1. 소개
금형은 알루미늄 프로파일 압출의 핵심 도구입니다. 프로파일 압출 공정에서 금형은 고온, 고압, 높은 마찰을 견뎌야 합니다. 장기간 사용하면 금형 마모, 소성 변형 및 피로 손상이 발생합니다. 심한 경우 곰팡이가 생길 수 있습니다.
2. 곰팡이 발생 형태 및 원인
2.1 마모 불량
마모는 압출 다이의 고장으로 이어지는 주요 형태로, 이로 인해 알루미늄 프로파일의 크기가 불규칙해지고 표면 품질이 저하됩니다. 압출 중에 알루미늄 프로파일은 윤활 처리 없이 고온, 고압에서 압출 재료를 통해 금형 캐비티의 열린 부분을 만납니다. 한쪽은 캘리퍼 스트립의 평면과 직접 접촉하고 다른 쪽은 미끄러지면서 마찰이 커집니다. 캐비티 표면과 캘리퍼 벨트 표면이 마모되어 파손될 수 있습니다. 동시에 금형의 마찰 과정에서 일부 빌렛 금속이 금형의 작업 표면에 부착되어 금형의 형상이 변경되어 사용할 수 없으며 마모 실패로 간주됩니다. 절삭날의 패시베이션, 둥근 모서리, 평면 싱킹, 표면 홈, 박리 등의 형태로 표현됩니다.
다이 마모의 특정 형태는 다이 재료 및 가공된 빌렛의 화학적 조성 및 기계적 특성, 다이 및 빌렛의 표면 거칠기 및 압력과 같은 마찰 공정 속도와 같은 많은 요인과 관련됩니다. 압출 공정 중 온도 및 속도. 알루미늄 압출 금형의 마모는 주로 열 마모이며, 열 마모는 마찰, 온도 상승으로 인한 금속 표면 연화 및 금형 캐비티 표면의 연동으로 인해 발생합니다. 금형 캐비티 표면이 고온에서 연화되면 내마모성이 크게 감소합니다. 열마모 과정에서 온도는 열마모에 영향을 미치는 주요 요인이다. 온도가 높을수록 열 마모가 더 심각해집니다.
2.2 소성변형
알루미늄 프로파일 압출 다이의 소성 변형은 다이 금속 재료의 항복 과정입니다.
압출다이는 작업시 장시간 고온, 고압, 압출금속과의 마찰이 큰 상태에 있기 때문에 다이의 표면온도가 상승하여 연화현상이 발생하게 됩니다.
매우 높은 하중 조건에서는 다량의 소성 변형이 발생하여 작업 벨트가 붕괴되거나 타원이 생기고 생산되는 제품의 모양이 변경됩니다. 금형에 균열이 생기지 않더라도 알루미늄 프로파일의 치수 정확도를 보장할 수 없기 때문에 실패하게 됩니다.
또한, 압출 다이의 표면은 가열과 냉각의 반복으로 인해 온도 차이가 발생하며, 이로 인해 표면에 인장과 압축의 교번적인 열 응력이 발생합니다. 동시에 미세구조도 다양한 정도로 변형됩니다. 이러한 결합 효과로 인해 금형 마모와 표면 소성 변형이 발생합니다.
2.3 피로 손상
열피로 손상은 금형 고장의 가장 일반적인 형태 중 하나이기도 합니다. 가열된 알루미늄 막대가 압출 다이 표면에 접촉하면 알루미늄 막대의 표면 온도가 내부 온도보다 훨씬 빠르게 상승하고 팽창으로 인해 표면에 압축 응력이 발생합니다.
동시에, 온도 증가로 인해 금형 표면의 항복 강도가 감소합니다. 압력 증가가 해당 온도에서 표면 금속의 항복 강도를 초과하면 표면에 소성 압축 변형이 나타납니다. 프로파일이 금형을 떠나면 표면 온도가 감소합니다. 그러나 프로파일 내부 온도가 여전히 높으면 인장 변형이 발생합니다.
마찬가지로, 인장 응력의 증가가 프로파일 표면의 항복 강도를 초과하면 소성 인장 변형이 발생합니다. 금형의 국부 변형이 탄성 한계를 초과하여 소성 변형 영역에 들어가면 작은 소성 변형이 점진적으로 축적되어 피로 균열이 형성될 수 있습니다.
따라서 금형의 피로손상을 방지하거나 줄이기 위해서는 적절한 재료를 선택하고 적절한 열처리 시스템을 채택해야 한다. 동시에 금형의 사용 환경 개선에도 주의를 기울여야 합니다.
2.4 금형 파손
실제 생산 시 금형의 특정 부분에 균열이 분포되어 있습니다. 일정 사용기간이 지나면 작은 균열이 발생하며 점차 깊이가 깊어집니다. 균열이 특정 크기로 확대되면 금형의 하중 지지력이 심각하게 약화되어 파손이 발생합니다. 또는 금형의 원래 열처리 및 가공 과정에서 이미 미세 균열이 발생하여 금형이 팽창하기 쉽고 사용 중에 조기 균열이 발생합니다.
설계 측면에서 실패의 주요 원인은 금형 강도 설계와 전환 시 필렛 반경 선택입니다. 제조 측면에서는 재료 사전 검사와 가공 중 표면 거칠기 및 손상에 대한 주의, 열처리 및 표면 처리 품질이 미치는 영향이 주된 이유입니다.
사용 중에는 금형 예열, 압출 비율 및 잉곳 온도 제어뿐만 아니라 압출 속도 및 금속 변형 흐름 제어에도 주의를 기울여야 합니다.
3. 금형 수명 향상
알루미늄 프로파일 생산에서 금형 비용은 프로파일 압출 생산 비용의 큰 부분을 차지합니다.
금형의 품질도 제품의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 프로파일 압출 생산에서 압출 금형의 작업 조건은 매우 가혹하기 때문에 설계 및 재료 선택부터 금형의 최종 생산, 후속 사용 및 유지 관리에 이르기까지 금형을 엄격하게 제어해야 합니다.
특히 생산 공정에서 금형은 금형의 수명을 연장하고 생산 비용을 줄이기 위해 높은 열 안정성, 열 피로, 열 마모 저항 및 충분한 인성을 가져야 합니다.
3.1 금형재료의 선정
알루미늄 프로파일의 압출 공정은 고온, 고부하 가공 공정이며, 알루미늄 압출 다이는 매우 가혹한 사용 조건을 따릅니다.
압출 다이는 고온에 노출되며 국부 표면 온도는 섭씨 600도에 도달할 수 있습니다. 압출 다이의 표면은 가열과 냉각을 반복하여 열 피로를 유발합니다.
알루미늄 합금을 압출할 때 금형은 접착 마모와 연마 마모를 유발하는 높은 압축, 굽힘 및 전단 응력을 견뎌야 합니다.
압출 다이의 작업 조건에 따라 재료의 필요한 특성이 결정될 수 있습니다.
우선, 재료의 공정 성능이 좋아야 합니다. 재료는 제련, 단조, 가공, 열처리가 용이해야 합니다. 또한, 재료의 강도와 경도가 높아야 합니다. 압출 다이는 일반적으로 고온 및 고압에서 작동합니다. 알루미늄 합금을 압출할 때 금형 재료의 상온 인장 강도는 1500MPa보다 커야 합니다.
높은 내열성, 즉 압출 시 고온에서 기계적 부하에 저항하는 능력이 필요합니다. 응력 조건이나 충격 하중 하에서 금형이 취성 파괴되는 것을 방지하려면 상온 및 고온에서 높은 충격 인성과 파괴 인성 값을 가져야 합니다.
즉, 표면은 장기간의 고온, 고압 및 윤활 불량 하에서 마모에 저항할 수 있는 능력이 있어야 합니다. 특히 알루미늄 합금을 압출할 때 금속 접착 및 마모에 저항할 수 있는 능력이 있습니다.
공구의 전체 단면에 걸쳐 높고 균일한 기계적 특성을 보장하려면 우수한 경화성이 필요합니다.
압출된 공작물과 금형 자체의 국부적인 과열이나 기계적 강도의 과도한 손실을 방지하기 위해 공구 금형의 작업 표면에서 열을 빠르게 발산하려면 높은 열 전도성이 필요합니다.
반복되는 반복 응력에 대한 강한 저항력, 즉 조기 피로 손상을 방지하기 위해 높은 지속 강도가 필요합니다. 또한 특정 내식성과 우수한 질화성 특성이 필요합니다.
3.2 금형의 합리적인 설계
금형의 합리적인 설계는 수명 연장에 중요한 부분입니다. 올바르게 설계된 금형 구조는 정상적인 사용 조건에서 충격 파열 및 응력 집중 가능성이 없음을 보장해야 합니다. 따라서 금형을 설계할 때 각 부품에 응력이 균일하도록 노력하고 과도한 응력 집중을 피하기 위해 날카로운 모서리, 오목한 모서리, 벽 두께 차이, 편평하고 넓은 얇은 벽 섹션 등을 피하도록 주의하십시오. 그런 다음 사용 중에 열처리 변형, 균열 및 취성 파괴 또는 조기 열간 균열을 유발하는 동시에 표준화된 설계는 금형의 보관 및 유지 관리 교환에도 도움이 됩니다.
3.3 열처리 및 표면처리 품질 향상
압출 다이의 수명은 주로 열처리 품질에 따라 달라집니다. 따라서 금형의 수명을 향상시키기 위해서는 고급 열처리 방법 및 열처리 공정뿐만 아니라 강화 및 표면 강화 처리가 특히 중요합니다.
동시에 열처리 불량을 방지하기 위해 열처리 및 표면 강화 공정을 엄격하게 관리합니다. 담금질 및 템퍼링 공정 매개변수 조정, 전처리, 안정화 처리 및 템퍼링 횟수 증가, 온도 제어, 가열 및 냉각 강도에 주의, 새로운 담금질 매체 사용 및 강화 및 강화 처리, 다양한 표면 강화와 같은 새로운 공정 및 새로운 장비 연구 처리는 금형의 수명을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
3.4 금형 제작 품질 향상
금형 가공 중 일반적인 가공 방법에는 기계 가공, 와이어 절단, 방전 가공 등이 포함됩니다. 기계 가공은 금형 가공 공정에서 없어서는 안될 중요한 공정입니다. 이는 금형의 외관 크기를 변경할 뿐만 아니라 프로파일의 품질과 금형의 수명에도 직접적인 영향을 미칩니다.
다이 홀의 와이어 커팅은 금형 가공에서 널리 사용되는 공정 방법입니다. 이는 처리 효율성과 처리 정확도를 향상시키지만 몇 가지 특별한 문제도 발생합니다. 예를 들어, 와이어 컷팅으로 가공한 금형을 템퍼링하지 않고 직접 생산에 사용하면 슬래그, 박리 등이 쉽게 발생하여 금형의 수명이 단축됩니다. 따라서 와이어 절단 후 금형을 충분히 템퍼링하면 표면 인장 응력 상태를 개선하고 잔류 응력을 줄이며 금형의 수명을 늘릴 수 있습니다.
응력 집중은 금형 파손의 주요 원인입니다. 도면 설계가 허용하는 범위 내에서 와이어 절단 와이어의 직경이 클수록 좋습니다. 이는 가공 효율을 향상시키는 데 도움이 될 뿐만 아니라 응력 분포를 크게 개선하여 응력 집중 발생을 방지합니다.
방전 가공은 방전 중에 발생하는 재료 기화, 용융 및 가공 유체 증발의 중첩에 의해 수행되는 일종의 전기 부식 가공입니다. 문제는 가공유체에 작용하는 가열 및 냉각열과 가공유체의 전기화학적 작용으로 인해 가공부분에 개질층이 형성되어 변형과 응력이 발생한다는 점이다. 오일의 경우 오일의 연소로 인해 분해된 탄소 원자가 가공물에 확산되어 침탄됩니다. 열응력이 증가하면 열화된 층은 부서지기 쉽고 단단해지며 균열이 생기기 쉽습니다. 동시에 잔류응력이 형성되어 공작물에 부착됩니다. 이로 인해 피로 강도 감소, 파괴 가속화, 응력 부식 및 기타 현상이 발생합니다. 따라서 처리 과정에서 위의 문제를 피하고 처리 품질을 향상시키도록 노력해야 합니다.
3.5 작업조건 및 압출공정 조건 개선
압출 다이의 작업 조건은 매우 열악하고 작업 환경도 매우 나쁩니다. 따라서 압출 공정 방법 및 공정 매개 변수를 개선하고 작업 조건 및 작업 환경을 개선하는 것이 금형 수명을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 따라서 압출 전에 압출 계획을 신중하게 수립하고 최상의 장비 시스템 및 재료 사양을 선택하고 최상의 압출 공정 매개 변수(예: 압출 온도, 속도, 압출 계수 및 압출 압력 등)를 공식화하고 개선하는 것이 필요합니다. 압출 중 작업 환경(예: 수냉 또는 질소 냉각, 충분한 윤활 등)을 통해 금형의 작업 부담을 줄입니다(예: 압출 압력 감소, 냉각열 감소 및 교번 부하 감소, 등), 공정 운영 절차 및 안전한 사용 절차를 수립하고 개선합니다.
4 결론
알루미늄 산업 동향의 발전과 함께 최근 몇 년 동안 모든 사람들은 효율성을 향상하고 비용을 절감하며 이점을 높이기 위해 더 나은 개발 모델을 찾고 있습니다. 압출 다이는 의심할 여지 없이 알루미늄 프로파일 생산을 위한 중요한 제어 노드입니다.
알루미늄 압출 다이의 수명에 영향을 미치는 요인은 다양합니다. 금형의 구조 설계 및 강도, 금형 재료, 냉간 및 열처리 및 전기 처리 기술, 열처리 및 표면 처리 기술 등 내부 요인 외에도 압출 공정 및 사용 조건, 금형 유지 및 수리, 압출 등이 있습니다. 제품의 소재특성과 형태, 규격, 금형의 과학적 관리.
동시에 영향을 미치는 요인은 단일한 것이 아니라 복잡한 다중 요인의 포괄적인 문제입니다. 수명을 개선하려면 시스템적인 문제도 필요합니다. 실제 생산 및 프로세스 사용에서는 설계를 최적화해야 합니다. 금형 가공, 유지 관리 및 기타 주요 제어 측면을 사용한 다음 금형의 서비스 수명을 개선하고 생산 비용을 절감하며 생산 효율성을 향상시킵니다.
MAT Aluminium의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2024년 8월 14일
