При производството на екструдиран алуминиев профил линиите за матрици са един от най-честите повърхностни дефекти. Те се появяват като надлъжни вдлъбнато-изпъкнали ивици по посока на екструзия върху повърхността на профила. Незначителните линии на матрицата влошават текстурата на повърхността, докато тежките причиняват проблеми като разлика в цвета и непълно покритие при последващи повърхностни обработки като анодиране и прахово покритие, като директно намаляват добива на продукта и степента на доставка. Като типична проблемна точка за качеството в процеса на екструдиране, линиите на матриците възникват от множество измерения, включително състояние на матрицата, параметри на процеса и качество на заготовката, и изискват систематичен анализ на първопричината и целеви контролни решения.
Основни причини за линиите на матрицата
Линиите на матрицата по същество са резултат от взаимодействието между носещата повърхност на матрицата и металния поток, когато сплавта излиза от отвора на матрицата. Всички екструдирани профили имат линии на матрицата в различна степен и се класифицират като дефекти, когато дълбочината на ивицата надвишава стандартите за качество. Основните задействания попадат в три категории:
1. Фактори, свързани с матрицата
Матрицата е основният източник на линиите на матрицата и състоянието на опорната повърхност директно определя качеството на повърхността на профила.
Недостатъчно покритие на опорната повърхностАко опорната повърхност не отговаря на изискванията за огледално полиране, с машинни дефекти като следи от срязване на тел, следи от инструменти и ями, тези дефекти ще бъдат директно възпроизведени върху повърхността на профила по време на потока на метала, образувайки непрекъснати надлъжни ивици. Стандартът изисква грапавост на опорната повърхност в рамките на Ra 0,4 μm; линиите на матрицата стават значително забележими, когато грапавостта надвиши Ra 0,8 μm.
Недостатъчна твърдост на лагера и износванеНеадекватното азотиране на матрицата води до твърдост на повърхността под HV900, което води до бързо износване на лагера по време на производството и образуването на подобни на бразди следи от износване. След продължителна работа, отлепването на азотирания слой и повредата на основния материал също ще доведат до внезапно задълбочаване на линиите на матрицата.
Неразумна конструкция на лагераПрекалено дългата дължина на лагера увеличава хода на триенето на метала, засилва захващането на алуминия и надраскването на повърхността. Големите междини между лагерните секции без преход на дъгата причиняват рязко изтичане на метал, образувайки локални изпъкнали или набраздени линии на матрицата.
Алуминиев пикап и чужди тела по лагераКогато температурата на екструдиране е твърде висока, частиците от алуминиева сплав се придържат към опорната повърхност и образуват натрупвания. Те периодично се отделят и залепват отново по време на производството, оставяйки прекъсващи или непрекъснати драскотини по профила. Чужди вещества като графит и метални остатъци, останали в кухината на матрицата, също могат директно да изстържат надлъжните канали.
2. Фактори на процеса на екструдиране
Несъответстващите параметри на процеса усилват въздействието на дефектите на матрицата, предизвиквайки или влошавайки линиите на матрицата.
Твърде висока температура на екструдиранеКогато температурите на заготовката и матрицата надвишават спецификациите, вискозитетът на алуминиевата сплав намалява и пластичността се увеличава, което прави по-вероятно металните частици да се придържат към опорната повърхност и да образуват линии на матрицата от тип пикап. Междувременно високата температура ускорява окисляването и отгряването на повърхността на матрицата, намалявайки твърдостта и устойчивостта на износване.
Прекалено висока скорост на екструдиранеТвърде високата изходна скорост увеличава напрежението на срязване на металния поток и повишава триенето в зоната на сцепление на лагера, което не само влошава поемането на алуминия, но също така причинява микровибрации на матрицата, образувайки вълнообразни линии на матрицата. Внезапните промени в скоростта също могат да създадат незабавни импресии и маркировки за спиране.
Неравномерна температура на матрицатаНедостатъчното предварително нагряване на матрицата и големите температурни разлики между зоните водят до неравномерен поток на метала и претоварени локални лагерни зони, което води до непостоянно износване и поемане на алуминий и образуване на надлъжни ивици с различна тежест.
3. Фактори на заготовката и оборудването
Дефекти в качеството на заготовкатаСегрегацията на състава на заготовките, високото съдържание на примеси и недостатъчната хомогенизация водят до неравномерен пластичен поток. Твърдите частици ще надраскат жлебовете, когато преминават през лагера. Оксидни люспи и маслени петна по повърхността на заготовката, ако не бъдат почистени преди екструдирането, ще бъдат пренесени в кухината на матрицата и ще надраскат повърхността на профила.
Проблеми с точността на оборудванетоВибрацията на шпиндела на екструдера, нестабилната работа на изтеглящия механизъм и недостатъчната твърдост на опорната подложка на матрицата могат да причинят периодични вибрации на матрицата или профила, образувайки следи от трептене и вълнообразни линии на матрицата по повърхността.
Целеви решения за щанцови линии
За справяне с горните причини е необходимо координирано управление на контрола на матрицата, оптимизирането на процесите и управлението на производството, за да се постигне ефективен контрол на линиите за матрица.
1. Пълен контрол на качеството на матрицата
Подобрете прецизността на обработка и полиране на лагериСтрого контролирайте работния процес на обработка на лагери. Извършете полиране стъпка по стъпка след рязане на тел, за да осигурите грапавост на повърхността Ra По-малка или равна на 0,4 μm, без остри ръбове или стъпала. Регулирайте ъгъла на излизане на лагера в рамките на -1 градуса до -3 градуса, за да намалите височината на зоната на сцепление и съпротивлението на триене.
Стандартизирайте обработката с азотиранеПриемете висококачествен процес на газово азотиране, за да осигурите твърдост на опорната повърхност от HV900–1200 и еднаква дълбочина на азотирания слой. Проверете отново твърдостта на матрицата след определен брой производствени смени. Повторно нитридиране и повторно полиране умира, когато азотираният слой се отлепи; повредените матрици са забранени за производство.
Оптимизирайте дизайна на лагераПроектирайте дължината на лагера разумно според дебелината на стената на профила и характеристиките на сплавта, като избягвате прекалено дълги или къси размери. Приложете плавни дъгови преходи между лагери с различна дебелина, за да намалите рязкото изтичане на метал. Балансирайте скоростта на потока чрез дизайн на захранващия отвор за сложни секции, за да намалите локалното натоварване на лагера.
Създайте механизъм за поддръжка на матрицатаСъхранявайте записи за употребата за всяка матрица и провеждайте редовно полиране и поддръжка извън машината въз основа на тонажа на екструзията. Незабавно отстранете матриците за почистване, когато по време на производството се появи алуминиев прием; не се допуска принудителна работа. След ремонт проверете покритието и размерите на лагера, преди да се върнете към производството.
2. Оптимизиране на параметрите на процеса на екструдиране
Прецизно контролирайте температурата на екструдиранеЗадайте оптимални температури на заготовката и матрицата според класа на сплавта. За сплав 6063 температурата на заготовката обикновено се контролира на 460–500 градуса, а температурата на матрицата на 420–450 градуса. Поддържайте температурни колебания в рамките на ±10 градуса, за да избегнете прегряване.
Съвпадайте с разумна скорост на екструдиранеСледвайте принципа "ниска температура с ниска скорост, висока температура с висока скорост". Подходящо намалете изходната скорост за профили с високи изисквания за качество на повърхността. Поддържайте постоянна скорост на екструдиране, избягвайте чести стартирания и внезапни промени на скоростта и минимизирайте следите за спиране и моменталните отпечатъци.
Предварителното загряване умира напълно и равномерноПредварителното загряване се затопля старателно за 2–4 часа преди монтажа, за да се осигури равномерна обща температура и да се елиминират локалните разлики. Контролирайте температурните промени в зоните на матрицата в рамките на 20 градуса по време на производството, за да поддържате стабилен метален поток.
3. Управление на заготовки и оборудване
Строго контролирайте качеството на заготовкитеИзползвайте заготовки, квалифицирани чрез хомогенизираща обработка и контролирайте съдържанието на примеси. Почистете оксидните люспи и маслените петна по повърхностите на заготовките преди екструдиране, за да предотвратите навлизането на чужди тела в кухината на матрицата. Контролирайте стриктно съдържанието на натрий в сплавите с високо съдържание на магнезий, за да намалите склонността към поемане на алуминий.
Осигурете точността на работата на оборудванетоРедовно калибрирайте коаксиалността на шпиндела на екструдера и стабилността на теглича и подменяйте старите уплътнения и водещите релси. Използвайте опорни подложки за матрицата с подходяща твърдост, за да избегнете вибрации на матрицата по време на екструдиране. Поддържайте чиста вътрешната стена на контейнера за екструдиране и редовно отстранявайте натрупания алуминий и замърсявания.
Препоръки за профилактика и контрол на място
Управлението на линията Die се фокусира върху превенцията. Препоръчва се предприятията да създадат механизъм за контрол на три нива:
Потвърждение преди производство: Проверете състоянието на опорната повърхност, твърдостта и размерите преди монтажа на матрицата и проверете параметрите на процеса и качеството на заготовката. Производството е забранено, ако не са изпълнени условията.
Инспекция в производството: Вземайте проби и проверявайте качеството на повърхността на всеки 10–20 профила по време на производството. Когато линиите на матрицата се влошат, незабавно установете причината и вземете мерки като намаляване на скоростта, регулиране на температурата или ремонт на матрицата извън машината.
Преглед след продукцията: Провеждане на анализ на първопричината за партиди с линии на матрици извън толеранса, актуализиране на циклите за поддръжка на матрицата и параметрите на процеса и формиране на затворен цикъл на качеството.
Като често срещан проблем в индустрията за екструдиране на алуминий, линиите за матрици не могат да бъдат напълно елиминирани, но могат да бъдат стабилно контролирани в рамките на стандартните граници чрез прецизно управление. Систематичното оптимизиране на матриците, процесите и материалите не само подобрява качеството на повърхността на продукта и добива, но също така удължава живота на матрицата и намалява производствените разходи, което го прави ключов начин за производителите на алуминиеви профили да подобрят основната си конкурентоспособност.
