در تولید اکستروژن پروفیل آلومینیوم، خطوط قالب یکی از رایج ترین عیوب سطحی هستند. آنها به صورت رگه های مقعر - محدب طولی در امتداد جهت اکستروژن روی سطح پروفیل ظاهر می شوند. خطوط قالب جزئی به بافت سطح آسیب می رسانند، در حالی که خطوط شدید باعث ایجاد مشکلاتی مانند تفاوت رنگ و پوشش ناقص در درمان های بعدی سطحی مانند آنودایز کردن و پوشش پودری می شود که مستقیماً بازده محصول و درجه تحویل را کاهش می دهد. به عنوان یک نقطه درد با کیفیت معمولی در فرآیند اکستروژن، خطوط قالب از ابعاد متعددی از جمله شرایط قالب، پارامترهای فرآیند و کیفیت بیلت ناشی می‌شوند و نیاز به تجزیه و تحلیل ریشه‌ای سیستماتیک و راه‌حل‌های کنترل هدفمند دارند.
علل اصلی خطوط مرگ
خطوط قالب اساساً نتیجه تعامل بین سطح یاتاقان قالب و جریان فلز در هنگام خروج آلیاژ از دهانه قالب هستند. تمام پروفیل های اکسترود شده دارای خطوط قالب به درجات مختلف هستند و زمانی که عمق رگه از استانداردهای کیفیت بیشتر شود به عنوان نقص طبقه بندی می شوند. محرک های اصلی به سه دسته تقسیم می شوند:
1. عوامل مرتبط با مرگ
قالب منبع اصلی خطوط قالب است و وضعیت سطح یاتاقان به طور مستقیم کیفیت سطح پروفیل را تعیین می کند.
پرداخت سطح بلبرینگ کافی نیستاگر سطح یاتاقان نتواند الزامات پرداخت آینه را برآورده کند، با عیوب ماشینکاری مانند علائم برش سیم، علائم ابزار و گودال، این عیوب مستقیماً بر روی سطح پروفیل در طول جریان فلز تکرار می شود و رگه های طولی پیوسته را تشکیل می دهد. استاندارد به زبری سطح یاتاقان در محدوده Ra 0.4 میکرومتر نیاز دارد. خطوط قالب زمانی که زبری از 0.8 میکرومتر Ra بیشتر شود به طور قابل توجهی قابل توجه می شوند.
سختی و سایش کافی بلبرینگنیتریدینگ ناکافی قالب منجر به سختی سطح زیر HV900 می شود که منجر به سایش سریع یاتاقان در حین تولید و ایجاد علائم سایش شیار مانند می شود. پس از عملیات طولانی مدت، لایه برداری لایه نیترید شده و آسیب مواد پایه نیز باعث عمیق شدن ناگهانی خطوط قالب می شود.
طراحی غیر منطقی بلبرینگطول یاتاقان بیش از حد طولانی باعث افزایش ضربه اصطکاک فلز، تشدید برداشت آلومینیوم و خراش سطح می شود. شکاف های پله ای بزرگ بین بخش های یاتاقان بدون انتقال قوس باعث جریان ناگهانی فلز می شود و خطوط قالب برآمده یا شیاردار موضعی را تشکیل می دهد.
پیکاپ آلومینیومی و مواد خارجی روی بلبرینگهنگامی که دمای اکستروژن بیش از حد بالا باشد، ذرات آلیاژ آلومینیوم به سطح یاتاقان می‌چسبند و ایجاد تجمع می‌کنند. اینها به صورت دوره‌ای در حین تولید جدا می‌شوند و دوباره می‌چسبند و خراش‌های ناپیوسته یا پیوسته روی پروفیل باقی می‌گذارند. مواد خارجی مانند گرافیت و بقایای فلزی باقی مانده در حفره قالب نیز می توانند مستقیماً شیارهای طولی را خراش دهند.
2. عوامل فرآیند اکستروژن
عدم تطابق پارامترهای فرآیند، تأثیر عیوب قالب را تشدید می کند، که باعث القا یا بدتر شدن خطوط قالب می شود.
دمای اکستروژن بیش از حد بالاهنگامی که دمای بیلت و قالب از حد استاندارد فراتر رود، ویسکوزیته آلیاژ آلومینیوم کاهش می‌یابد و پلاستیسیته افزایش می‌یابد، که احتمال چسبیدن ذرات فلزی به سطح یاتاقان و تشکیل خطوط قالب پیکاپ را افزایش می‌دهد. در همین حال، دمای بالا اکسیداسیون و بازپخت سطح قالب را تسریع می کند و سختی و مقاومت در برابر سایش را کاهش می دهد.
سرعت اکستروژن بسیار سریعسرعت خروج بیش از حد بالا، تنش برشی جریان فلز را افزایش می‌دهد و اصطکاک را در ناحیه چسبندگی یاتاقان افزایش می‌دهد، که نه تنها پیکاپ آلومینیوم را بدتر می‌کند، بلکه باعث ایجاد ریز لرزش قالب می‌شود و خطوط قالب موجدار را تشکیل می‌دهد. تغییرات ناگهانی سرعت همچنین می تواند تاثیرات فوری و علائم توقف ایجاد کند.
دمای قالب ناهموارپیش گرمایش ناکافی قالب و اختلاف دمای زیاد در مناطق منجر به جریان ناهموار فلز و بارگذاری بیش از حد مناطق باربر محلی می شود که منجر به سایش ناسازگار و برداشت آلومینیوم و تشکیل رگه های طولی با شدت متفاوت می شود.
3. بیلت و عوامل تجهیزات
عیوب کیفیت بیلتجداسازی ترکیب بیلت، محتوای ناخالصی بالا و همگن ناکافی منجر به جریان پلاستیک ناهموار می شود. ذرات سخت هنگام عبور از یاتاقان، شیارها را خراش می دهند. فلس های اکسید و لکه های روغن روی سطح بیلت، اگر قبل از اکستروژن تمیز نشوند، به داخل حفره قالب منتقل می شوند و سطح پروفیل را خراش می دهند.
مسائل مربوط به دقت تجهیزاتارتعاش دوک اکسترودر، عملکرد ناپایدار کشنده و سفتی ناکافی پد پشتیبانی قالب می‌تواند باعث ارتعاش دوره‌ای قالب یا پروفیل شود و باعث ایجاد علامت‌های پچ پچ و خطوط قالب مواج بر روی سطح شود.
راه حل های هدفمند برای Die Lines
برای رسیدگی به علل فوق، مدیریت هماهنگ در سراسر کنترل قالب، بهینه سازی فرآیند و مدیریت تولید برای دستیابی به کنترل موثر خطوط قالب مورد نیاز است.
1. کنترل کیفیت قالب کامل فرآیند
دقت ماشینکاری و پرداخت بلبرینگ را بهبود بخشیدگردش کار ماشینکاری بلبرینگ را به شدت کنترل کنید. برای اطمینان از زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر، بدون لبه یا پله های تیز، پولیش گام به گام را پس از برش سیم انجام دهید. برای کاهش ارتفاع ناحیه چسبندگی و مقاومت در برابر اصطکاک، زاویه خروج بلبرینگ را بین -1 درجه تا -3 درجه تنظیم کنید.
استاندارد کردن درمان نیتریدینگبرای اطمینان از سختی سطح یاتاقان HV900-1200 و عمق لایه نیترید شده یکنواخت، از یک فرآیند نیتریدینگ گاز با کیفیت بالا استفاده کنید. پس از تعداد معینی از شیفت های تولید، سختی قالب را دوباره بررسی کنید. هنگامی که لایه نیترید شده جدا می شود، نیترید مجدد و پولیش مجدد می میرد. قالب های آسیب دیده تولید ممنوع هستند.
بهینه سازی طراحی بلبرینگطول یاتاقان را با توجه به ضخامت دیواره پروفیل و ویژگی های آلیاژ به طور منطقی طراحی کنید، از ابعاد بیش از حد بلند یا کوتاه اجتناب کنید. برای کاهش جریان ناگهانی فلز، انتقال قوس صاف را بین یاتاقان های ضخامت های مختلف اعمال کنید. سرعت جریان را از طریق طراحی سوراخ فیدر برای مقاطع پیچیده متعادل کنید تا بار باربری موضعی کاهش یابد.
یک مکانیسم نگهداری قالب ایجاد کنیدسوابق استفاده را برای هر قالب نگه دارید، و بر اساس تناژ اکستروژن، پرداخت و تعمیر و نگهداری خارج از ماشین را به طور منظم انجام دهید. هنگامی که آلومینیوم وانت در حین تولید اتفاق می افتد، قالب ها را برای تمیز کردن به سرعت خارج کنید. عملیات اجباری مجاز نیست پس از تعمیر، سطح و ابعاد بلبرینگ را قبل از بازگشت به تولید بررسی کنید.
2. بهینه سازی پارامتر فرآیند اکستروژن
دمای اکستروژن را دقیقاً کنترل کنیددمای بهینه بیلت و قالب را با توجه به درجه آلیاژ تنظیم کنید. برای آلیاژ 6063، دمای بیلت به طور کلی در 460-500 درجه و دمای قالب در 420-450 درجه کنترل می شود. برای جلوگیری از تولید بیش از حد دما، نوسان دما را در ± 10 درجه نگه دارید.
مطابقت با سرعت اکستروژن معقولاز اصل "دمای پایین با سرعت کم، دمای بالا با سرعت بالا" پیروی کنید. سرعت خروج را برای پروفیل هایی با کیفیت سطح بالا به طور مناسب کاهش دهید. سرعت اکستروژن ثابت را حفظ کنید، از توقف های مکرر و تغییرات ناگهانی سرعت اجتناب کنید، و علائم توقف و برداشت های فوری را به حداقل برسانید.
Preheat به طور کامل و یکنواخت می میردبرای اطمینان از دمای کلی یکنواخت و از بین بردن تفاوت‌های موضعی، پیش‌گرم به‌مدت 2 تا 4 ساعت قبل از نصب کاملاً خاموش می‌شود. کنترل تغییرات دما در مناطق قالب در 20 درجه در طول تولید برای حفظ جریان فلز پایدار.
3. بیلت و مدیریت تجهیزات
کیفیت بیلت را به شدت کنترل کنیداز بیلت های واجد شرایط برای همگن سازی استفاده کنید و محتوای ناخالصی را کنترل کنید. برای جلوگیری از ورود مواد خارجی به داخل حفره قالب، فلس های اکسید و لکه های روغن را روی سطوح بیلت قبل از اکستروژن تمیز کنید. محتوای سدیم در آلیاژهای پر منیزیم را به شدت کنترل کنید تا تمایل به برداشت آلومینیوم کاهش یابد.
از دقت عملکرد تجهیزات اطمینان حاصل کنیدبه طور منظم هم محوری و پایداری اسپیندل اکسترودر را کالیبره کنید و مهر و موم های قدیمی و ریل های راهنما را جایگزین کنید. برای جلوگیری از ارتعاش قالب در حین اکستروژن از پدهای پشتیبانی قالب با سفتی مناسب استفاده کنید. دیواره داخلی ظرف اکستروژن را تمیز نگه دارید و به طور منظم آلومینیوم و ناخالصی های انباشته شده را حذف کنید.
توصیه های پیشگیری و کنترل در محل
مدیریت خط مرگ بر پیشگیری تمرکز دارد. توصیه می شود که شرکت ها یک مکانیسم کنترل سه سطحی ایجاد کنند:
تایید پیش تولید: وضعیت سطح بلبرینگ، سختی و ابعاد را قبل از نصب قالب بررسی کنید و پارامترهای فرآیند و کیفیت بیلت را بررسی کنید. در صورت عدم رعایت شرایط تولید ممنوع است.
بازرسی در حین تولید: در طول تولید هر 10 تا 20 پروفیل، کیفیت سطح را نمونه برداری و بازرسی کنید. هنگامی که خطوط قالب بدتر می شوند، به سرعت علت را شناسایی کنید و اقداماتی مانند کاهش سرعت، تنظیم دما یا تعمیر قالب خارج از ماشین را انجام دهید.
بررسی پس از تولید: تجزیه و تحلیل علت ریشه ای را برای دسته هایی با خطوط قالب خارج از تحمل انجام دهید، چرخه های نگهداری قالب و پارامترهای فرآیند را به روز کنید و یک حلقه کیفیت بسته تشکیل دهید.
به عنوان یک مسئله رایج در صنعت اکستروژن آلومینیوم، خطوط قالب را نمی توان به طور کامل حذف کرد، اما می توان به طور پایدار در محدوده استاندارد از طریق مدیریت تصفیه شده کنترل کرد. بهینه‌سازی سیستماتیک قالب‌ها، فرآیندها و مواد نه تنها کیفیت سطح محصول و عملکرد را بهبود می‌بخشد، بلکه عمر قالب را افزایش می‌دهد و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد، و آن را به یک راه کلیدی برای تولیدکنندگان پروفیل آلومینیوم برای افزایش رقابت اصلی تبدیل می‌کند.
