1. Introducere
Matrița este un instrument cheie pentru extrudarea profilului de aluminiu. În timpul procesului de extrudare a profilului, matrița trebuie să reziste la temperaturi ridicate, presiune ridicată și frecare ridicată. În timpul utilizării pe termen lung, va cauza uzura mucegaiului, deformarea plastică și deteriorarea prin oboseală. În cazuri severe, poate provoca rupturi de mucegai.
2. Forme de defecțiune și cauze ale mucegaiurilor
2.1 Defecțiune la uzură
Uzura este forma principală care duce la eșecul matriței de extrudare, ceea ce va duce la defecțiunea dimensiunii profilelor de aluminiu și la scăderea calității suprafeței. În timpul extrudarii, profilele de aluminiu întâlnesc partea deschisă a cavității matriței prin materialul de extrudare la temperatură ridicată și presiune înaltă fără procesare de lubrifiere. O parte intră direct în contact cu planul benzii etrierului, iar cealaltă parte alunecă, rezultând o frecare mare. Suprafața cavității și suprafața curelei etrierului sunt supuse uzurii și defecțiunilor. În același timp, în timpul procesului de frecare a matriței, o parte din metal din țagle este lipită de suprafața de lucru a matriței, ceea ce face ca geometria matriței să se schimbe și nu poate fi utilizată și este, de asemenea, considerată o defecțiune de uzură, ceea ce este exprimată sub formă de pasivizare a tăișului, muchii rotunjite, scufundare plană, caneluri de suprafață, decojire etc.
Forma specifică de uzură a matriței este legată de mulți factori, cum ar fi viteza procesului de frecare, cum ar fi compoziția chimică și proprietățile mecanice ale materialului matriței și țaglei prelucrate, rugozitatea suprafeței matriței și țaglei și presiunea, temperatura și viteza în timpul procesului de extrudare. Uzura matriței de extrudare a aluminiului este în principal uzură termică, uzura termică este cauzată de frecare, suprafața metalului se înmoaie din cauza creșterii temperaturii și suprafața cavității matriței se interconectează. După ce suprafața cavității matriței este înmuiată la temperatură ridicată, rezistența sa la uzură este mult redusă. În procesul de uzură termică, temperatura este principalul factor care afectează uzura termică. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât uzura termică este mai gravă.
2.2 Deformare plastică
Deformarea plastică a matriței de extrudare a profilului de aluminiu este procesul de cedare a materialului metalic al matriței.
Deoarece matrița de extrudare se află într-o stare de temperatură ridicată, presiune ridicată și frecare mare cu metalul extrudat pentru o lungă perioadă de timp când funcționează, temperatura suprafeței matriței crește și provoacă înmuiere.
În condiții de încărcare foarte mare, va apărea o cantitate mare de deformare plastică, determinând prăbușirea benzii de lucru sau crearea unei elipse, iar forma produsului produs se va schimba. Chiar dacă matrița nu produce fisuri, aceasta va eșua deoarece acuratețea dimensională a profilului de aluminiu nu poate fi garantată.
În plus, suprafața matriței de extrudare este supusă diferențelor de temperatură cauzate de încălzirea și răcirea repetată, care produce tensiuni termice alternative de tensiune și compresie pe suprafață. În același timp, microstructura suferă și transformări în diferite grade. Sub acest efect combinat, se va produce uzura mucegaiului și deformarea plastică a suprafeței.
2.3 Daune cauzate de oboseală
Deteriorarea prin oboseală termică este, de asemenea, una dintre cele mai comune forme de defecțiune a mucegaiului. Când tija de aluminiu încălzită intră în contact cu suprafața matriței de extrudare, temperatura de suprafață a tijei de aluminiu crește mult mai repede decât temperatura internă și se generează stres de compresiune pe suprafață din cauza expansiunii.
În același timp, limita de curgere a suprafeței matriței scade din cauza creșterii temperaturii. Când creșterea presiunii depășește limita de curgere a metalului de suprafață la temperatura corespunzătoare, pe suprafață apare o tensiune de compresie plastică. Când profilul părăsește matrița, temperatura suprafeței scade. Dar când temperatura din interiorul profilului este încă ridicată, se va forma o tensiune de tracțiune.
În mod similar, atunci când creșterea tensiunii la tracțiune depășește limita de curgere a suprafeței profilului, va apărea deformarea la tracțiune din plastic. Când deformarea locală a matriței depășește limita elastică și intră în regiunea de deformare a plasticului, acumularea treptată a deformațiilor mici din plastic poate forma fisuri de oboseală.
Prin urmare, pentru a preveni sau a reduce deteriorarea prin oboseală a matriței, trebuie selectate materiale adecvate și trebuie adoptat un sistem adecvat de tratament termic. În același timp, trebuie acordată atenție îmbunătățirii mediului de utilizare a matriței.
2.4 Ruperea mucegaiului
În producția efectivă, fisurile sunt distribuite în anumite părți ale matriței. După o anumită perioadă de service, se generează mici fisuri care se extind treptat în profunzime. După ce fisurile se extind la o anumită dimensiune, capacitatea portantă a matriței va fi grav slăbită și va provoca fracturi. Sau au apărut deja microfisuri în timpul tratamentului termic inițial și al prelucrării matriței, ceea ce facilitează extinderea matriței și provoacă fisuri timpurii în timpul utilizării.
În ceea ce privește proiectarea, principalele motive ale eșecului sunt proiectarea rezistenței matriței și selectarea razei filetului la tranziție. În ceea ce privește producția, principalele motive sunt inspecția prealabilă a materialului și atenția la rugozitatea suprafeței și deteriorarea în timpul procesării, precum și impactul tratamentului termic și al calității tratamentului de suprafață.
În timpul utilizării, trebuie acordată atenție controlului preîncălzirii matriței, raportului de extrudare și temperaturii lingoului, precum și controlului vitezei de extrudare și a fluxului de deformare a metalului.
3. Îmbunătățirea duratei de viață a mucegaiului
În producția de profile de aluminiu, costurile matriței reprezintă o mare parte din costurile de producție a extrudarii profilului.
Calitatea matriței afectează direct și calitatea produsului. Deoarece condițiile de lucru ale matriței de extrudare în producția de extrudare a profilului sunt foarte dure, este necesar să se controleze strict matrița de la design și selecția materialului până la producția finală a matriței și utilizarea și întreținerea ulterioară.
În special în timpul procesului de producție, matrița trebuie să aibă stabilitate termică ridicată, oboseală termică, rezistență la uzură termică și duritate suficientă pentru a prelungi durata de viață a matriței și pentru a reduce costurile de producție.
3.1 Selectarea materialelor de matriță
Procesul de extrudare a profilelor de aluminiu este un proces de prelucrare la temperatură ridicată, cu sarcină mare, iar matrița de extrudare a aluminiului este supusă unor condiții de utilizare foarte dure.
Matrița de extrudare este supusă la temperaturi ridicate, iar temperatura locală a suprafeței poate ajunge la 600 de grade Celsius. Suprafața matriței de extrudare este încălzită și răcită în mod repetat, provocând oboseală termică.
La extrudarea aliajelor de aluminiu, matrița trebuie să reziste la presiuni mari, la îndoire și la forfecare, ceea ce va cauza uzura adezivului și uzura abrazivă.
În funcție de condițiile de lucru ale matriței de extrudare, pot fi determinate proprietățile necesare ale materialului.
În primul rând, materialul trebuie să aibă performanțe bune de proces. Materialul trebuie să fie ușor de topit, forjat, procesat și tratat termic. În plus, materialul trebuie să aibă rezistență ridicată și duritate ridicată. Molele de extrudare funcționează în general la temperaturi ridicate și presiune înaltă. La extrudarea aliajelor de aluminiu, rezistența la tracțiune a materialului matriței la temperatura camerei trebuie să fie mai mare de 1500MPa.
Trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură, adică capacitatea de a rezista la sarcini mecanice la temperaturi ridicate în timpul extrudarii. Trebuie să aibă valori ridicate de duritate la impact și rezistență la rupere la temperatură normală și la temperatură ridicată, pentru a preveni ruperea fragilă a matriței în condiții de stres sau sarcini de impact.
Trebuie să aibă o rezistență ridicată la uzură, adică suprafața are capacitatea de a rezista la uzură în condiții de temperatură ridicată pe termen lung, presiune ridicată și lubrifiere slabă, în special atunci când extruda aliaje de aluminiu, are capacitatea de a rezista aderenței și uzurii metalelor.
Este necesară o bună călire pentru a asigura proprietăți mecanice înalte și uniforme pe întreaga secțiune transversală a sculei.
Este necesară o conductivitate termică ridicată pentru a disipa rapid căldura de pe suprafața de lucru a matriței sculei pentru a preveni arderea excesivă locală sau pierderea excesivă a rezistenței mecanice a piesei de prelucrat extrudat și a matriței în sine.
Trebuie să aibă o rezistență puternică la stres ciclic repetat, adică necesită o rezistență mare de durată pentru a preveni deteriorarea prematură prin oboseală. De asemenea, trebuie să aibă o anumită rezistență la coroziune și proprietăți bune de nitribilitate.
3.2 Proiectarea rezonabilă a matriței
Proiectarea rezonabilă a matriței este o parte importantă a prelungirii duratei de viață a acesteia. O structură de matriță proiectată corect ar trebui să asigure că nu există nicio posibilitate de ruptură prin impact și concentrare a tensiunilor în condiții normale de utilizare. Prin urmare, atunci când proiectați matrița, încercați să uniformizați stresul pe fiecare parte și să acordați atenție pentru a evita colțurile ascuțite, colțurile concave, diferența de grosime a peretelui, secțiunea plată a peretelui lat și subțire etc., pentru a evita concentrarea excesivă a tensiunii. Apoi, provoacă deformarea tratamentului termic, fisurarea și fractura fragilă sau fisurarea la cald timpurie în timpul utilizării, în timp ce designul standardizat este, de asemenea, favorabil schimbului de depozitare și întreținere a matriței.
3.3 Îmbunătățiți calitatea tratamentului termic și a tratamentului de suprafață
Durata de viață a matriței de extrudare depinde în mare măsură de calitatea tratamentului termic. Prin urmare, metodele avansate de tratament termic și procesele de tratament termic, precum și tratamentele de întărire și de întărire a suprafeței sunt deosebit de importante pentru a îmbunătăți durata de viață a matriței.
În același timp, procesele de tratament termic și de întărire a suprafeței sunt strict controlate pentru a preveni defectele tratamentului termic. Ajustarea parametrilor procesului de călire și călire, creșterea numărului de pretratare, tratament de stabilizare și revenire, acordând atenție controlului temperaturii, intensității încălzirii și răcirii, folosind noi medii de călire și studierea de noi procese și echipamente noi, cum ar fi tratamentul de întărire și întărire și diferite întăriri ale suprafeței tratament, sunt propice pentru îmbunătățirea duratei de viață a matriței.
3.4 Îmbunătățiți calitatea fabricării matrițelor
În timpul procesării matrițelor, metodele obișnuite de prelucrare includ prelucrarea mecanică, tăierea sârmei, prelucrarea cu descărcare electrică etc. Prelucrarea mecanică este un proces indispensabil și important în procesul de prelucrare a matriței. Nu numai că schimbă dimensiunea aspectului matriței, dar afectează direct și calitatea profilului și durata de viață a matriței.
Tăierea cu sârmă a găurilor de matriță este o metodă de proces utilizată pe scară largă în prelucrarea matriței. Îmbunătățește eficiența procesării și acuratețea procesării, dar aduce și unele probleme speciale. De exemplu, dacă o matriță prelucrată prin tăierea cu sârmă este utilizată direct pentru producție fără călire, se va produce cu ușurință zgura, decojirea etc., ceea ce va reduce durata de viață a matriței. Prin urmare, temperarea suficientă a matriței după tăierea sârmei poate îmbunătăți starea de tensiune la suprafață, poate reduce stresul rezidual și poate crește durata de viață a matriței.
Concentrarea stresului este principala cauză a fracturii mucegaiului. În limitele permise de proiectarea desenului, cu cât diametrul firului de tăiere a sârmei este mai mare, cu atât mai bine. Acest lucru nu numai că ajută la îmbunătățirea eficienței procesării, dar și îmbunătățește considerabil distribuția stresului pentru a preveni apariția concentrării stresului.
Prelucrarea cu descărcare electrică este un fel de prelucrare prin coroziune electrică realizată prin suprapunerea vaporizării materialului, topirea și evaporarea fluidului de prelucrare produs în timpul descărcării. Problema este că datorită căldurii de încălzire și răcire care acționează asupra fluidului de prelucrare și acțiunii electrochimice a fluidului de prelucrare, se formează un strat modificat în piesa de prelucrare pentru a produce deformare și solicitare. În cazul uleiului, atomii de carbon s-au descompus din cauza arderii uleiului difuzează și se cementează la piesa de prelucrat. Când stresul termic crește, stratul deteriorat devine fragil și dur și este predispus la fisuri. În același timp, stresul rezidual este format și atașat piesei de prelucrat. Acest lucru va avea ca rezultat reducerea rezistenței la oboseală, rupere accelerată, coroziune prin efort și alte fenomene. Prin urmare, în timpul procesului de procesare, ar trebui să încercăm să evităm problemele de mai sus și să îmbunătățim calitatea procesării.
3.5 Îmbunătățiți condițiile de lucru și condițiile procesului de extrudare
Condițiile de lucru ale matriței de extrudare sunt foarte proaste, iar mediul de lucru este, de asemenea, foarte prost. Prin urmare, îmbunătățirea metodei procesului de extrudare și a parametrilor procesului și îmbunătățirea condițiilor de lucru și a mediului de lucru sunt benefice pentru îmbunătățirea duratei de viață a matriței. Prin urmare, înainte de extrudare, este necesar să se formuleze cu atenție planul de extrudare, să se selecteze cel mai bun sistem de echipamente și specificațiile materialelor, să se formuleze cei mai buni parametri ai procesului de extrudare (cum ar fi temperatura de extrudare, viteza, coeficientul de extrudare și presiunea de extrudare etc.) și să se îmbunătățească mediu de lucru în timpul extrudarii (cum ar fi răcirea cu apă sau răcirea cu azot, lubrifierea suficientă etc.), reducând astfel sarcina de lucru a matriței (cum ar fi reducerea presiunii de extrudare, reducerea căldurii de răcire și sarcina alternativă etc.), stabiliți și îmbunătățiți procedurile de operare a procesului și procedurile de utilizare în siguranță.
4 Concluzie
Odată cu dezvoltarea tendințelor din industria aluminiului, în ultimii ani toată lumea caută modele de dezvoltare mai bune pentru a îmbunătăți eficiența, a economisi costuri și a crește beneficiile. Matrița de extrudare este, fără îndoială, un nod de control important pentru producția de profile de aluminiu.
Există mulți factori care afectează durata de viață a matriței de extrudare a aluminiului. Pe lângă factorii interni, cum ar fi designul structural și rezistența matriței, materialele matriței, tehnologia de prelucrare la rece și termică și tehnologia de prelucrare electrică, tehnologia de tratare termică și de tratare a suprafeței, există condiții de procesare și utilizare de extrudare, întreținere și reparare a matriței, extrudare. caracteristicile și forma materialului produsului, specificațiile și managementul științific al matriței.
În același timp, factorii de influență nu sunt o singură problemă, ci o problemă complexă cu mai mulți factori, pentru a-și îmbunătăți viața, desigur, este, de asemenea, o problemă sistemică, în producția și utilizarea efectivă a procesului, trebuie să optimizați designul, prelucrarea matriței, utilizarea întreținerii și alte aspecte principale ale controlului și apoi îmbunătățirea duratei de viață a matriței, reducerea costurilor de producție, îmbunătățirea eficienței producției.
Editat de May Jiang de la MAT Aluminium
Ora postării: 14-aug-2024
