ექსტრუზიული შტამპის უკმარისობის ფორმები, მიზეზები და სიცოცხლის ხანგრძლივობა

1. შესავალი

ყალიბი ალუმინის პროფილის ექსტრუზიის ძირითადი ინსტრუმენტია. პროფილის ექსტრუზიის პროცესის დროს, ყალიბმა უნდა გაუძლოს მაღალ ტემპერატურას, მაღალ წნევას და მაღალ ხახუნს. ხანგრძლივი გამოყენებისას, ის გამოიწვევს ობის ცვეთას, პლასტმასის დეფორმაციას და დაღლილობისგან დაზიანებას. მძიმე შემთხვევებში, ამან შეიძლება გამოიწვიოს ობის გახეთქვა.

2. ობის ფორმების გაუმართაობა და გამომწვევი მიზეზები

2.1 ცვეთის უკმარისობა

ცვეთა ექსტრუზიული შტამპის გაუმართაობის ძირითადი ფორმაა, რაც იწვევს ალუმინის პროფილების ზომის დარღვევას და ზედაპირის ხარისხის დაქვეითებას. ექსტრუზიის დროს, ალუმინის პროფილები მაღალი ტემპერატურისა და წნევის ქვეშ, შეზეთვის დამუშავების გარეშე ხვდებიან ყალიბის ღრუს ღია ნაწილს ექსტრუზიული მასალის გავლით. ერთი მხარე პირდაპირ ეხება კალიპერის ზოლის სიბრტყეს, ხოლო მეორე მხარე სრიალებს, რაც იწვევს დიდ ხახუნს. ღრუს ზედაპირი და კალიპერის ქამრის ზედაპირი განიცდის ცვეთას და დაზიანებას. ამავდროულად, ყალიბის ხახუნის პროცესში, ლითონის ნაწილი ეკვრის ყალიბის სამუშაო ზედაპირს, რაც ცვლის ყალიბის გეომეტრიას და მისი გამოყენება შეუძლებელია. ასევე განიხილება, როგორც ცვეთასთან დაკავშირებული დაზიანება, რაც გამოიხატება საჭრელი კიდის პასივაციის, მომრგვალებული კიდეების, სიბრტყის ჩაძირვის, ზედაპირის ღარების, აქერცვლის და ა.შ. სახით.

შტამპის ცვეთის სპეციფიკური ფორმა დაკავშირებულია მრავალ ფაქტორთან, როგორიცაა ხახუნის პროცესის სიჩქარე, როგორიცაა შტამპის მასალისა და დამუშავებული ნაჭრის ქიმიური შემადგენლობა და მექანიკური თვისებები, შტამპისა და ნაჭრის ზედაპირის უხეშობა და წნევა, ტემპერატურა და სიჩქარე ექსტრუზიის პროცესის დროს. ალუმინის ექსტრუზიული ყალიბის ცვეთა ძირითადად თერმული ცვეთის შედეგია, თერმული ცვეთა გამოწვეულია ხახუნით, ლითონის ზედაპირის დარბილებით ტემპერატურის მატების და ყალიბის ღრუს ზედაპირის გადაჯაჭვულობის გამო. ყალიბის ღრუს ზედაპირის მაღალ ტემპერატურაზე დარბილების შემდეგ, მისი ცვეთისადმი მდგრადობა მნიშვნელოვნად მცირდება. თერმული ცვეთის პროცესში, ტემპერატურა თერმულ ცვეთაზე მოქმედი მთავარი ფაქტორია. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო სერიოზულია თერმული ცვეთა.

2.2 პლასტიკური დეფორმაცია

ალუმინის პროფილის ექსტრუზიული შტამპის პლასტიკური დეფორმაცია შტამპის ლითონის მასალის დაშლის პროცესია.

ვინაიდან ექსტრუზიული შტამპი მუშაობის დროს დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფება მაღალი ტემპერატურის, მაღალი წნევის და ექსტრუდირებულ ლითონთან მაღალი ხახუნის მდგომარეობაში, შტამპის ზედაპირის ტემპერატურა იზრდება და იწვევს მის დარბილებას.

ძალიან მაღალი დატვირთვის პირობებში, მოხდება დიდი რაოდენობით პლასტიკური დეფორმაცია, რაც გამოიწვევს სამუშაო ლენტის კოლაფსს ან ელიფსის წარმოქმნას და მიღებული პროდუქტის ფორმის შეცვლას. მაშინაც კი, თუ ყალიბი არ წარმოქმნის ბზარებს, ის გაფუჭდება, რადგან ალუმინის პროფილის განზომილებიანი სიზუსტის გარანტია შეუძლებელია.

გარდა ამისა, ექსტრუზიული შტამპის ზედაპირი ექვემდებარება ტემპერატურულ სხვაობებს, რაც გამოწვეულია განმეორებითი გაცხელებითა და გაგრილებით, რაც ზედაპირზე დაჭიმვისა და შეკუმშვის მონაცვლეობით თერმულ დაძაბულობას იწვევს. ამავდროულად, მიკროსტრუქტურაც სხვადასხვა ხარისხით განიცდის ტრანსფორმაციას. ამ კომბინირებული ეფექტის შედეგად წარმოიქმნება ობის ცვეთა და ზედაპირის პლასტიკური დეფორმაცია.

2.3 დაღლილობის დაზიანება

თერმული დაღლილობის დაზიანება ასევე ყალიბის ჩამოშლის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ფორმაა. როდესაც გაცხელებული ალუმინის ღერო ექსტრუზიული შტამპის ზედაპირს ეხება, ალუმინის ღეროს ზედაპირის ტემპერატურა შიდა ტემპერატურაზე გაცილებით სწრაფად იზრდება და გაფართოების გამო ზედაპირზე კომპრესიული სტრესი წარმოიქმნება.

ამავდროულად, ტემპერატურის მატების გამო, ყალიბის ზედაპირის დენადობის ზღვარი მცირდება. როდესაც წნევის მატება შესაბამის ტემპერატურაზე ზედაპირული ლითონის დენადობის ზღვარს აღემატება, ზედაპირზე პლასტიკური შეკუმშვის დეფორმაცია წარმოიქმნება. როდესაც პროფილი ყალიბს ტოვებს, ზედაპირის ტემპერატურა მცირდება. მაგრამ როდესაც პროფილის შიგნით ტემპერატურა კვლავ მაღალია, გამჭიმვის დეფორმაცია წარმოიქმნება.

ანალოგიურად, როდესაც გამჭიმვის ძაბვის ზრდა აღემატება პროფილის ზედაპირის დენადობის ზღვარს, წარმოიქმნება პლასტიკური გამჭიმვის დეფორმაცია. როდესაც ყალიბის ლოკალური დეფორმაცია აღემატება ელასტიურობის ზღვარს და შედის პლასტიკური დეფორმაციის არეში, მცირე პლასტიკური დეფორმაციების თანდათანობითმა დაგროვებამ შეიძლება გამოიწვიოს დაღლილობის ბზარები.

ამიტომ, ყალიბის დაღლილობის შედეგად დაზიანების თავიდან ასაცილებლად ან შესამცირებლად, უნდა შეირჩეს შესაბამისი მასალები და დანერგილი იქნას შესაბამისი თერმული დამუშავების სისტემა. ამავდროულად, ყურადღება უნდა მიექცეს ყალიბის გამოყენების გარემოს გაუმჯობესებას.

2.4 ობის გატეხვა

ფაქტობრივი წარმოებისას, ბზარები ყალიბის გარკვეულ ნაწილებში ნაწილდება. გარკვეული მომსახურების პერიოდის შემდეგ, წარმოიქმნება მცირე ბზარები, რომლებიც თანდათანობით ფართოვდება სიღრმეში. მას შემდეგ, რაც ბზარები გარკვეულ ზომამდე გაფართოვდება, ყალიბის დატვირთვის ტარების უნარი მნიშვნელოვნად შესუსტდება და გამოიწვევს მოტეხილობას. ან მიკრობზარები უკვე წარმოიშვა ყალიბის თავდაპირველი თერმული დამუშავებისა და დამუშავების დროს, რაც აადვილებს ყალიბის გაფართოებას და გამოყენების დროს ადრეული ბზარების წარმოქმნას.

დიზაინის თვალსაზრისით, წარუმატებლობის ძირითადი მიზეზებია ყალიბის სიმტკიცის დიზაინი და გადასვლის წერტილში ფილეტის რადიუსის შერჩევა. წარმოების თვალსაზრისით, ძირითადი მიზეზებია მასალის წინასწარი შემოწმება და ზედაპირის უხეშობისა და დაზიანებისადმი ყურადღების მიქცევა დამუშავების დროს, ასევე თერმული დამუშავებისა და ზედაპირის დამუშავების ხარისხის გავლენა.

გამოყენების დროს ყურადღება უნდა მიექცეს ყალიბის წინასწარი გათბობის, ექსტრუზიის კოეფიციენტისა და ზოდის ტემპერატურის კონტროლს, ასევე ექსტრუზიის სიჩქარისა და ლითონის დეფორმაციის ნაკადის კონტროლს.

3. ობის სიცოცხლის ხანგრძლივობის გაუმჯობესება

ალუმინის პროფილების წარმოებისას, ყალიბის ხარჯები პროფილის ექსტრუზიის წარმოების ხარჯების დიდ ნაწილს შეადგენს.

ყალიბის ხარისხი ასევე პირდაპირ გავლენას ახდენს პროდუქტის ხარისხზე. ვინაიდან პროფილის ექსტრუზიის წარმოებაში ექსტრუზიული ყალიბის სამუშაო პირობები ძალიან მკაცრია, აუცილებელია ყალიბის მკაცრი კონტროლი დიზაინისა და მასალის შერჩევიდან ყალიბის საბოლოო წარმოებამდე, შემდგომ გამოყენებასა და მოვლა-პატრონობამდე.

განსაკუთრებით წარმოების პროცესის დროს, ყალიბს უნდა ჰქონდეს მაღალი თერმული სტაბილურობა, თერმული დაღლილობა, თერმული ცვეთისადმი წინააღმდეგობა და საკმარისი სიმტკიცე, რათა გაიზარდოს ყალიბის მომსახურების ვადა და შემცირდეს წარმოების ხარჯები.

3.1 ყალიბის მასალების შერჩევა

ალუმინის პროფილების ექსტრუზიის პროცესი მაღალი ტემპერატურის, მაღალი დატვირთვის დამუშავების პროცესია, ხოლო ალუმინის ექსტრუზიის შტამპი ძალიან მკაცრ გამოყენების პირობებს ექვემდებარება.

ექსტრუზიის შტამპი მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობს და ადგილობრივი ზედაპირის ტემპერატურამ შეიძლება 600 გრადუს ცელსიუსს მიაღწიოს. ექსტრუზიის შტამპის ზედაპირი განმეორებით თბება და ცივდება, რაც თერმულ დაღლილობას იწვევს.

ალუმინის შენადნობების ექსტრუდირებისას, ყალიბმა უნდა გაუძლოს მაღალ შეკუმშვას, მოხრას და ძვრის დაძაბულობას, რაც გამოიწვევს წებოვანი და აბრაზიული ცვეთას.

ექსტრუზიული შტამპის სამუშაო პირობებიდან გამომდინარე, შესაძლებელია მასალის საჭირო თვისებების დადგენა.

პირველ რიგში, მასალას კარგი დამუშავების უნარი უნდა ჰქონდეს. მასალა ადვილად უნდა იყოს დნობადი, ჭედვადი, დამუშავებადი და თერმული დამუშავებისთვის განკუთვნილი. გარდა ამისა, მასალას უნდა ჰქონდეს მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე. ექსტრუზიული შტამპები, როგორც წესი, მუშაობს მაღალი ტემპერატურისა და წნევის პირობებში. ალუმინის შენადნობების ექსტრუდირებისას, ოთახის ტემპერატურაზე შტამპის მასალის დაჭიმვის სიმტკიცე 1500 მპა-ზე მეტი უნდა იყოს.

მას უნდა ჰქონდეს მაღალი თბოგამძლეობა, ანუ ექსტრუზიის დროს მაღალ ტემპერატურაზე მექანიკური დატვირთვისადმი წინააღმდეგობის უნარი. მას უნდა ჰქონდეს მაღალი დარტყმითი და მოტეხილობის სიმტკიცე ნორმალურ და მაღალ ტემპერატურაზე, რათა თავიდან აიცილოს ყალიბის მყიფე მოტეხილობა დატვირთვის ან დარტყმითი დატვირთვის პირობებში.

მას უნდა ჰქონდეს მაღალი ცვეთამედეგობა, ანუ ზედაპირს უნდა ჰქონდეს ცვეთისადმი წინააღმდეგობის უნარი ხანგრძლივი მაღალი ტემპერატურის, მაღალი წნევის და ცუდი შეზეთვის ზემოქმედების ქვეშ, განსაკუთრებით ალუმინის შენადნობების ექსტრუდირებისას, მას უნდა ჰქონდეს ლითონის ადჰეზიისა და ცვეთისადმი წინააღმდეგობის უნარი.

ხელსაწყოს მთელ განივი კვეთზე მაღალი და ერთგვაროვანი მექანიკური თვისებების უზრუნველსაყოფად საჭიროა კარგი გამკვრივება.

ხელსაწყოს ყალიბის სამუშაო ზედაპირიდან სითბოს სწრაფად გასაფანტად საჭიროა მაღალი თბოგამტარობა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ლოკალური გადაწვა ან ექსტრუდირებული სამუშაო ნაწილისა და თავად ყალიბის მექანიკური სიმტკიცის ზედმეტი დაკარგვა.

მას უნდა ჰქონდეს ძლიერი წინააღმდეგობა განმეორებითი ციკლური დაძაბულობის მიმართ, ანუ საჭიროა მაღალი გამძლეობა ნაადრევი დაღლილობისგან დაზიანების თავიდან ასაცილებლად. ასევე უნდა ჰქონდეს გარკვეული კოროზიისადმი მდგრადობა და კარგი ნიტრიდობის თვისებები.

3.2 ყალიბის გონივრული დიზაინი

ყალიბის გონივრული დიზაინი მისი მომსახურების ვადის გახანგრძლივების მნიშვნელოვანი ნაწილია. სწორად დაპროექტებული ყალიბის სტრუქტურა უნდა უზრუნველყოფდეს, რომ ნორმალური გამოყენების პირობებში არ არსებობს დარტყმითი გახეთქვის და დაძაბულობის კონცენტრაციის შესაძლებლობა. ამიტომ, ყალიბის დიზაინის შექმნისას შეეცადეთ, რომ დაძაბულობა თითოეულ ნაწილზე თანაბრად იყოს განაწილებული და ყურადღება მიაქციეთ, რომ თავიდან აიცილოთ ბასრი კუთხეები, ჩაზნექილი კუთხეები, კედლის სისქის სხვაობა, ბრტყელი, ფართო, თხელი კედლის მონაკვეთი და ა.შ., რათა თავიდან აიცილოთ ზედმეტი დაძაბულობის კონცენტრაცია. ამან შეიძლება გამოიწვიოს თერმული დამუშავების დეფორმაცია, ბზარები და მყიფე მოტეხილობა ან ადრეული ცხელი ბზარები გამოყენების დროს, ხოლო სტანდარტიზებული დიზაინი ასევე ხელს უწყობს ყალიბის შენახვისა და მოვლა-პატრონობის გაცვლას.

3.3 თერმული დამუშავებისა და ზედაპირული დამუშავების ხარისხის გაუმჯობესება

ექსტრუზიული შტამპის მომსახურების ვადა დიდწილად დამოკიდებულია თერმული დამუშავების ხარისხზე. ამიტომ, ყალიბის მომსახურების ვადის გასაუმჯობესებლად განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია თერმული დამუშავების მოწინავე მეთოდები და პროცესები, ასევე გამკვრივებისა და ზედაპირის გამაგრების დამუშავება.

ამავდროულად, თერმული დამუშავებისა და ზედაპირის გამაგრების პროცესები მკაცრად კონტროლდება თერმული დამუშავების დეფექტების თავიდან ასაცილებლად. ჩაქრობისა და გამაგრების პროცესის პარამეტრების რეგულირება, წინასწარი დამუშავების, სტაბილიზაციისა და გამაგრების რაოდენობის გაზრდა, ტემპერატურის კონტროლზე, გათბობისა და გაგრილების ინტენსივობაზე ყურადღების გამახვილება, ახალი ჩაქრობის საშუალებების გამოყენება და ახალი პროცესებისა და ახალი აღჭურვილობის შესწავლა, როგორიცაა გამაგრებისა და გამკვრივების დამუშავება და ზედაპირის გამაგრების სხვადასხვა დამუშავება, ხელს უწყობს ყალიბის მომსახურების ვადის გაუმჯობესებას.

3.4 ყალიბის წარმოების ხარისხის გაუმჯობესება

ყალიბების დამუშავების დროს, დამუშავების გავრცელებული მეთოდებია მექანიკური დამუშავება, მავთულის ჭრა, ელექტრული განმუხტვის დამუშავება და ა.შ. მექანიკური დამუშავება ყალიბის დამუშავების პროცესში შეუცვლელი და მნიშვნელოვანი პროცესია. ის არა მხოლოდ ცვლის ყალიბის გარეგნულ ზომას, არამედ პირდაპირ გავლენას ახდენს პროფილის ხარისხსა და ყალიბის მომსახურების ვადაზე.

მავთულის ჭრით ნახვრეტების დამუშავების ფართოდ გავრცელებული მეთოდია ყალიბის დამუშავებაში. ის აუმჯობესებს დამუშავების ეფექტურობას და სიზუსტეს, თუმცა, გარკვეულ პრობლემებსაც წარმოშობს. მაგალითად, თუ მავთულის ჭრით დამუშავებული ყალიბი პირდაპირ გამოიყენება წარმოებისთვის გამაგრების გარეშე, ადვილად წარმოიქმნება წიდა, აქერცვლა და ა.შ., რაც ამცირებს ყალიბის მომსახურების ვადას. ამიტომ, მავთულის ჭრის შემდეგ ყალიბის საკმარისი გამაგრება აუმჯობესებს ზედაპირის დაჭიმვის დაძაბულობის მდგომარეობას, ამცირებს ნარჩენ სტრესს და ზრდის ყალიბის მომსახურების ვადას.

ყალიბის გატეხვის მთავარი მიზეზი სტრესის კონცენტრაციაა. ნახაზის დიზაინის მიერ დაშვებულ ფარგლებში, რაც უფრო დიდია მავთულის საჭრელი მავთულის დიამეტრი, მით უკეთესი. ეს არა მხოლოდ ხელს უწყობს დამუშავების ეფექტურობის გაუმჯობესებას, არამედ მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სტრესის განაწილებას, რათა თავიდან აიცილოს სტრესის კონცენტრაციის წარმოქმნა.

ელექტრული განმუხტვის დამუშავება ელექტრული კოროზიის დამუშავების სახეობაა, რომელიც ხორციელდება მასალის აორთქლების, დნობის და განმუხტვის დროს წარმოქმნილი დამუშავების სითხის აორთქლების სუპერპოზიციით. პრობლემა ის არის, რომ დამუშავების სითხეზე გათბობისა და გაგრილების სითბოს და დამუშავების სითხის ელექტროქიმიური მოქმედების გამო, დამუშავების ნაწილში წარმოიქმნება მოდიფიცირებული ფენა, რომელიც იწვევს დეფორმაციას და სტრესს. ზეთის შემთხვევაში, ზეთის წვის შედეგად დაშლილი ნახშირბადის ატომები დიფუზირდება და ნახშირბადდება სამუშაო ნაწილზე. როდესაც თერმული სტრესი იზრდება, დაზიანებული ფენა ხდება მყიფე და მაგარი და მიდრეკილია ბზარებისკენ. ამავდროულად, წარმოიქმნება ნარჩენი სტრესი და ემაგრება სამუშაო ნაწილზე. ეს გამოიწვევს დაღლილობისადმი სიმტკიცის შემცირებას, აჩქარებულ მსხვრევას, დაძაბულ კოროზიას და სხვა მოვლენებს. ამიტომ, დამუშავების პროცესში უნდა ვეცადოთ, თავიდან ავიცილოთ ზემოთ ჩამოთვლილი პრობლემები და გავაუმჯობესოთ დამუშავების ხარისხი.

3.5 სამუშაო პირობების და ექსტრუზიის პროცესის პირობების გაუმჯობესება

ექსტრუზიის შტამპის სამუშაო პირობები ძალიან ცუდია და სამუშაო გარემოც ძალიან ცუდია. ამიტომ, ექსტრუზიის პროცესის მეთოდისა და პარამეტრების გაუმჯობესება, ასევე სამუშაო პირობებისა და სამუშაო გარემოს გაუმჯობესება სასარგებლოა შტამპის სიცოცხლის ხანგრძლივობის გასაზრდელად. ამიტომ, ექსტრუზიამდე აუცილებელია ექსტრუზიის გეგმის ფრთხილად შემუშავება, საუკეთესო აღჭურვილობის სისტემისა და მასალის სპეციფიკაციების შერჩევა, ექსტრუზიის პროცესის საუკეთესო პარამეტრების (როგორიცაა ექსტრუზიის ტემპერატურა, სიჩქარე, ექსტრუზიის კოეფიციენტი და ექსტრუზიის წნევა და ა.შ.) ჩამოყალიბება და ექსტრუზიის დროს სამუშაო გარემოს გაუმჯობესება (როგორიცაა წყლით ან აზოტით გაგრილება, საკმარისი შეზეთვა და ა.შ.), რითაც მცირდება ყალიბის სამუშაო დატვირთვა (როგორიცაა ექსტრუზიის წნევის შემცირება, გაციების სითბოს და ალტერნატიული დატვირთვის შემცირება და ა.შ.), დამკვიდრება და გაუმჯობესება პროცესის ოპერაციული პროცედურებისა და უსაფრთხო გამოყენების პროცედურების.

4 დასკვნა

ალუმინის ინდუსტრიის ტენდენციების განვითარებასთან ერთად, ბოლო წლებში ყველა ეძებს უკეთეს განვითარების მოდელებს ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, ხარჯების დაზოგვისა და სარგებლის გაზრდის მიზნით. ექსტრუზიული შტამპი უდავოდ მნიშვნელოვანი საკონტროლო კვანძია ალუმინის პროფილების წარმოებისთვის.

ალუმინის ექსტრუზიული შტამპის სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე მრავალი ფაქტორი მოქმედებს. შიდა ფაქტორების გარდა, როგორიცაა შტამპის სტრუქტურული დიზაინი და სიმტკიცე, შტამპის მასალები, ცივი და თერმული დამუშავება და ელექტრო დამუშავების ტექნოლოგია, თერმული დამუშავება და ზედაპირული დამუშავების ტექნოლოგია, არსებობს ექსტრუდირების პროცესი და გამოყენების პირობები, შტამპის მოვლა-პატრონობა და შეკეთება, ექსტრუზიული პროდუქტის მასალის მახასიათებლები და ფორმა, სპეციფიკაციები და შტამპის სამეცნიერო მართვა.

ამავდროულად, გავლენის ფაქტორები არ არის ერთი, არამედ რთული, მრავალფაქტორიანი, ყოვლისმომცველი პრობლემა, რომლის სიცოცხლის ხანგრძლივობის გაუმჯობესება, რა თქმა უნდა, სისტემური პრობლემაა. ფაქტობრივი წარმოებისა და გამოყენების პროცესში აუცილებელია დიზაინის, ყალიბის დამუშავების, გამოყენების მოვლა-პატრონობისა და კონტროლის სხვა ძირითადი ასპექტების ოპტიმიზაცია, შემდეგ კი ყალიბის მომსახურების ხანგრძლივობის გაუმჯობესება, წარმოების ხარჯების შემცირება და წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესება.

რედაქტირებულია მეი ჯიანგის მიერ MAT Aluminum-დან