Էքստրուզիոն կաղապարի ձախողման ձևերը, պատճառները և կյանքի տևողության բարելավումը

1. Ներածություն

Կաղապարը ալյումինե պրոֆիլների արտամղման հիմնական գործիք է: Պրոֆիլների արտամղման գործընթացի ընթացքում կաղապարը պետք է դիմակայի բարձր ջերմաստիճանին, բարձր ճնշմանը և բարձր շփմանը: Երկարատև օգտագործման ընթացքում այն ​​կարող է առաջացնել կաղապարի մաշվածություն, պլաստիկ դեֆորմացիա և հոգնածության վնաս: Ծանր դեպքերում այն ​​կարող է առաջացնել կաղապարի պատռվածքներ:

2. Ձուլվածքների անհաջողության ձևերը և պատճառները

2.1 Մաշվածության խանգարում

Մաշվածությունը էքստրուզիայի մատրիցայի խափանման հիմնական ձևն է, որը հանգեցնում է ալյումինե պրոֆիլների չափսերի խափանմանը և մակերեսի որակի անկմանը: Էքստրուզիայի ընթացքում ալյումինե պրոֆիլները բարձր ջերմաստիճանի և բարձր ճնշման տակ՝ առանց յուղման մշակման, հանդիպում են կաղապարի խոռոչի բաց մասին՝ էքստրուզիայի նյութի միջով: Մի կողմը անմիջականորեն շփվում է տրամաչափի շերտի հարթության հետ, իսկ մյուս կողմը սահում է, ինչը հանգեցնում է մեծ շփման: Խոռոչի մակերեսը և տրամաչափի գոտու մակերեսը ենթարկվում են մաշվածության և խափանման: Միևնույն ժամանակ, կաղապարի շփման գործընթացի ընթացքում որոշ մետաղական կտորներ կպչում են կաղապարի աշխատանքային մակերեսին, ինչը փոխում է կաղապարի երկրաչափությունը և չի կարող օգտագործվել, և նաև համարվում է մաշվածության խափանում, որը դրսևորվում է կտրող եզրի պասիվացման, կլորացված եզրերի, հարթության խորասուզման, մակերեսային ակոսների, շերտազատման և այլնի տեսքով:

Մատրիցայի մաշվածության կոնկրետ ձևը կապված է բազմաթիվ գործոնների հետ, ինչպիսիք են շփման գործընթացի արագությունը, ինչպիսիք են մատրիցի նյութի և մշակված կտորի քիմիական կազմը և մեխանիկական հատկությունները, մատրիցի և կտորի մակերեսային կոպտությունը, ինչպես նաև ճնշումը, ջերմաստիճանը և արագությունը էքստրուզիայի գործընթացի ընթացքում: Ալյումինե էքստրուզիայի կաղապարի մաշվածությունը հիմնականում ջերմային մաշվածություն է, ջերմային մաշվածությունը պայմանավորված է շփումով, մետաղական մակերեսի փափկեցմամբ՝ ջերմաստիճանի բարձրացման և կաղապարի խոռոչի մակերևույթի փոխկապակցվածության պատճառով: Բարձր ջերմաստիճանում կաղապարի խոռոչի մակերեսը փափկելուց հետո դրա մաշվածության դիմադրությունը զգալիորեն նվազում է: Ջերմային մաշվածության գործընթացում ջերմաստիճանը ջերմային մաշվածությանը ազդող հիմնական գործոնն է: Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի լուրջ է ջերմային մաշվածությունը:

2.2 Պլաստիկ դեֆորմացիա

Ալյումինե պրոֆիլի էքստրուզիոն կաղապարի պլաստիկ դեֆորմացիան կաղապարի մետաղի զիջող գործընթացն է։

Քանի որ էքստրուզիոն կաղապարը աշխատանքի ընթացքում երկար ժամանակ գտնվում է բարձր ջերմաստիճանի, բարձր ճնշման և բարձր շփման վիճակում էքստրուզիոն մետաղի հետ, կաղապարի մակերևույթի ջերմաստիճանը բարձրանում է և առաջացնում է փափկացում։

Շատ բարձր բեռնվածության պայմաններում տեղի կունենա մեծ քանակությամբ պլաստիկ դեֆորմացիա, ինչը կհանգեցնի աշխատանքային ժապավենի փլուզմանը կամ էլիպսի առաջացմանը, և ստացված արտադրանքի ձևը կփոխվի: Նույնիսկ եթե կաղապարը ճաքեր չառաջացնի, այն կփչանա, քանի որ ալյումինե պրոֆիլի չափսերի ճշգրտությունը չի կարող երաշխավորվել:

Բացի այդ, էքստրուզիոն կաղապարի մակերեսը ենթարկվում է ջերմաստիճանային տարբերությունների՝ կրկնվող տաքացման և սառեցման պատճառով, ինչը մակերեսի վրա առաջացնում է լարվածության և սեղմման հերթագայող ջերմային լարումներ: Միևնույն ժամանակ, միկրոկառուցվածքը նույնպես ենթարկվում է տարբեր աստիճանի ձևափոխությունների: Այս համակցված ազդեցության տակ տեղի է ունենում կաղապարի մաշվածություն և մակերեսի պլաստիկ դեֆորմացիա:

2.3 Հոգնածության վնաս

Ջերմային հոգնածության վնասը նաև կաղապարի քայքայման ամենատարածված ձևերից մեկն է: Երբ տաքացված ալյումինե ձողը շփվում է էքստրուզիոն մատրիցայի մակերեսի հետ, ալյումինե ձողի մակերեսային ջերմաստիճանը բարձրանում է շատ ավելի արագ, քան ներքին ջերմաստիճանը, և ընդարձակման պատճառով մակերեսի վրա առաջանում է սեղմման լարում:

Միաժամանակ, ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով կաղապարի մակերեսի հոսունության սահմանը նվազում է։ Երբ ճնշման աճը համապատասխան ջերմաստիճանում գերազանցում է մակերեսային մետաղի հոսունության սահմանը, մակերեսի վրա առաջանում է պլաստիկ սեղմման լարվածություն։ Երբ պրոֆիլը դուրս է գալիս կաղապարից, մակերեսի ջերմաստիճանը նվազում է։ Սակայն, երբ պրոֆիլի ներսում ջերմաստիճանը դեռևս բարձր է, առաջանում է ձգման լարվածություն։

Նմանապես, երբ ձգման լարման աճը գերազանցում է պրոֆիլի մակերեսի հոսունության սահմանը, առաջանում է պլաստիկ ձգման դեֆորմացիա։ Երբ կաղապարի տեղային դեֆորմացիան գերազանցում է առաձգականության սահմանը և մտնում պլաստիկ դեֆորմացիայի տիրույթ, փոքր պլաստիկ դեֆորմացիաների աստիճանական կուտակումը կարող է առաջացնել հոգնածության ճաքեր։

Հետևաբար, կաղապարի հոգնածության վնասը կանխելու կամ նվազեցնելու համար պետք է ընտրել համապատասխան նյութեր և կիրառել համապատասխան ջերմային մշակման համակարգ։ Միաժամանակ, ուշադրություն պետք է դարձնել կաղապարի օգտագործման միջավայրի բարելավմանը։

2.4 Բորբոսի քայքայում

Իրական արտադրության մեջ ճաքերը տարածված են կաղապարի որոշակի հատվածներում: Որոշակի ծառայության ժամկետից հետո առաջանում են փոքր ճաքեր, որոնք աստիճանաբար խորանում են: Ճաքերի որոշակի չափի լայնանալուց հետո կաղապարի բեռնատարողունակությունը զգալիորեն թուլանում է և առաջացնում է կոտրվածքներ: Կամ կաղապարի սկզբնական ջերմային մշակման և մշակման ընթացքում արդեն առաջացել են միկրոճաքեր, ինչը հեշտացնում է կաղապարի լայնացումը և օգտագործման ընթացքում վաղ ճաքերի առաջացումը:

Նախագծման առումով, ձախողման հիմնական պատճառներն են կաղապարի ամրության նախագծումը և անցման կետում ֆիլեի շառավղի ընտրությունը: Արտադրության առումով, հիմնական պատճառներն են նյութի նախնական ստուգումը և մակերեսի կոպտության և վնասման նկատմամբ ուշադրությունը մշակման ընթացքում, ինչպես նաև ջերմային մշակման և մակերեսի մշակման որակի ազդեցությունը:

Օգտագործման ընթացքում ուշադրություն պետք է դարձնել կաղապարի նախնական տաքացման, արտամղման հարաբերակցության և ձուլակտորի ջերմաստիճանի վերահսկմանը, ինչպես նաև արտամղման արագության և մետաղի դեֆորմացիայի հոսքի վերահսկմանը։

3. Բորբոսի կյանքի բարելավում

Ալյումինե պրոֆիլների արտադրության մեջ կաղապարի ծախսերը կազմում են պրոֆիլների էքստրուզիայի արտադրության ծախսերի մեծ մասը։

Ձուլվածքի որակը նույնպես անմիջականորեն ազդում է արտադրանքի որակի վրա: Քանի որ պրոֆիլային էքստրուզիայի արտադրության մեջ էքստրուզիոն ձուլվածքի աշխատանքային պայմանները շատ խիստ են, անհրաժեշտ է խստորեն վերահսկել ձուլվածքը՝ սկսած նախագծումից և նյութի ընտրությունից մինչև ձուլվածքի վերջնական արտադրությունը, հետագա օգտագործումը և պահպանումը:

Հատկապես արտադրության գործընթացում, կաղապարը պետք է ունենա բարձր ջերմային կայունություն, ջերմային հոգնածություն, ջերմային մաշվածության դիմադրություն և բավարար ամրություն՝ կաղապարի ծառայության ժամկետը երկարացնելու և արտադրական ծախսերը կրճատելու համար։

3.1 Ձուլման նյութերի ընտրություն

Ալյումինե պրոֆիլների արտամղման գործընթացը բարձր ջերմաստիճանի, բարձր բեռնվածության մշակման գործընթաց է, և ալյումինե արտամղման կաղապարը ենթարկվում է շատ կոշտ օգտագործման պայմանների:

Էքստրուզիոն կաղապարը ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճանների, և տեղային մակերևույթի ջերմաստիճանը կարող է հասնել 600 աստիճան Ցելսիուսի: Էքստրուզիոն կաղապարի մակերեսը բազմիցս տաքացվում և սառեցվում է, ինչը առաջացնում է ջերմային հոգնածություն:

Ալյումինե համաձուլվածքներ արտամղելիս կաղապարը պետք է դիմակայի բարձր սեղմմանը, ծռմանը և կտրման լարվածություններին, որոնք կհանգեցնեն սոսնձի և հղկող մաշվածության:

Կախված էքստրուզիոն կաղապարի աշխատանքային պայմաններից, կարելի է որոշել նյութի պահանջվող հատկությունները:

Նախևառաջ, նյութը պետք է ունենա լավ տեխնոլոգիական կատարողականություն: Նյութը պետք է հեշտ լինի հալեցնել, կռել, մշակել և ջերմային մշակում կատարել: Բացի այդ, նյութը պետք է ունենա բարձր ամրություն և բարձր կարծրություն: Էքստրուզիոն մատրիցները սովորաբար աշխատում են բարձր ջերմաստիճանի և բարձր ճնշման տակ: Ալյումինե համաձուլվածքներ էքստրուզելիս մատրիցային նյութի ձգման ամրությունը սենյակային ջերմաստիճանում պետք է լինի ավելի քան 1500 ՄՊա:

Այն պետք է ունենա բարձր ջերմակայունություն, այսինքն՝ կարողություն դիմակայելու մեխանիկական բեռներին բարձր ջերմաստիճաններում արտամղման ընթացքում: Այն պետք է ունենա բարձր հարվածային ամրության և կոտրման ամրության արժեքներ նորմալ և բարձր ջերմաստիճաններում՝ լարվածության կամ հարվածային բեռների պայմաններում կաղապարի փխրուն կոտրվելը կանխելու համար:

Այն պետք է ունենա բարձր մաշվածության դիմադրություն, այսինքն՝ մակերեսը պետք է դիմադրի մաշվածությանը երկարատև բարձր ջերմաստիճանի, բարձր ճնշման և վատ քսանյութի ազդեցության տակ, հատկապես ալյումինե համաձուլվածքների արտամղման ժամանակ, այն պետք է դիմադրի մետաղի կպչունությանը և մաշվածությանը։

Լավ կարծրացում է պահանջվում գործիքի ամբողջ լայնական հատվածքում բարձր և միատարր մեխանիկական հատկություններ ապահովելու համար։

Բարձր ջերմահաղորդականություն է պահանջվում գործիքի կաղապարի աշխատանքային մակերեսից ջերմությունը արագ ցրելու համար՝ կանխելու համար արտամղված աշխատանքային մասի և հենց կաղապարի տեղային գերայրումը կամ մեխանիկական ամրության չափազանց կորուստը։

Այն պետք է ունենա ուժեղ դիմադրություն կրկնվող ցիկլիկ լարվածության նկատմամբ, այսինքն՝ պահանջում է բարձր կայունություն՝ վաղաժամ հոգնածության վնասը կանխելու համար: Այն նաև պետք է ունենա որոշակի կոռոզիոն դիմադրություն և լավ նիտրացման հատկություններ:

3.2 Ձևավորման ողջամիտ դիզայն

Ձևավորման ողջամիտ նախագծումը կարևոր մասն է կազմում դրա ծառայության ժամկետի երկարացման համար: Ճիշտ նախագծված ձուլվածքի կառուցվածքը պետք է ապահովի, որ նորմալ օգտագործման պայմաններում բացառվի հարվածային պատռվածքի և լարվածության կենտրոնացման հավանականությունը: Հետևաբար, ձուլվածքը նախագծելիս փորձեք յուրաքանչյուր մասի վրա լարվածությունը հավասարաչափ բաշխել և ուշադրություն դարձրեք սուր անկյուններից, գոգավոր անկյուններից, պատի հաստության տարբերությունից, հարթ լայն, բարակ պատի հատվածից և այլն խուսափելուն՝ չափազանց լարվածության կենտրոնացումից խուսափելու համար: Այդ դեպքում օգտագործման ընթացքում կարող է առաջանալ ջերմային մշակման դեֆորմացիա, ճաքեր և փխրուն կոտրվածք կամ վաղ տաք ճաքեր, մինչդեռ ստանդարտացված նախագծումը նաև նպաստում է ձուլվածքի պահեստավորման և պահպանման փոխանակմանը:

3.3 Բարելավել ջերմային մշակման և մակերեսային մշակման որակը

Էքստրուզիոն կաղապարի ծառայության ժամկետը մեծապես կախված է ջերմային մշակման որակից: Հետևաբար, կաղապարի ծառայության ժամկետը բարելավելու համար հատկապես կարևոր են ջերմային մշակման առաջադեմ մեթոդներն ու գործընթացները, ինչպես նաև ամրացման և մակերեսի ամրացման մշակումները:

Միևնույն ժամանակ, ջերմային մշակման և մակերեսի ամրացման գործընթացները խստորեն վերահսկվում են՝ ջերմային մշակման թերությունները կանխելու համար: Հալեցման և կոփման գործընթացի պարամետրերի կարգավորումը, նախնական մշակման, կայունացման մշակման և կոփման քանակի ավելացումը, ջերմաստիճանի կարգավորմանը, տաքացման և սառեցման ինտենսիվությանը ուշադրություն դարձնելը, նոր կոփման միջոցների օգտագործումը և նոր գործընթացների ու նոր սարքավորումների ուսումնասիրությունը, ինչպիսիք են ամրացման և ամրացման մշակումը և մակերեսի ամրացման տարբեր մշակումները, նպաստում են կաղապարի ծառայության ժամկետի բարելավմանը:

3.4 Բարելավել կաղապարների արտադրության որակը

Ձուլվածքների մշակման ընթացքում տարածված մշակման մեթոդներից են մեխանիկական մշակումը, մետաղալարի կտրումը, էլեկտրական պարպման մշակումը և այլն: Մեխանիկական մշակումը ձուլվածքի մշակման գործընթացում անփոխարինելի և կարևոր գործընթաց է: Այն ոչ միայն փոխում է ձուլվածքի տեսքը, չափը, այլև անմիջականորեն ազդում է պրոֆիլի որակի և ձուլվածքի ծառայության ժամկետի վրա:

Մատրիցային անցքերի մետաղալարով կտրումը լայնորեն կիրառվող գործընթացային մեթոդ է կաղապարների մշակման մեջ: Այն բարելավում է մշակման արդյունավետությունը և ճշգրտությունը, բայց նաև առաջացնում է որոշ հատուկ խնդիրներ: Օրինակ, եթե մետաղալարով կտրված կաղապարն օգտագործվում է անմիջապես արտադրության համար՝ առանց կոփման, հեշտությամբ կարող է առաջանալ խարամ, շերտազատում և այլն, ինչը կնվազեցնի կաղապարի ծառայության ժամկետը: Հետևաբար, մետաղալարով կտրումից հետո կաղապարի բավարար կոփումը կարող է բարելավել մակերեսի ձգման լարվածության վիճակը, նվազեցնել մնացորդային լարվածությունը և մեծացնել կաղապարի ծառայության ժամկետը:

Լարվածության կենտրոնացումը կաղապարի կոտրման հիմնական պատճառն է: Նկարչական նախագծման թույլատրելի սահմաններում, որքան մեծ է մետաղալար կտրող մետաղալարի տրամագիծը, այնքան լավ: Սա ոչ միայն նպաստում է մշակման արդյունավետության բարձրացմանը, այլև զգալիորեն բարելավում է լարվածության բաշխումը՝ կանխելու համար լարվածության կենտրոնացման առաջացումը:

Էլեկտրական պարպման մեքենայացումը էլեկտրական կոռոզիոն մեքենայացման տեսակ է, որն իրականացվում է նյութի գոլորշիացման, հալման և պարպման ընթացքում առաջացող մեքենայական հեղուկի գոլորշիացման վերադրմամբ: Խնդիրն այն է, որ մեքենայական հեղուկի վրա ազդող տաքացման և սառեցման ջերմության և մեքենայական հեղուկի էլեկտրաքիմիական ազդեցության պատճառով մեքենայական մասում ձևավորվում է փոփոխված շերտ, որը առաջացնում է լարվածություն և լարում: Յուղի դեպքում յուղի այրման պատճառով քայքայված ածխածնի ատոմները ցրվում և կարբուրացվում են մշակվող մասի վրա: Երբ ջերմային լարումը մեծանում է, քայքայված շերտը դառնում է փխրուն և կարծր և հակված է ճաքերի: Միևնույն ժամանակ, ձևավորվում է մնացորդային լարվածություն, որը կպչում է մշակվող մասին: Սա կհանգեցնի հոգնածության դիմադրության նվազմանը, կոտրման արագացմանը, լարվածության կոռոզիային և այլ երևույթների: Հետևաբար, մշակման գործընթացում մենք պետք է փորձենք խուսափել վերը նշված խնդիրներից և բարելավել մշակման որակը:

3.5 Բարելավել աշխատանքային պայմանները և էքստրուզիայի գործընթացի պայմանները

Էքստրուզիայի կաղապարի աշխատանքային պայմանները շատ վատ են, ինչպես նաև աշխատանքային միջավայրը։ Հետևաբար, էքստրուզիայի գործընթացի մեթոդի և պարամետրերի բարելավումը, ինչպես նաև աշխատանքային պայմանների և աշխատանքային միջավայրի բարելավումը նպաստում են կաղապարի կյանքի երկարացմանը։ Հետևաբար, էքստրուզիայից առաջ անհրաժեշտ է ուշադիր մշակել էքստրուզիայի պլանը, ընտրել լավագույն սարքավորումների համակարգը և նյութական բնութագրերը, ձևակերպել էքստրուզիայի գործընթացի լավագույն պարամետրերը (օրինակ՝ էքստրուզիայի ջերմաստիճանը, արագությունը, էքստրուզիայի գործակիցը և էքստրուզիայի ճնշումը և այլն) և բարելավել էքստրուզիայի ընթացքում աշխատանքային միջավայրը (օրինակ՝ ջրային կամ ազոտային սառեցում, բավարար քսանյութ և այլն), այդպիսով նվազեցնելով կաղապարի աշխատանքային բեռը (օրինակ՝ էքստրուզիայի ճնշման նվազեցում, սառեցման ջերմության և փոփոխական բեռի նվազեցում և այլն), սահմանել և կատարելագործել գործընթացի շահագործման ընթացակարգերը և անվտանգ օգտագործման ընթացակարգերը։

4 Եզրակացություն

Ալյումինի արդյունաբերության միտումների զարգացմանը զուգընթաց, վերջին տարիներին բոլորը փնտրում են ավելի լավ զարգացման մոդելներ՝ արդյունավետությունը բարելավելու, ծախսերը խնայելու և օգուտները մեծացնելու համար: Էքստրուզիոն կաղապարը, անկասկած, ալյումինե պրոֆիլների արտադրության կարևոր կառավարման հանգույց է:

Ալյումինե էքստրուզիոն կաղապարի կյանքի տևողությանը ազդում են բազմաթիվ գործոններ։ Բացի ներքին գործոններից, ինչպիսիք են կաղապարի կառուցվածքային դիզայնը և ամրությունը, կաղապարի նյութերը, սառը և ջերմային մշակումը և էլեկտրական մշակման տեխնոլոգիան, ջերմային մշակումը և մակերեսային մշակման տեխնոլոգիան, կան էքստրուզիայի գործընթաց և օգտագործման պայմաններ, կաղապարի սպասարկում և վերանորոգում, էքստրուզիոն արտադրանքի նյութի բնութագրերը և ձևը, տեխնիկական բնութագրերը և կաղապարի գիտական ​​կառավարումը։

Միևնույն ժամանակ, ազդող գործոնները մեկ, այլ բարդ, բազմագործոն համապարփակ խնդիր չեն, որի կյանքի տևողությունը բարելավելու համար, իհարկե, նաև համակարգային խնդիր է։ Իրական արտադրության և օգտագործման գործընթացում անհրաժեշտ է օպտիմալացնել նախագծումը, կաղապարի մշակումը, օգտագործման պահպանումը և վերահսկողության այլ հիմնական ասպեկտները, այնուհետև բարելավել կաղապարի ծառայության ժամկետը, նվազեցնել արտադրական ծախսերը, բարձրացնել արտադրության արդյունավետությունը։

Խմբագրել է Մեյ Ջիանգը՝ MAT Aluminum-ից