एल्युमीनियम प्रोफाइल के आयामी सहनशीलता पर एक्सट्रूज़न गति का प्रभाव तंत्र और नियंत्रण रणनीति

1. से प्रभावित आयामी सहनशीलता का भौतिक तंत्र एक्सट्रूज़न गति

1.1 थर्मल संकोचन प्रभाव

गर्म अवस्था में बाहर निकाले जाने और कमरे के तापमान तक ठंडा होने के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्रोफाइल अनिवार्य रूप से सिकुड़न विरूपण से गुजरती है। सिकुड़न दर S% को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है

α रैखिक विस्तार गुणांक को दर्शाता है, Te एक्सट्रूज़न आउटलेट तापमान को दर्शाता है और T परिवेश तापमान को इंगित करता है। समीकरण सिकुड़न और आउटलेट तापमान के बीच एक रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है: उच्च आउटलेट तापमान के परिणामस्वरूप ठंडा होने के बाद अधिक सिकुड़न होती है, जिससे नकारात्मक आयामी सहनशीलता वाले प्रोफाइल बनते हैं; इसके विपरीत, कम आउटलेट तापमान सकारात्मक आयामी सहनशीलता के साथ छोटे संकोचन और प्रोफाइल उत्पन्न करते हैं।

एक्सट्रूज़न गति विरूपण थर्मल प्रभावों के माध्यम से सीधे परिवर्तन तापमान (टीई) को प्रभावित करती है। गर्म एक्सट्रूज़न के दौरान, 90% से अधिक प्लास्टिक विरूपण कार्य और घर्षण कार्य गर्मी में परिवर्तित हो जाते हैं। उच्च गति के परिणामस्वरूप प्रति यूनिट समय में अधिक विरूपण कार्य होता है, जिससे तापमान में वृद्धि होती है और बाद में ठंडा होने के बाद बड़ी सिकुड़न होती है। एक उदाहरण के रूप में 6061 मिश्र धातु को लेते हुए, जब निकास तापमान 510-540 डिग्री सेल्सियस के भीतर बनाए रखा जाता है, तो एक्सट्रूज़न गति में प्रत्येक 1 मीटर/मिनट की वृद्धि निकास तापमान को लगभग 5-8 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा देती है, जिसके परिणामस्वरूप ठंडा होने के बाद काफी अधिक आयामी संकोचन होता है। सूत्र से यह भी पता चलता है कि उच्च एक्सट्रूज़न तापमान से अधिक विकृति होती है। इसलिए, उत्पाद के यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित करने के आधार पर, जब भी संभव हो कम एक्सट्रूज़न तापमान को अपनाया जाना चाहिए।

2.2 एम एटल एफ कम यू समरूपता

धातु प्रवाह एकरूपता पर एक्सट्रूज़न गति के प्रभाव को मात्रात्मक रूप से क्रॉस-अनुभागीय प्रवाह गति के मूल माध्य वर्ग द्वारा दर्शाया जा सकता है। अत्यधिक एक्सट्रूज़न गति महत्वपूर्ण प्रवाह असमानता की ओर ले जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बढ़ी हुई गति विरूपण थर्मल प्रभाव को तेज करती है, जिससे स्थानीय तापमान बढ़ता है जो प्रभावित क्षेत्रों में विरूपण प्रतिरोध को कम करता है। समान एक्सट्रूज़न दबाव के तहत, त्वरित प्रवाह गति इस घटना को और बढ़ा देती है, जिससे एक सकारात्मक फीडबैक लूप बनता है। ऐसी प्रवाह वेग असमानता का प्रत्यक्ष परिणाम है:

उद्घाटन वाले प्रोफाइल के लिए, उद्घाटन आकार में आयामी भिन्नताएं होने की संभावना होती है;

प्रोफ़ाइल तरंगें, घुमाव, अंतराल या आयामी अनियमितताएं प्रदर्शित करती हैं;

विस्तार और विलय जैसे दोष हो सकते हैं, जिससे गंभीर मामलों में स्क्रैपिंग हो सकती है।

2.3 गति-तापमान-प्रवाह तीन-क्षेत्र युग्मन

आयामी सहिष्णुता पर एक्सट्रूज़न गति का प्रभाव गति-तापमान-प्रवाह तीन-क्षेत्र युग्मन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है:

गति → तापमान: बढ़ी हुई गति → बढ़ी हुई विरूपण गर्मी → आउटलेट तापमान बढ़ाना

तापमान → प्रवाह: बढ़ा हुआ तापमान → कम विरूपण प्रतिरोध → स्थानीय प्रवाह वेग का और त्वरण (सकारात्मक प्रतिक्रिया)

तापमान → सिकुड़न: बढ़ा हुआ तापमान → अधिक शीतलन सिकुड़न → आयाम नकारात्मक सहनशीलता की ओर प्रवृत्त होते हैं

प्रवाह → आयाम: असंगत प्रवाह गति → विभिन्न वर्गों में आयामी भिन्नताएँ → अत्यधिक रूप और स्थिति सहनशीलता

यह युग्मन तंत्र सहनशीलता पर गति के प्रभाव को बढ़ाता है। यहां तक ​​कि जब समग्र गति स्थिर रहती है, तब भी असमान तापमान वितरण आयामी उतार-चढ़ाव को प्रेरित कर सकता है। इसलिए, अकेले गति मूल्यों को नियंत्रित करना अपर्याप्त है, गति और तापमान का समन्वित नियंत्रण लागू किया जाना चाहिए।

3. विभिन्न संरचनात्मक प्रोफाइलों की सहनशीलता भिन्नता पर एक्सट्रूज़न गति का प्रभाव

3.1 ओपन-एंडेड और सी एंटीलीवर पी प्रोफाइल

खुले सिरे वाले उत्पादों और कैंटिलीवर क्रॉस-सेक्शन वाले ठोस/खोखले प्रोफाइल के लिए, एक्सट्रूज़न गति में उतार-चढ़ाव विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। अत्यधिक गति डाई के कैंटिलीवर अनुभागों पर धातु के प्रभाव को तीव्र करती है, जिससे लोचदार विरूपण उत्पन्न होता है और जिसके परिणामस्वरूप पर्याप्त कोणीय भिन्नताएं होती हैं। प्रोफ़ाइल के उद्घाटन में आयामी विविधताओं को नियंत्रित करने के लिए, धातु प्रवाह गतिशीलता को विनियमित करने के लिए प्रवाह चैनलों को डाई संरचना में शामिल किया जा सकता है।

इस प्रकार की प्रोफ़ाइल के लिए, डाई के लोचदार विरूपण पर भी विचार किया जाना चाहिए। डाई की कठोरता सुनिश्चित करने के लिए, डाई की मोटाई उचित रूप से बढ़ाई जा सकती है या समान आकार वाले विशेष पैड का उपयोग किया जा सकता है।

3.2 फॉरवर्ड एक्सट्रूज़न और रिवर्स एक्सट्रूज़न के बीच अंतर

एक्सट्रूज़न विधि उत्पाद सटीकता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। फॉरवर्ड एक्सट्रूज़न के परिणामस्वरूप आम तौर पर पीछे के छोर की तुलना में सामने के छोर (प्रारंभिक एक्सट्रूज़न अनुभाग) पर दीवार की मोटाई अधिक होती है, जबकि रिवर्स एक्सट्रूज़न में सामने और पीछे के छोर के बीच न्यूनतम मोटाई भिन्नता प्रदर्शित होती है। यह घटना इसलिए होती है क्योंकि आगे एक्सट्रूज़न के दौरान बिलेट और एक्सट्रूज़न बैरल दीवार के बीच घर्षण तापमान वितरण और प्रवाह पैटर्न में अनुदैर्ध्य भिन्नता का कारण बनता है।

इसलिए, रिवर्स एक्सट्रूज़न उत्पाद की आयामी सटीकता पर आसान नियंत्रण प्रदान करता है। सटीक प्रोफ़ाइल निर्माण के लिए, रिवर्स एक्सट्रूज़न महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करता है।

3.3 परिशुद्धता एम प्रारंभिक पी प्रोफाइल

±0.04 मिमी (जैसे इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए पतली दीवार वाली प्रोफाइल) की कठोर सहनशीलता आवश्यकताओं के साथ सटीक छोटे-खंड प्रोफाइल के लिए, एक्सट्रूज़न गति में तात्कालिक बदलाव सीधे क्रॉस-अनुभागीय आयामों को प्रभावित करते हैं। संभावित अंतर मीटर में उपयोग किए जाने वाले सटीक एल्यूमीनियम प्रोफाइल को ±0.07 मिमी के भीतर क्रॉस-अनुभागीय आयामी सहनशीलता बनाए रखनी चाहिए, जबकि बुनाई मशीनों के लिए 0.5 डिग्री से नीचे कोणीय विचलन के साथ ±0.04 मिमी सहिष्णुता की आवश्यकता होती है। इन प्रोफाइलों के लिए गति नियंत्रण आवश्यकताएँ विशेष रूप से इसमें प्रकट होती हैं:

सामने और पीछे के सिरों के बीच न्यूनतम तापमान अंतर सुनिश्चित करने के लिए इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न को नियोजित किया जाना चाहिए;

गति के उतार-चढ़ाव के आयाम को अत्यंत संकीर्ण सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए;

उन्नत बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता है।

3.4 हाई-स्पीड ट्रेनों के लिए बड़े आकार के प्रोफाइल

हाई-स्पीड ट्रेन एल्यूमीनियम प्रोफाइल को बड़े आयामों, जटिल क्रॉस-सेक्शन और उच्च चौड़ाई-से-मोटाई अनुपात की विशेषता है, अधिकतम चौड़ाई 938 मिमी तक पहुंचती है और न्यूनतम दीवार की मोटाई 1.5 मिमी जितनी कम होती है। एकल प्रोफ़ाइल के लिए अधिकतम दीवार मोटाई अनुपात 5 तक पहुंच सकता है। ये प्रोफाइल एक्सट्रूज़न गति के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता प्रदर्शित करते हैं, जिससे सिल्लियों की क्रमिक प्रेरण हीटिंग, मोल्डों में नाइट्रोजन शीतलन, एक्सट्रूज़न गति नियंत्रण और आइसोथर्मल एक्सट्रूज़न प्राप्त करने के लिए वास्तविक समय तापमान निगरानी जैसी चुनौतियों के लिए समाधान की आवश्यकता होती है।

4. सहनशीलता नियंत्रण के आधार पर एक्सट्रूज़न गति की अनुकूलन रणनीति

4.1 इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न प्रौद्योगिकी

इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न एक प्रसंस्करण विधि को संदर्भित करता है जो एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान निरंतर डाई आउटलेट तापमान (न्यूनतम तापमान अंतर के साथ) बनाए रखता है। इसका सैद्धांतिक आधार यह है कि तापमान भिन्नता उत्पाद में आयामी परिवर्तन ला सकती है, तापमान में अधिक उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप अधिक महत्वपूर्ण विरूपण हो सकता है। इसलिए, उत्पाद की आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, इज़ोटेर्माल एक्सट्रूज़न को नियोजित किया जाना चाहिए।

इज़ोटेर्माल एक्सट्रूज़न प्राप्त करने के तकनीकी दृष्टिकोण में शामिल हैं:

4.1.1 तापमान-स्पीड क्लोज्ड-लूप कंट्रोल (टिप्स कंट्रोल सिस्टम)
आधुनिक उन्नत एक्सट्रूडर एक टिप्स कंट्रोल सिस्टम (आइसोथर्मल एक्सट्रूज़न सिस्टम) से लैस हैं, जो इन्फ्रारेड थर्मामीटर का उपयोग करके वास्तविक समय में डाई-एक्सट्रूडेड प्रोफाइल के तापमान की निगरानी करता है। तापमान संकेतों को पीएलसी नियंत्रण प्रणाली में वापस भेज दिया जाता है, जहां वास्तविक समय में एक्सट्रूज़न गति को समायोजित करने के लिए निर्धारित तापमान के साथ उनकी तुलना की जाती है। यह बंद-लूप नियंत्रण उत्पाद के सामने और पीछे के सिरों के बीच लगातार या न्यूनतम तापमान अंतर सुनिश्चित करता है।

4.1.2 कास्टिंग बार्स का ग्रेडिएंट हीटिंग
यदि एक्सट्रूडर में इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न डिवाइस का अभाव है, तो अनुमानित इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न प्राप्त करने के लिए एल्यूमीनियम बार्स पर ग्रेडिएंट हीटिंग लागू किया जा सकता है। कास्ट बार के सामने के छोर पर उच्च तापमान और पिछले छोर पर कम तापमान बनाए रखने से, एक्सट्रूज़न के दौरान विरूपण गर्मी के क्रमिक संचय की भरपाई की जा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप लगातार आउटलेट तापमान होता है।

4.2 आइसोस्टैटिक एक्सट्रूज़न तकनीक

आइसोस्टैटिक एक्सट्रूज़न का तात्पर्य डाई छिद्र से धातु प्रवाह की निरंतर रैखिक गति को बनाए रखना है। आधुनिक एक्सट्रूडर आमतौर पर फाई कंट्रोल सिस्टम (आइसोस्टैटिक एक्सट्रूज़न कंट्रोल सिस्टम) से लैस होते हैं, जो एक्सट्रूज़न के दौरान बिलेट की लंबाई में बदलाव के कारण होने वाले दबाव के उतार-चढ़ाव की भरपाई के लिए वास्तविक समय में एक्सट्रूज़न शाफ्ट की फ़ीड गति की निगरानी और समायोजन करते हैं, जिससे लगातार धातु प्रवाह दर सुनिश्चित होती है।

सहनशीलता नियंत्रण के लिए आइसोस्टैटिक एक्सट्रूज़न का महत्व इसमें निहित है:

गति में उतार-चढ़ाव के कारण खुलने वाले आकार में बदलाव से बचें;

प्रोफ़ाइल को तरंगें, घुमाव, अंतराल या आयामी अनियमितताएं विकसित होने से रोकें;

इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न के लिए बुनियादी शर्तें प्रदान करें।

4.3 प्रक्रिया पैरामीटर्स का सहयोगात्मक अनुकूलन

4.3.1 एक्सट्रूज़न गति की उचित सीमा

उपयुक्त एक्सट्रूज़न गति मिश्र धातु के प्रकार और संरचनात्मक प्रोफ़ाइल डिज़ाइन के आधार पर भिन्न होती है:

6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु वास्तुशिल्प प्रोफाइल: आम तौर पर 30-60 मीटर/मिनट पर नियंत्रित किया जाता है

6061 मिश्र धातु औद्योगिक प्रोफाइल: आम तौर पर 5-15 मीटर/मिनट पर नियंत्रित

हाई-स्पीड ट्रेनों के लिए बड़े आकार के प्रोफाइल: सटीक नियंत्रण के माध्यम से इज़ोटेर्मल एक्सट्रूज़न प्राप्त करें

एक्सट्रूज़न गति की ऊपरी सीमा एक्सट्रूज़न दरारों की अनुपस्थिति के आधार पर निर्धारित की जानी चाहिए। अत्यधिक गति थर्मल विरूपण प्रभाव को बढ़ाती है, जिससे डाई के कार्य क्षेत्र में धातु का आसंजन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सतह में गड्ढा हो जाता है और आयामी सटीकता कम हो जाती है।

4.3.2 शीतलन एकरूपता नियंत्रण

एक्सट्रूज़न डाई कैविटी से बाहर निकलने के बाद उत्पाद का ठंडा होना महत्वपूर्ण है। उत्पाद की लगातार सिकुड़न सुनिश्चित करने के लिए एक समान और निरंतर शीतलन दर बनाए रखना आवश्यक है। अपर्याप्त शीतलन के कारण निम्न हो सकते हैं:

स्थानीय संकुचन अंतर झुकने की विकृति को प्रेरित करते हैं;

अवशिष्ट तनाव बाद में प्रसंस्करण विकृति का कारण बनता है;

असमान ऊतक गुण आयामी स्थिरता को प्रभावित करते हैं;

आधुनिक एक्सट्रूज़न उत्पादन लाइन शीतलन तीव्रता का सटीक नियंत्रण प्राप्त करने के लिए एक संयुक्त वायु-धुंध परिशुद्धता ऑनलाइन शमन तकनीक का उपयोग करती है।

4.3.3 ऑर्थोगोनल डिज़ाइन अनुकूलन

ऑर्थोगोनल डिजाइन विधि के माध्यम से, धातु प्रवाह एकरूपता पर एक्सट्रूज़न तापमान, एक्सट्रूज़न गति, एक्सट्रूडेड बिलेट और डाई संरचना के प्रभाव पर व्यापक रूप से विचार किया जाता है। प्रोफ़ाइल निकास पर औसत मानक गति विचलन का उपयोग करते हुए, बिलेट पर लागू औसत एक्सट्रूज़न बल और मूल्यांकन मानदंड के रूप में औसत अधिकतम समतुल्य तनाव, इष्टतम प्रक्रिया योजना का चयन किया जा सकता है।

4.4 पूर्ण-प्रक्रिया Q uality C नियंत्रण

4.4.1 सी एस्टिंग मुझे नहीं मिली क्यू गुणवत्ता

कास्ट सिल्लियों की अमानवीय संरचना और संरचना, समावेशन, पृथक्करण और मोटे अनाज जैसे दोषों के साथ, धातु के प्रवाह और विरूपण को ख़राब कर सकती है, जिससे अंतिम उत्पाद में आयामी भिन्नताएं हो सकती हैं। सटीक एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं के लिए, कास्ट इनगट को समरूपीकरण उपचार से गुजरना होगा, जिसमें अनाज का आकार पहले क्रम के भीतर नियंत्रित होता है।

4.4.2 डाई क्यू वास्तविकता

डाई एक्सट्रूडेड उत्पादों की आयामी सटीकता को प्रभावित करने वाला सबसे प्रत्यक्ष कारक है। सटीक एक्सट्रूज़न के लिए, डाई को ऑपरेटिंग तापमान (लगभग 500°C) पर निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा: उपज शक्ति 1200 N/mm⊃2 से कम नहीं;, नाइट्राइडिंग परत की कठोरता 1150 HV से अधिक, नाइट्राइडिंग परत की गहराई 0.25 से 0.45 मिमी तक और नाइट्राइडिंग के बाद 0.02 मिमी के भीतर डाई की आयामी भिन्नता।

4.4.3 डिवाइस ए सटीकता

एक्सट्रूडर की गुणवत्ता सीधे एक्सट्रूडेड उत्पादों की सटीकता को प्रभावित करती है। आम तौर पर, एक्सट्रूडर का तनाव स्तंभ उत्कृष्ट उपकरण कठोरता और संरेखण के साथ एक पूर्व-तनावग्रस्त अभिन्न संरचना होना चाहिए। सटीक एक्सट्रूज़न के लिए, डाई, एक्सट्रूज़न बैरल और एक्सट्रूज़न रॉड का केंद्र विचलन 0.2 मिमी से कम होना चाहिए।