superficial.
2.3 Danys per fatiga
El dany per fatiga tèrmica també és una de les formes més comunes de fallada del motlle. Quan la vareta d'alumini escalfada entra en contacte amb la superfície de la matriu d'extrusió, la temperatura de la superfície de la vareta d'alumini augmenta molt més ràpidament que la temperatura interna i es genera estrès de compressió a la superfície a causa de l'expansió.
Al mateix temps, la resistència a la fluència de la superfície del motlle disminueix a causa de l'augment de la temperatura. Quan l'augment de pressió supera el límit elàstic del metall superficial a la temperatura corresponent, apareix una tensió de compressió plàstica a la superfície. Quan el perfil surt del motlle, la temperatura superficial disminueix. Però quan la temperatura dins del perfil encara és alta, es formarà una tensió de tracció.
De la mateixa manera, quan l'augment de la tensió de tracció supera la resistència a la fluència de la superfície del perfil, es produirà una tensió de tracció plàstica. Quan la tensió local del motlle supera el límit elàstic i entra a la regió de tensió plàstica, l'acumulació gradual de petites soques de plàstic pot formar esquerdes de fatiga.
Per tant, per evitar o reduir els danys per fatiga del motlle, s'han de seleccionar els materials adequats i s'ha d'adoptar un sistema de tractament tèrmic adequat. Al mateix temps, s'ha de prestar atenció a la millora de l'entorn d'ús del motlle.
2.4 Trencament del motlle
En la producció real, les esquerdes es distribueixen en determinades parts del motlle. Després d'un determinat període de servei, es generen petites esquerdes que s'amplien gradualment en profunditat. Després que les esquerdes s'expandeixin a una mida determinada, la capacitat de càrrega del motlle es veurà molt debilitada i provocarà fractures. O ja s'han produït microesquerdes durant el tractament tèrmic original i el processament del motlle, facilitant l'expansió del motlle i provocar esquerdes primerenques durant l'ús.
Pel que fa al disseny, els principals motius de fallada són el disseny de la resistència del motlle i la selecció del radi del filet a la transició. Pel que fa a la fabricació, els motius principals són la inspecció prèvia del material i l'atenció a la rugositat de la superfície i els danys durant el processament, així com l'impacte del tractament tèrmic i la qualitat del tractament superficial.
Durant l'ús, s'ha de prestar atenció al control del preescalfament del motlle, la relació d'extrusió i la temperatura del lingot, així com el control de la velocitat d'extrusió i el flux de deformació del metall.
3. Millora de la vida del motlle
En la producció de perfils d'alumini, els costos del motlle representen una gran part dels costos de producció d'extrusió de perfils.
La qualitat del motlle també afecta directament la qualitat del producte. Atès que les condicions de treball del motlle d'extrusió en la producció d'extrusió de perfils són molt dures, és necessari controlar estrictament el motlle des del disseny i la selecció del material fins a la producció final del motlle i el seu posterior ús i manteniment.
Especialment durant el procés de producció, el motlle ha de tenir una alta estabilitat tèrmica, fatiga tèrmica, resistència al desgast tèrmic i una tenacitat suficient per allargar la vida útil del motlle i reduir els costos de producció.
3.1 Selecció dels materials del motlle
El procés d'extrusió dels perfils d'alumini és un procés de processament d'alta temperatura i alta càrrega, i la matriu d'extrusió d'alumini està sotmesa a condicions d'ús molt dures.
La matriu d'extrusió està sotmesa a altes temperatures i la temperatura de la superfície local pot arribar als 600 graus centígrads. La superfície de la matriu d'extrusió s'escalfa i es refreda repetidament, provocant fatiga tèrmica.
Quan s'extrudeix aliatges d'alumini, el motlle ha de suportar altes tensions de compressió, flexió i cisalla, que provocaran un desgast de l'adhesiu i un desgast abrasiu.
Depenent de les condicions de treball de la matriu d'extrusió, es poden determinar les propietats necessàries del material.
En primer lloc, el material ha de tenir un bon rendiment del procés. El material ha de ser fàcil de fondre, forjar, processar i tractar tèrmicament. A més, el material ha de tenir una alta resistència i una gran duresa. Les matrius d'extrusió generalment funcionen a alta temperatura i alta pressió. Quan s'extrudeix aliatges d'alumini, la resistència a la tracció del material de la matriu a temperatura ambient ha de ser superior a 1500 MPa.
Ha de tenir una alta resistència a la calor, és a dir, la capacitat de resistir la càrrega mecànica a altes temperatures durant l'extrusió. Ha de tenir alts valors de tenacitat a l'impacte i a la fractura a temperatura normal i alta temperatura, per evitar que el motlle es fracturi fràgil en condicions d'estrès o càrregues d'impacte.
Ha de tenir una alta resistència al desgast, és a dir, la superfície té la capacitat de resistir el desgast a llarg termini a alta temperatura, alta pressió i mala lubricació, especialment quan s'extrudeix aliatges d'alumini, té la capacitat de resistir l'adhesió i el desgast del metall.
Es requereix una bona tempabilitat per garantir propietats mecàniques elevades i uniformes en tota la secció transversal de l'eina.
Es requereix una alta conductivitat tèrmica per dissipar ràpidament la calor de la superfície de treball del motlle de l'eina per evitar la sobrecombustió local o la pèrdua excessiva de resistència mecànica de la peça de treball extruïda i del propi motlle.
Ha de tenir una forta resistència a l'estrès cíclic repetit, és a dir, requereix una gran resistència duradora per evitar danys prematurs per fatiga. També ha de tenir una certa resistència a la corrosió i bones propietats de nitrabilitat.
3.2 Disseny raonable del motlle
El disseny raonable del motlle és una part important per allargar la seva vida útil. Una estructura de motlle dissenyada correctament ha d'assegurar que no hi ha possibilitat de trencament per impacte i concentració de tensió en condicions normals d'ús. Per tant, quan dissenyeu el motlle, intenteu que l'estrès a cada part sigui uniforme i presteu atenció a evitar les cantonades afilades, les cantonades còncaves, la diferència de gruix de la paret, la secció plana de paret fina, etc., per evitar una concentració excessiva d'estrès. Aleshores, provoca deformació del tractament tèrmic, esquerdes i fractures fràgils o esquerdes calentes primerenques durant l'ús, mentre que el disseny estandarditzat també afavoreix l'intercanvi d'emmagatzematge i manteniment del motlle.
3.3 Millorar la qualitat del tractament tèrmic i del tractament superficial
La vida útil de la matriu d'extrusió depèn en gran mesura de la qualitat del tractament tèrmic. Per tant, els mètodes avançats de tractament tèrmic i els processos de tractament tèrmic, així com els tractaments d'enduriment i enfortiment de superfícies són especialment importants per millorar la vida útil del motlle.
Al mateix temps, els processos de tractament tèrmic i d'enfortiment de superfícies es controlen estrictament per evitar defectes de tractament tèrmic. Ajust dels paràmetres del procés de trempat i trempat, augmentant el nombre de pretractaments, tractaments d'estabilització i tremp, prestant atenció al control de la temperatura, la intensitat de l'escalfament i el refredament, utilitzant nous mitjans de trempat i estudiant nous processos i nous equips com ara tractament d'enfortiment i enduriment i diversos reforços superficials. tractament, afavoreixen la millora de la vida útil del motlle.
3.4 Millorar la qualitat de la fabricació de motlles
Durant el processament de motlles, els mètodes de processament habituals inclouen el processament mecànic, el tall de filferro, el processament de descàrregues elèctriques, etc. El processament mecànic és un procés indispensable i important en el procés de processament de motlles. No només canvia la mida de l'aspecte del motlle, sinó que també afecta directament la qualitat del perfil i la vida útil del motlle.
El tall de filferro dels forats de matriu és un mètode de procés àmpliament utilitzat en el processament de motlles. Millora l'eficiència del processament i la precisió del processament, però també comporta alguns problemes especials. Per exemple, si un motlle processat per tall de filferro s'utilitza directament per a la producció sense temperar, es produirà fàcilment escòria, pelat, etc., cosa que reduirà la vida útil del motlle. Per tant, un temperat suficient del motlle després del tall de filferro pot millorar l'estat d'estrès de tracció superficial, reduir l'estrès residual i augmentar la vida útil del motlle.
La concentració d'estrès és la principal causa de fractura del motlle. Dins de l'abast que permet el disseny del dibuix, com més gran sigui el diàmetre del cable de tall de filferro, millor. Això no només ajuda a millorar l'eficiència del processament, sinó que també millora molt la distribució de l'estrès per evitar que es produeixi concentració d'estrès.
El mecanitzat per descàrrega elèctrica és un tipus de mecanitzat per corrosió elèctrica realitzat per la superposició de la vaporització del material, la fusió i l'evaporació del fluid de mecanitzat produït durant la descàrrega. El problema és que a causa de la calor d'escalfament i refrigeració que actua sobre el fluid de mecanitzat i de l'acció electroquímica del fluid de mecanitzat, es forma una capa modificada a la peça de mecanitzat per produir tensió i tensió. En el cas del petroli, els àtoms de carboni es descomponen a causa de la combustió de l'oli es difonen i carburen a la peça de treball. Quan augmenta l'estrès tèrmic, la capa deteriorada es torna fràgil i dura i és propensa a esquerdes. Al mateix temps, es forma una tensió residual i s'uneix a la peça de treball. Això donarà lloc a una resistència a la fatiga reduïda, una fractura accelerada, corrosió per estrès i altres fenòmens. Per tant, durant el procés de processament, hem d'intentar evitar els problemes anteriors i millorar la qualitat del processament.
3.5 Millorar les condicions de treball i les condicions del procés d'extrusió
Les condicions de treball de la matriu d'extrusió són molt pobres i l'entorn de treball també és molt dolent. Per tant, millorar el mètode del procés d'extrusió i els paràmetres del procés, i millorar les condicions de treball i l'entorn de treball són beneficiosos per millorar la vida útil de la matriu. Per tant, abans de l'extrusió, cal formular acuradament el pla d'extrusió, seleccionar el millor sistema d'equips i les especificacions del material, formular els millors paràmetres del procés d'extrusió (com ara la temperatura d'extrusió, la velocitat, el coeficient d'extrusió i la pressió d'extrusió, etc.) i millorar la entorn de treball durant l'extrusió (com ara refrigeració per aigua o refrigeració amb nitrogen, lubricació suficient, etc.), reduint així la càrrega de treball del motlle (com reduir l'extrusió). pressió, reducció de la calor freda i càrrega alterna, etc.), establir i millorar els procediments operatius del procés i els procediments d'ús segur.
4 Conclusió
Amb el desenvolupament de les tendències de la indústria de l'alumini, en els últims anys tothom està buscant millors models de desenvolupament per millorar l'eficiència, estalviar costos i augmentar els beneficis. La matriu d'extrusió és sens dubte un node de control important per a la producció de perfils d'alumini.
Hi ha molts factors que afecten la vida útil de la matriu d'extrusió d'alumini. A més dels factors interns, com ara el disseny estructural i la resistència de la matriu, els materials de la matriu, el processament tèrmic i en fred i la tecnologia de processament elèctric, el tractament tèrmic i la tecnologia de tractament de superfícies, hi ha condicions de procés i ús d'extrusió, manteniment i reparació de matrius, extrusió. característiques i forma del material del producte, especificacions i gestió científica de la matriu.
Al mateix temps, els factors que influeixen no són un únic, sinó un complex problema global multifactorial, per millorar la seva vida, per descomptat, també és un problema sistèmic, en la producció i ús reals del procés, cal optimitzar el disseny, processament de motlles, manteniment de l'ús i altres aspectes principals del control, i després millorar la vida útil del motlle, reduir els costos de producció, millorar l'eficiència de la producció.
Editat per May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicació: 14-agost-2024
