1. Introdución
O molde é unha ferramenta clave para a extrusión de perfiles de aluminio. Durante o proceso de extrusión do perfil, o molde debe soportar altas temperaturas, alta presión e alta fricción. Durante o uso a longo prazo, causará desgaste do molde, deformación plástica e danos por fatiga. En casos graves, pode causar roturas de moldes.
2. Formas de avaría e causas dos mofos
2.1 Fallo de desgaste
O desgaste é a principal forma que leva á falla da matriz de extrusión, o que fará que o tamaño dos perfís de aluminio estea fóra de orde e que a calidade da superficie diminúa. Durante a extrusión, os perfís de aluminio atópanse coa parte aberta da cavidade do molde a través do material de extrusión a alta temperatura e alta presión sen procesamento de lubricación. Un lado entra directamente en contacto co plano da tira da pinza, e o outro lado deslízase, o que resulta nunha gran fricción. A superficie da cavidade e a superficie da correa da pinza están sometidas a desgaste e fallo. Ao mesmo tempo, durante o proceso de fricción do molde, un pouco de metal de palanquilla adhírese á superficie de traballo do molde, o que fai que a xeometría do molde cambie e non se poida usar, e tamén se considera un fallo de desgaste, que é expresado en forma de pasivación do filo cortante, bordos redondeados, afundimento plano, sucos superficiais, pelado, etc.
A forma específica de desgaste da matriz está relacionada con moitos factores, como a velocidade do proceso de fricción, como a composición química e as propiedades mecánicas do material da matriz e do tocho procesado, a rugosidade da superficie da matriz e do tocho e a presión, temperatura e velocidade durante o proceso de extrusión. O desgaste do molde de extrusión de aluminio é principalmente un desgaste térmico, o desgaste térmico é causado pola fricción, o reblandecemento da superficie do metal debido ao aumento da temperatura e a superficie da cavidade do molde entrelazada. Despois de que a superficie da cavidade do molde se suavize a alta temperatura, a súa resistencia ao desgaste redúcese moito. No proceso de desgaste térmico, a temperatura é o principal factor que afecta o desgaste térmico. Canto maior sexa a temperatura, máis grave será o desgaste térmico.
2.2 Deformación plástica
A deformación plástica da matriz de extrusión de perfil de aluminio é o proceso de obtención do material metálico da matriz.
Dado que a matriz de extrusión está nun estado de alta temperatura, alta presión e alta fricción co metal extruído durante moito tempo cando está a traballar, a temperatura da superficie da matriz aumenta e provoca o reblandecemento.
En condicións de carga moi elevadas, producirase unha gran cantidade de deformación plástica, facendo que o cinto de traballo colapse ou cree unha elipse e a forma do produto producido cambiará. Aínda que o molde non produza rachaduras, fallará porque non se pode garantir a precisión dimensional do perfil de aluminio.
Ademais, a superficie da matriz de extrusión está suxeita a diferenzas de temperatura causadas polo quecemento e arrefriamento repetidos, o que produce tensións térmicas alternas de tensión e compresión na superficie. Ao mesmo tempo, a microestrutura tamén sofre transformacións en diversos graos. Baixo este efecto combinado, producirase o desgaste do molde e a deformación plástica da superficie.
2.3 Danos por fatiga
O dano por fatiga térmica tamén é unha das formas máis comúns de falla do molde. Cando a varilla de aluminio quente entra en contacto coa superficie da matriz de extrusión, a temperatura da superficie da varilla de aluminio aumenta moito máis rápido que a temperatura interna e xérase tensión de compresión na superficie debido á expansión.
Ao mesmo tempo, o límite de fluencia da superficie do molde diminúe debido ao aumento da temperatura. Cando o aumento da presión supera o límite de fluencia do metal superficial á temperatura correspondente, aparece unha tensión de compresión plástica na superficie. Cando o perfil sae do molde, a temperatura da superficie diminúe. Pero cando a temperatura dentro do perfil aínda é alta, formarase unha tensión de tracción.
Do mesmo xeito, cando o aumento da tensión de tracción supera o límite de fluencia da superficie do perfil, producirase unha tensión de tracción plástica. Cando a tensión local do molde supera o límite elástico e entra na rexión de tensión plástica, a acumulación gradual de pequenas tensións plásticas pode formar gretas de fatiga.
Polo tanto, para previr ou reducir o dano por fatiga do molde, débense seleccionar materiais adecuados e adoptar un sistema de tratamento térmico adecuado. Ao mesmo tempo, débese prestar atención a mellorar o ambiente de uso do molde.
2.4 Rotura de moldes
Na produción real, as gretas distribúense en certas partes do molde. Despois dun determinado período de servizo, xéranse pequenas fendas que se expanden gradualmente en profundidade. Despois de que as fendas se expandan ata un determinado tamaño, a capacidade de carga do molde debilitarase gravemente e causará fracturas. Ou xa se produciron microgrietas durante o tratamento térmico orixinal e o procesamento do molde, o que facilita que o molde se expanda e provoque gretas precoces durante o uso.
En termos de deseño, as principais razóns do fallo son o deseño da resistencia do molde e a selección do raio do filete na transición. En termos de fabricación, os principais motivos son a inspección previa do material e a atención á rugosidade da superficie e os danos durante o procesamento, así como o impacto do tratamento térmico e da calidade do tratamento superficial.
Durante o uso, débese prestar atención ao control do prequecemento do molde, a relación de extrusión e a temperatura do lingote, así como ao control da velocidade de extrusión e do fluxo de deformación do metal.
3. Mellora da vida útil do molde
Na produción de perfís de aluminio, os custos de moldes representan unha gran proporción dos custos de produción de extrusión de perfís.
A calidade do molde tamén afecta directamente á calidade do produto. Dado que as condicións de traballo do molde de extrusión na produción de extrusión de perfiles son moi duras, é necesario controlar rigorosamente o molde desde o deseño e a selección do material ata a produción final do molde e o seu posterior uso e mantemento.
Especialmente durante o proceso de produción, o molde debe ter unha alta estabilidade térmica, fatiga térmica, resistencia ao desgaste térmico e tenacidade suficiente para prolongar a vida útil do molde e reducir os custos de produción.
3.1 Selección dos materiais do molde
O proceso de extrusión dos perfís de aluminio é un proceso de procesamento de alta temperatura e alta carga, e a matriz de extrusión de aluminio está sometida a condicións de uso moi duras.
A matriz de extrusión está sometida a altas temperaturas e a temperatura da superficie local pode alcanzar os 600 graos centígrados. A superficie da matriz de extrusión quéntase e arrefríase repetidamente, causando fatiga térmica.
Ao extruir aliaxes de aluminio, o molde debe soportar altas tensións de compresión, flexión e cizallamento, o que provocará desgaste do adhesivo e desgaste abrasivo.
Dependendo das condicións de traballo da matriz de extrusión, pódense determinar as propiedades necesarias do material.
En primeiro lugar, o material debe ter un bo rendemento do proceso. O material debe ser fácil de fundir, forxar, procesar e tratar térmicamente. Ademais, o material debe ter alta resistencia e alta dureza. As matrices de extrusión xeralmente funcionan a alta temperatura e alta presión. Ao extruir aliaxes de aluminio, a resistencia á tracción do material da matriz a temperatura ambiente debe ser superior a 1500 MPa.
Debe ter unha alta resistencia á calor, é dicir, a capacidade de resistir a carga mecánica a altas temperaturas durante a extrusión. Debe ter altos valores de tenacidade ao impacto e resistencia á fractura a temperatura normal e alta temperatura, para evitar que o molde se rompa fráxil en condicións de tensión ou cargas de impacto.
Debe ter unha alta resistencia ao desgaste, é dicir, a superficie ten a capacidade de resistir o desgaste baixo altas temperaturas a longo prazo, alta presión e mala lubricación, especialmente ao extruir aliaxes de aluminio, ten a capacidade de resistir a adhesión e o desgaste do metal.
Requírese unha boa temperabilidade para garantir unhas propiedades mecánicas elevadas e uniformes en toda a sección transversal da ferramenta.
Requírese unha alta condutividade térmica para disipar rapidamente a calor da superficie de traballo do molde da ferramenta para evitar a queima local ou a perda excesiva de resistencia mecánica da peza de traballo extruída e do propio molde.
Debe ter unha forte resistencia ao estrés cíclico repetido, é dicir, require unha alta resistencia duradeira para evitar danos por fatiga prematura. Tamén ten que ter certa resistencia á corrosión e boas propiedades de nitradabilidade.
3.2 Deseño razoable do molde
O deseño razoable do molde é unha parte importante para prolongar a súa vida útil. Unha estrutura de molde deseñada correctamente debe garantir que non haxa posibilidade de rotura por impacto e concentración de tensión en condicións normais de uso. Polo tanto, ao deseñar o molde, intente que o estrés en cada parte sexa uniforme e preste atención a evitar cantos afiados, esquinas cóncavas, diferenzas de grosor de parede, sección de parede fina e plana, etc., para evitar unha concentración excesiva de estrés. Entón, provoca deformación do tratamento térmico, rachaduras e fracturas fráxiles ou rachaduras precoces en quente durante o uso, mentres que o deseño estandarizado tamén favorece o intercambio de almacenamento e mantemento do molde.
3.3 Mellorar a calidade do tratamento térmico e do tratamento superficial
A vida útil da matriz de extrusión depende en gran medida da calidade do tratamento térmico. Polo tanto, os métodos avanzados de tratamento térmico e os procesos de tratamento térmico, así como os tratamentos de endurecemento e reforzo da superficie son particularmente importantes para mellorar a vida útil do molde.
Ao mesmo tempo, os procesos de tratamento térmico e de reforzo da superficie están controlados rigorosamente para evitar defectos de tratamento térmico. Axustar os parámetros do proceso de temple e revenido, aumentar o número de pretratamentos, tratamentos de estabilización e revenido, prestando atención ao control da temperatura, a intensidade do quecemento e arrefriamento, utilizando novos medios de enfriamento e estudando novos procesos e novos equipos, como o tratamento de fortalecemento e endurecemento e varios reforzos de superficie. tratamento, son propicios para mellorar a vida útil do molde.
3.4 Mellorar a calidade da fabricación de moldes
Durante o procesamento de moldes, os métodos de procesamento comúns inclúen o procesamento mecánico, o corte de fíos, o procesamento de descargas eléctricas, etc. O procesamento mecánico é un proceso indispensable e importante no proceso de procesamento de moldes. Non só cambia o tamaño do aspecto do molde, senón que tamén afecta directamente a calidade do perfil e a vida útil do molde.
O corte de fío dos buratos de matriz é un método de proceso moi utilizado no procesamento de moldes. Mellora a eficiencia e a precisión do procesamento, pero tamén trae algúns problemas especiais. Por exemplo, se un molde procesado mediante corte de fío se usa directamente para a produción sen temperar, ocorrerá facilmente escoria, pelado, etc., o que reducirá a vida útil do molde. Polo tanto, un temperado suficiente do molde despois do corte do fío pode mellorar o estado de tensión superficial, reducir a tensión residual e aumentar a vida útil do molde.
A concentración de estrés é a principal causa da fractura do mofo. Dentro do alcance permitido polo deseño do deseño, canto maior sexa o diámetro do fío de corte de fío, mellor. Isto non só axuda a mellorar a eficiencia do procesamento, senón que tamén mellora moito a distribución do estrés para evitar a aparición de concentración de estrés.
O mecanizado de descarga eléctrica é un tipo de mecanizado de corrosión eléctrica que se realiza pola superposición da vaporización do material, a fusión e a evaporación do fluído de mecanizado producido durante a descarga. O problema é que debido á calor de quecemento e arrefriamento que actúa sobre o fluído de mecanizado e á acción electroquímica do fluído de mecanizado, fórmase unha capa modificada na peza de mecanizado para producir tensión e tensión. No caso do petróleo, os átomos de carbono descompostos debido á combustión do aceite difunden e cementan á peza de traballo. Cando o estrés térmico aumenta, a capa deteriorada vólvese fráxil e dura e é propensa a fisuras. Ao mesmo tempo, fórmase tensión residual e únese á peza de traballo. Isto producirá unha redución da resistencia á fatiga, unha fractura acelerada, corrosión por tensión e outros fenómenos. Polo tanto, durante o proceso de procesamento, debemos tratar de evitar os problemas anteriores e mellorar a calidade do procesamento.
3.5 Mellorar as condicións de traballo e as condicións do proceso de extrusión
As condicións de traballo da matriz de extrusión son moi pobres e o ambiente de traballo tamén é moi malo. Polo tanto, mellorar o método do proceso de extrusión e os parámetros do proceso e mellorar as condicións de traballo e o ambiente de traballo son beneficiosos para mellorar a vida útil da matriz. Polo tanto, antes da extrusión, é necesario formular coidadosamente o plan de extrusión, seleccionar o mellor sistema de equipos e especificacións de materiais, formular os mellores parámetros do proceso de extrusión (como a temperatura de extrusión, a velocidade, o coeficiente de extrusión e a presión de extrusión, etc.) e mellorar o ambiente de traballo durante a extrusión (como refrixeración por auga ou nitróxeno, lubricación suficiente, etc.), reducindo así a carga de traballo do molde (como reducir a presión de extrusión, reducir a calor fría e a carga alterna, etc.), establecer e mellorar o procedementos operativos do proceso e procedementos de uso seguro.
4 Conclusión
Co desenvolvemento das tendencias da industria do aluminio, nos últimos anos todos buscan mellores modelos de desenvolvemento para mellorar a eficiencia, aforrar custos e aumentar os beneficios. A matriz de extrusión é, sen dúbida, un nodo de control importante para a produción de perfís de aluminio.
Hai moitos factores que afectan a vida útil da matriz de extrusión de aluminio. Ademais dos factores internos, como o deseño estrutural e a resistencia da matriz, os materiais de matriz, o procesamento en frío e térmico e a tecnoloxía de procesamento eléctrico, o tratamento térmico e a tecnoloxía de tratamento de superficie, hai condicións de proceso e uso de extrusión, mantemento e reparación de matrices, extrusión. características do material do produto e forma, especificacións e xestión científica da matriz.
Ao mesmo tempo, os factores que inflúen non son un único, senón un complexo problema global multifactorial, para mellorar a súa vida, por suposto, tamén é un problema sistémico, na produción e uso real do proceso, é necesario optimizar o deseño, procesamento de moldes, mantemento de uso e outros aspectos principais de control, e despois mellorar a vida útil do molde, reducir os custos de produción, mellorar a eficiencia da produción.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 14-Ago-2024
