1. Introducción
El molde es una herramienta clave para la extrusión de perfiles de aluminio. Durante el proceso de extrusión del perfil, el molde debe soportar altas temperaturas, altas presiones y altas fricciones. Durante el uso prolongado, provocará desgaste del molde, deformación plástica y daños por fatiga. En casos severos, puede causar roturas del molde.
2. Formas de falla y causas de moho.
2.1 Fallo por desgaste
El desgaste es la forma principal que conduce al fallo del troquel de extrusión, lo que provocará que el tamaño de los perfiles de aluminio no funcione y la calidad de la superficie disminuya. Durante la extrusión, los perfiles de aluminio se encuentran con la parte abierta de la cavidad del molde a través del material de extrusión bajo alta temperatura y alta presión sin proceso de lubricación. Un lado entra en contacto directamente con el plano de la tira de la pinza y el otro lado se desliza, lo que produce una gran fricción. La superficie de la cavidad y la superficie de la correa de la pinza están sujetas a desgaste y fallas. Al mismo tiempo, durante el proceso de fricción del molde, algo de metal en bruto se adhiere a la superficie de trabajo del molde, lo que hace que la geometría del molde cambie y no se pueda utilizar, y también se considera una falla por desgaste, que es expresado en forma de pasivación del filo, bordes redondeados, hundimiento plano, ranuras superficiales, pelado, etc.
La forma específica de desgaste de la matriz está relacionada con muchos factores, como la velocidad del proceso de fricción, como la composición química y las propiedades mecánicas del material de la matriz y la palanquilla procesada, la rugosidad de la superficie de la matriz y la palanquilla, y la presión. temperatura y velocidad durante el proceso de extrusión. El desgaste del molde de extrusión de aluminio es principalmente desgaste térmico, el desgaste térmico es causado por la fricción, el ablandamiento de la superficie del metal debido al aumento de temperatura y la superficie de la cavidad del molde se entrelaza. Después de que la superficie de la cavidad del molde se ablanda a alta temperatura, su resistencia al desgaste se reduce considerablemente. En el proceso de desgaste térmico, la temperatura es el principal factor que afecta el desgaste térmico. Cuanto mayor es la temperatura, más grave es el desgaste térmico.
2.2 Deformación plástica
La deformación plástica del troquel de extrusión del perfil de aluminio es el proceso de fluencia del material metálico del troquel.
Dado que el troquel de extrusión se encuentra en un estado de alta temperatura, alta presión y alta fricción con el metal extruido durante mucho tiempo cuando está funcionando, la temperatura de la superficie del troquel aumenta y provoca un ablandamiento.
En condiciones de carga muy elevadas, se producirá una gran cantidad de deformación plástica, lo que provocará que la correa de trabajo colapse o cree una elipse, y la forma del producto producido cambiará. Incluso si el molde no produce grietas, fallará porque no se puede garantizar la precisión dimensional del perfil de aluminio.
Además, la superficie de la boquilla de extrusión está sujeta a diferencias de temperatura causadas por calentamientos y enfriamientos repetidos, lo que produce tensiones térmicas alternas de tensión y compresión en la superficie. Al mismo tiempo, la microestructura también sufre transformaciones en diversos grados. Bajo este efecto combinado, se producirá desgaste del molde y deformación plástica de la superficie.
2.3 Daño por fatiga
El daño por fatiga térmica es también una de las formas más comunes de falla del molde. Cuando la varilla de aluminio calentada entra en contacto con la superficie de la matriz de extrusión, la temperatura de la superficie de la varilla de aluminio aumenta mucho más rápido que la temperatura interna y se genera tensión de compresión en la superficie debido a la expansión.
Al mismo tiempo, el límite elástico de la superficie del molde disminuye debido al aumento de temperatura. Cuando el aumento de presión excede el límite elástico de la superficie del metal a la temperatura correspondiente, aparece una deformación por compresión plástica en la superficie. Cuando el perfil sale del molde, la temperatura de la superficie disminuye. Pero cuando la temperatura dentro del perfil aún es alta, se formarán tensiones de tracción.
De manera similar, cuando el aumento de la tensión de tracción excede el límite elástico de la superficie del perfil, se producirá una deformación plástica por tracción. Cuando la deformación local del molde excede el límite elástico y entra en la región de deformación plástica, la acumulación gradual de pequeñas deformaciones plásticas puede formar grietas por fatiga.
Por lo tanto, para prevenir o reducir el daño por fatiga del molde, se deben seleccionar los materiales apropiados y se debe adoptar un sistema de tratamiento térmico apropiado. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a mejorar el entorno de uso del molde.
2.4 Rotura del molde
En la producción real, las grietas se distribuyen en determinadas partes del molde. Después de un cierto período de servicio, se generan pequeñas grietas que se expanden gradualmente en profundidad. Después de que las grietas se expandan hasta cierto tamaño, la capacidad de carga del molde se debilitará gravemente y provocará fracturas. O ya se han producido microfisuras durante el tratamiento térmico y procesamiento original del molde, lo que facilita que el molde se expanda y provoque grietas tempranas durante el uso.
En términos de diseño, las principales razones del fracaso son el diseño de resistencia del molde y la selección del radio de filete en la transición. En términos de fabricación, las razones principales son la inspección previa del material y la atención a la rugosidad y daño de la superficie durante el procesamiento, así como el impacto del tratamiento térmico y la calidad del tratamiento de la superficie.
Durante el uso, se debe prestar atención al control del precalentamiento del molde, la relación de extrusión y la temperatura del lingote, así como al control de la velocidad de extrusión y el flujo de deformación del metal.
3. Mejora de la vida útil del molde.
En la producción de perfiles de aluminio, los costos de moldes representan una gran proporción de los costos de producción de extrusión de perfiles.
La calidad del molde también afecta directamente a la calidad del producto. Dado que las condiciones de trabajo del molde de extrusión en la producción de extrusión de perfiles son muy duras, es necesario controlar estrictamente el molde desde el diseño y la selección del material hasta la producción final del molde y su posterior uso y mantenimiento.
Especialmente durante el proceso de producción, el molde debe tener alta estabilidad térmica, fatiga térmica, resistencia al desgaste térmico y suficiente tenacidad para extender la vida útil del molde y reducir los costos de producción.
3.1 Selección de materiales del molde.
El proceso de extrusión de perfiles de aluminio es un proceso de procesamiento de alta temperatura y alta carga, y la matriz de extrusión de aluminio está sujeta a condiciones de uso muy duras.
La matriz de extrusión está sometida a altas temperaturas y la temperatura de la superficie local puede alcanzar los 600 grados Celsius. La superficie del troquel de extrusión se calienta y enfría repetidamente, provocando fatiga térmica.
Al extruir aleaciones de aluminio, el molde debe soportar altas tensiones de compresión, flexión y corte, lo que provocará desgaste adhesivo y desgaste abrasivo.
Dependiendo de las condiciones de trabajo de la matriz de extrusión, se pueden determinar las propiedades requeridas del material.
En primer lugar, el material debe tener un buen rendimiento en el proceso. El material debe ser fácil de fundir, forjar, procesar y tratar térmicamente. Además, el material debe tener alta resistencia y dureza. Las matrices de extrusión generalmente funcionan a alta temperatura y alta presión. Al extruir aleaciones de aluminio, se requiere que la resistencia a la tracción del material del molde a temperatura ambiente sea superior a 1500 MPa.
Debe tener una alta resistencia al calor, es decir, la capacidad de resistir cargas mecánicas a altas temperaturas durante la extrusión. Debe tener valores altos de tenacidad al impacto y tenacidad a la fractura a temperatura normal y alta temperatura, para evitar que el molde se rompa por fragilidad en condiciones de tensión o cargas de impacto.
Debe tener una alta resistencia al desgaste, es decir, la superficie tiene la capacidad de resistir el desgaste bajo altas temperaturas, alta presión y mala lubricación a largo plazo, especialmente cuando se extruyen aleaciones de aluminio, tiene la capacidad de resistir la adhesión y el desgaste del metal.
Se requiere una buena templabilidad para garantizar propiedades mecánicas altas y uniformes en toda la sección transversal de la herramienta.
Se requiere una alta conductividad térmica para disipar rápidamente el calor de la superficie de trabajo del molde de la herramienta para evitar una quema excesiva local o una pérdida excesiva de resistencia mecánica de la pieza de trabajo extruida y del propio molde.
Debe tener una fuerte resistencia al estrés cíclico repetido, es decir, requiere una resistencia alta y duradera para evitar daños prematuros por fatiga. También debe tener cierta resistencia a la corrosión y buenas propiedades de nitruración.
3.2 Diseño razonable de molde.
El diseño razonable del molde es una parte importante para extender su vida útil. Una estructura de molde correctamente diseñada debe garantizar que no haya posibilidad de ruptura por impacto y concentración de tensiones en condiciones normales de uso. Por lo tanto, al diseñar el molde, trate de hacer que la tensión en cada parte sea uniforme y preste atención para evitar esquinas afiladas, esquinas cóncavas, diferencias en el espesor de la pared, secciones de pared planas, anchas y delgadas, etc., para evitar una concentración excesiva de tensiones. Luego, provoca deformación por tratamiento térmico, agrietamiento y fractura frágil o agrietamiento temprano en caliente durante el uso, mientras que el diseño estandarizado también favorece el intercambio de almacenamiento y mantenimiento del molde.
3.3 Mejorar la calidad del tratamiento térmico y del tratamiento de superficies.
La vida útil de la matriz de extrusión depende en gran medida de la calidad del tratamiento térmico. Por lo tanto, los métodos avanzados de tratamiento térmico y los procesos de tratamiento térmico, así como los tratamientos de endurecimiento y fortalecimiento de la superficie, son particularmente importantes para mejorar la vida útil del molde.
Al mismo tiempo, los procesos de tratamiento térmico y fortalecimiento de superficies se controlan estrictamente para evitar defectos en el tratamiento térmico. Ajustar los parámetros del proceso de enfriamiento y revenido, aumentar el número de pretratamientos, tratamientos de estabilización y revenido, prestar atención al control de temperatura, intensidad de calentamiento y enfriamiento, utilizar nuevos medios de enfriamiento y estudiar nuevos procesos y nuevos equipos, como tratamientos de refuerzo y endurecimiento y diversos refuerzos de superficies. tratamiento, son propicios para mejorar la vida útil del molde.
3.4 Mejorar la calidad de la fabricación de moldes.
Durante el procesamiento de moldes, los métodos de procesamiento comunes incluyen procesamiento mecánico, corte de alambre, procesamiento por descarga eléctrica, etc. El procesamiento mecánico es un proceso indispensable e importante en el proceso de procesamiento de moldes. No solo cambia la apariencia y el tamaño del molde, sino que también afecta directamente la calidad del perfil y la vida útil del molde.
El corte con alambre de los orificios de las matrices es un método de proceso ampliamente utilizado en el procesamiento de moldes. Mejora la eficiencia y la precisión del procesamiento, pero también trae algunos problemas especiales. Por ejemplo, si un molde procesado mediante corte de alambre se utiliza directamente para la producción sin revenido, se producirá fácilmente escoria, pelado, etc., lo que reducirá la vida útil del molde. Por lo tanto, un templado suficiente del molde después del corte del alambre puede mejorar el estado de tensión de tracción de la superficie, reducir la tensión residual y aumentar la vida útil del molde.
La concentración de tensiones es la principal causa de fractura del molde. Dentro del alcance permitido por el diseño del dibujo, cuanto mayor sea el diámetro del alambre para cortar alambre, mejor. Esto no sólo ayuda a mejorar la eficiencia del procesamiento, sino que también mejora en gran medida la distribución del estrés para evitar que se produzca concentración de estrés.
El mecanizado por descarga eléctrica es un tipo de mecanizado por corrosión eléctrica realizado mediante la superposición de la vaporización del material, la fusión y la evaporación del fluido de mecanizado producido durante la descarga. El problema es que debido al calor de calentamiento y enfriamiento que actúa sobre el fluido de mecanizado y la acción electroquímica del fluido de mecanizado, se forma una capa modificada en la pieza de mecanizado para producir tensión y tensión. En el caso del aceite, los átomos de carbono descompuestos debido a la combustión del aceite se difunden y carburizan en la pieza de trabajo. Cuando aumenta el estrés térmico, la capa deteriorada se vuelve quebradiza y dura y es propensa a agrietarse. Al mismo tiempo, se forman tensiones residuales que se aplican a la pieza de trabajo. Esto dará como resultado una resistencia a la fatiga reducida, fractura acelerada, corrosión bajo tensión y otros fenómenos. Por lo tanto, durante el proceso de procesamiento, debemos intentar evitar los problemas anteriores y mejorar la calidad del procesamiento.
3.5 Mejorar las condiciones de trabajo y las condiciones del proceso de extrusión.
Las condiciones de trabajo de la matriz de extrusión son muy malas y el ambiente de trabajo también es muy malo. Por lo tanto, mejorar el método del proceso de extrusión y los parámetros del proceso, y mejorar las condiciones y el entorno de trabajo son beneficiosos para mejorar la vida útil de la matriz. Por lo tanto, antes de la extrusión, es necesario formular cuidadosamente el plan de extrusión, seleccionar el mejor sistema de equipo y especificaciones de materiales, formular los mejores parámetros del proceso de extrusión (como temperatura de extrusión, velocidad, coeficiente de extrusión y presión de extrusión, etc.) y mejorar la ambiente de trabajo durante la extrusión (como enfriamiento por agua o enfriamiento con nitrógeno, lubricación suficiente, etc.), reduciendo así la carga de trabajo del molde (como reduciendo la presión de extrusión, reduciendo el calor frío y la carga alterna, etc.), establece y mejora el procedimientos operativos del proceso y procedimientos de uso seguro.
4 Conclusión
Con el desarrollo de las tendencias de la industria del aluminio, en los últimos años todos buscan mejores modelos de desarrollo para mejorar la eficiencia, ahorrar costos y aumentar los beneficios. La matriz de extrusión es sin duda un importante nodo de control para la producción de perfiles de aluminio.
Hay muchos factores que afectan la vida útil de la matriz de extrusión de aluminio. Además de los factores internos como el diseño estructural y la resistencia de la matriz, los materiales de la matriz, el procesamiento térmico y en frío y la tecnología de procesamiento eléctrico, el tratamiento térmico y la tecnología de tratamiento de superficies, existen procesos de extrusión y condiciones de uso, mantenimiento y reparación de la matriz, extrusión. Características del material del producto y forma, especificaciones y gestión científica del troquel.
Al mismo tiempo, los factores que influyen no son un solo problema, sino un complejo complejo de múltiples factores, para mejorar su vida, por supuesto, también es un problema sistémico, en la producción y uso reales del proceso, es necesario optimizar el diseño, procesamiento de moldes, mantenimiento de uso y otros aspectos principales del control, y luego mejorar la vida útil del molde, reducir los costos de producción y mejorar la eficiencia de la producción.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 14 de agosto de 2024
