กลไกที่มีอิทธิพลและกลยุทธ์การควบคุมความเร็วในการอัดรีดต่อความคลาดเคลื่อนมิติของโปรไฟล์อลูมิเนียม

1. กลไกทางกายภาพของความทนทานต่อมิติที่ได้รับอิทธิพลจาก ความเร็วการอัดขึ้นรูป

1.1 ผลการหดตัวด้วยความร้อน

โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์จะเกิดการเสียรูปจากการหดตัวอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หลังจากถูกอัดขึ้นรูปในสภาวะร้อนและทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง อัตราการหดตัว S% สามารถแสดงเป็น

α แสดงถึงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น Te แสดงถึงอุณหภูมิทางออกของการอัดขึ้นรูป และ Ts แสดงถึงอุณหภูมิโดยรอบ สมการนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างการหดตัวและอุณหภูมิทางออก: อุณหภูมิทางออกที่สูงขึ้นส่งผลให้เกิดการหดตัวหลังการทำความเย็นมากขึ้น นำไปสู่โปรไฟล์ที่มีความคลาดเคลื่อนของขนาดเป็นลบ ในทางกลับกัน อุณหภูมิทางออกที่ต่ำลงทำให้เกิดการหดตัวน้อยลงและโปรไฟล์มีความคลาดเคลื่อนมิติเป็นบวก

ความเร็วในการอัดรีดส่งผลโดยตรงต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง (Te) ผ่านผลกระทบจากความร้อนที่ผิดรูป ในระหว่างการอัดขึ้นรูปร้อน งานเปลี่ยนรูปพลาสติกและงานเสียดสีมากกว่า 90% จะถูกแปลงเป็นความร้อน ความเร็วที่สูงขึ้นส่งผลให้มีการเสียรูปมากขึ้นต่อหน่วยเวลา ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและการหดตัวหลังการระบายความร้อนที่ใหญ่ขึ้นตามมา ยกตัวอย่างโลหะผสม 6061 เมื่ออุณหภูมิทางออกคงที่อยู่ในช่วง 510-540°C ความเร็วในการอัดขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น 1 เมตร/นาทีจะทำให้อุณหภูมิทางออกเพิ่มขึ้นประมาณ 5-8°C ส่งผลให้มีการหดตัวของขนาดมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังการระบายความร้อน สูตรยังเผยให้เห็นว่าอุณหภูมิการอัดขึ้นรูปที่สูงขึ้นทำให้เกิดการเสียรูปมากขึ้น ดังนั้น ภายใต้สมมติฐานในการรับรองคุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์ ควรใช้อุณหภูมิการอัดขึ้นรูปที่ต่ำลงทุกครั้งที่เป็นไปได้

2.2 M etal F ต่ำ U niformity

ผลกระทบของความเร็วการอัดรีดต่อความสม่ำเสมอในการไหลของโลหะสามารถกำหนดลักษณะเชิงปริมาณได้ด้วยค่าเฉลี่ยรากกำลังสองของความเร็วการไหลหน้าตัด ความเร็วการอัดรีดที่มากเกินไปทำให้เกิดความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของการไหลอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นทำให้ผลกระทบจากความร้อนที่ผิดรูปรุนแรงขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเฉพาะที่ลดความต้านทานการเสียรูปในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ ภายใต้แรงดันการอัดรีดที่เท่ากัน ความเร็วการไหลที่เร่งจะทำให้ปรากฏการณ์นี้รุนแรงขึ้นอีก ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับเชิงบวก ผลที่ตามมาโดยตรงจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของความเร็วการไหลคือ:

สำหรับโปรไฟล์ที่มีช่องเปิด ความแปรผันของขนาดช่องเปิดมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น

โปรไฟล์แสดงคลื่น การบิด ช่องว่าง หรือความผิดปกติของมิติ

อาจเกิดข้อบกพร่อง เช่น การขยายตัวและการผสาน ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกหักได้ในกรณีที่รุนแรง

2.3 ข้อต่อสามสนามความเร็ว-อุณหภูมิ-ไหล

ผลของความเร็วการอัดรีดต่อพิกัดความเผื่อมิติเกิดขึ้นได้จากการเชื่อมต่อแบบสามฟิลด์ที่ความเร็ว-อุณหภูมิ-การไหล:

ความเร็ว → อุณหภูมิ: ความเร็วที่เพิ่มขึ้น → ความร้อนที่เปลี่ยนรูปสูงขึ้น → อุณหภูมิทางออกที่เพิ่มขึ้น

อุณหภูมิ → การไหล: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น → ความต้านทานการเสียรูปลดลง → อัตราเร่งเพิ่มเติมของความเร็วการไหลเฉพาะที่ (ผลป้อนกลับเชิงบวก)

อุณหภูมิ → การหดตัว: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น → การหดตัวของการทำความเย็นมากขึ้น → ขนาดมีแนวโน้มไปสู่ค่าความคลาดเคลื่อนที่เป็นลบ

การไหล → ขนาด: ความเร็วการไหลไม่สอดคล้องกัน → ความแปรผันของมิติในส่วนต่างๆ → ความคลาดเคลื่อนของรูปแบบและตำแหน่งที่มากเกินไป

กลไกการเชื่อมต่อนี้ขยายผลกระทบของความเร็วต่อพิกัดความเผื่อ แม้ว่าความเร็วโดยรวมจะคงที่ การกระจายของอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอยังคงสามารถทำให้เกิดความผันผวนของมิติได้ ดังนั้นการควบคุมค่าความเร็วเพียงอย่างเดียวจึงไม่เพียงพอ จึงต้องมีการประสานการควบคุมความเร็วและอุณหภูมิ

3. ผลกระทบของความเร็วการอัดรีดต่อความคลาดเคลื่อนของความคลาดเคลื่อนของโปรไฟล์โครงสร้างที่แตกต่างกัน

3.1 แบบปลายเปิดและ C antilever P โปรไฟล์

สำหรับผลิตภัณฑ์ปลายเปิดและโปรไฟล์แบบทึบ/กลวงที่มีหน้าตัดแบบคานยื่น ความผันผวนของความเร็วในการอัดขึ้นรูปจะมีอิทธิพลอย่างมากเป็นพิเศษ ความเร็วที่มากเกินไปจะทำให้โลหะกระทบกับส่วนที่ยื่นออกมาของแม่พิมพ์แรงขึ้น ทำให้เกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่น และส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงมุมอย่างมาก เพื่อควบคุมความแปรผันของมิติในช่องเปิดโปรไฟล์ สามารถรวมช่องการไหลเข้ากับโครงสร้างแม่พิมพ์เพื่อควบคุมไดนามิกการไหลของโลหะ

สำหรับโปรไฟล์ประเภทนี้ จะต้องพิจารณาถึงการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของแม่พิมพ์ด้วย เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่งของแม่พิมพ์ คุณสามารถเพิ่มความหนาของแม่พิมพ์ได้อย่างเหมาะสม หรือใช้แผ่นอิเล็กโทรดพิเศษที่มีรูปร่างคล้ายกันได้

3.2 ความแตกต่างระหว่างการอัดขึ้นรูปไปข้างหน้าและการอัดขึ้นรูปแบบย้อนกลับ

วิธีการอัดขึ้นรูปมีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปการอัดขึ้นรูปไปข้างหน้าจะทำให้ผนังส่วนหน้ามีความหนาของผนังมากขึ้น (ส่วนการอัดขึ้นรูปเริ่มต้น) เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนด้านหลัง ในขณะที่การอัดขึ้นรูปแบบย้อนกลับจะมีความหนาเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดระหว่างส่วนหน้าและส่วนหลัง ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเสียดสีระหว่างบิลเล็ตและผนังถังอัดขึ้นรูปในระหว่างการอัดขึ้นรูปไปข้างหน้าทำให้เกิดความแปรผันตามยาวในการกระจายอุณหภูมิและรูปแบบการไหล

ดังนั้นการอัดขึ้นรูปแบบย้อนกลับจึงทำให้ควบคุมความแม่นยำด้านมิติของผลิตภัณฑ์ได้ง่ายขึ้น สำหรับการผลิตโปรไฟล์ที่มีความแม่นยำ การอัดขึ้นรูปแบบย้อนกลับแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญ

3.3 Mย่อส่วน Precision P โปรไฟล์

สำหรับโปรไฟล์ส่วนขนาดเล็กที่มีความแม่นยำซึ่งมีข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดที่ ±0.04 มม. (เช่น โปรไฟล์ที่มีผนังบางสำหรับอุปกรณ์วัด) ความแปรผันของความเร็วในการอัดขึ้นรูปทันทีจะส่งผลโดยตรงต่อขนาดหน้าตัด โปรไฟล์อลูมิเนียมที่มีความแม่นยำซึ่งใช้ในเครื่องวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าจะต้องรักษาความคลาดเคลื่อนของขนาดหน้าตัดให้อยู่ภายใน ±0.07 มม. ในขณะที่โปรไฟล์สำหรับเครื่องทอผ้าต้องมีค่าความคลาดเคลื่อน ±0.04 มม. โดยมีความเบี่ยงเบนเชิงมุมต่ำกว่า 0.5° ข้อกำหนดการควบคุมความเร็วสำหรับโปรไฟล์เหล่านี้แสดงไว้โดยเฉพาะใน:

ต้องใช้การอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิจะแตกต่างกันน้อยที่สุดระหว่างปลายด้านหน้าและด้านหลัง

ควรควบคุมความกว้างของความผันผวนของความเร็วภายในช่วงที่แคบมาก

จำเป็นต้องมีระบบควบคุมวงปิดขั้นสูง

3.4 โปรไฟล์ขนาดใหญ่สำหรับรถไฟความเร็วสูง

โปรไฟล์อะลูมิเนียมรถไฟความเร็วสูงมีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดที่ใหญ่ หน้าตัดที่ซับซ้อน และอัตราส่วนความกว้างต่อความหนาสูง โดยมีความกว้างสูงสุดถึง 938 มม. และความหนาของผนังต่ำสุดที่ 1.5 มม. อัตราส่วนความหนาของผนังสูงสุดสำหรับโปรไฟล์เดียวสามารถสูงถึง 5 โปรไฟล์เหล่านี้มีความไวสูงต่อความเร็วในการอัดขึ้นรูป ซึ่งจำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาสำหรับความท้าทาย เช่น การทำความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำแบบไล่ระดับของแท่งโลหะ การระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนในแม่พิมพ์ การควบคุมความเร็วการอัดขึ้นรูป และการตรวจสอบอุณหภูมิแบบเรียลไทม์เพื่อให้เกิดการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนคงที่

4. กลยุทธ์การปรับความเร็วการอัดรีดให้เหมาะสมตามการควบคุมความคลาดเคลื่อน

4.1 เทคโนโลยีการอัดรีดไอโซเทอร์มอล

การอัดรีดแบบไอโซเทอร์มอลหมายถึงวิธีการประมวลผลที่จะรักษาอุณหภูมิทางออกของดายให้คงที่ (โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิน้อยที่สุด) ในระหว่างกระบวนการอัดรีด พื้นฐานทางทฤษฎีคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติของผลิตภัณฑ์ได้ โดยความผันผวนของอุณหภูมิที่มากขึ้นส่งผลให้เกิดการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องของมิติของผลิตภัณฑ์ จึงต้องใช้การอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน

วิธีการทางเทคนิคเพื่อให้เกิดการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนคงที่ ได้แก่:

4.1.1 ระบบควบคุมวงปิดความเร็วอุณหภูมิ (ระบบควบคุมทิป)
เครื่องอัดรีดขั้นสูงสมัยใหม่ได้รับการติดตั้งระบบควบคุมทิป (ระบบอัดรีดด้วยความร้อน) ซึ่งจะตรวจสอบอุณหภูมิของโปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูปแบบเรียลไทม์โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด สัญญาณอุณหภูมิจะถูกส่งกลับไปยังระบบควบคุม PLC ซึ่งจะถูกเปรียบเทียบกับอุณหภูมิที่ตั้งไว้เพื่อปรับความเร็วการอัดขึ้นรูปแบบเรียลไทม์ การควบคุมแบบวงปิดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแตกต่างของอุณหภูมิที่สม่ำเสมอหรือน้อยที่สุดระหว่างปลายด้านหน้าและด้านหลังของผลิตภัณฑ์

4.1.2 การทำความร้อนแบบไล่ระดับของแท่งหล่อ
หากเครื่องอัดรีดไม่มีอุปกรณ์การอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนคงที่ สามารถใช้การให้ความร้อนแบบไล่ระดับกับแท่งอะลูมิเนียมเพื่อให้ได้ค่าการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนคงที่โดยประมาณ ด้วยการรักษาอุณหภูมิที่สูงขึ้นที่ส่วนหน้าและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าที่ปลายด้านหลังของแท่งหล่อ จึงสามารถชดเชยการสะสมของความร้อนที่ผิดรูปในระหว่างการอัดขึ้นรูปทีละน้อย ส่งผลให้อุณหภูมิทางออกสม่ำเสมอ

4.2 เทคโนโลยีการอัดรีดแบบไอโซสแตติก

การอัดขึ้นรูปแบบไอโซสแตติกหมายถึงการรักษาความเร็วเชิงเส้นคงที่ของการไหลของโลหะจากปากแม่พิมพ์ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องอัดรีดสมัยใหม่จะมีระบบควบคุม Fi (ระบบควบคุมการอัดขึ้นรูปแบบไอโซสแตติก) ซึ่งจะตรวจสอบและปรับความเร็วการป้อนของเพลาการอัดขึ้นรูปแบบเรียลไทม์เพื่อชดเชยความผันผวนของแรงดันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความยาวของแท่งเหล็กในระหว่างการอัดขึ้นรูป เพื่อให้มั่นใจว่าอัตราการไหลของโลหะจะสม่ำเสมอ

ความสำคัญของการอัดขึ้นรูปแบบไอโซสแตติกเพื่อการควบคุมพิกัดความเผื่ออยู่ที่:

หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงขนาดช่องเปิดที่เกิดจากความผันผวนของความเร็ว

ป้องกันไม่ให้โปรไฟล์เกิดคลื่น การบิด ช่องว่าง หรือความผิดปกติของมิติ

ระบุเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน

4.3 การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของพารามิเตอร์กระบวนการ

4.3.1 ช่วงความเร็วการอัดขึ้นรูปที่เหมาะสม

ความเร็วในการอัดรีดที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของโลหะผสมและการออกแบบโปรไฟล์โครงสร้าง:

โปรไฟล์สถาปัตยกรรมอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063: โดยทั่วไปควบคุมที่ 30-60 ม./นาที

โปรไฟล์อุตสาหกรรมโลหะผสม 6061: โดยทั่วไปควบคุมที่ 5-15 ม./นาที

โปรไฟล์ขนาดใหญ่สำหรับรถไฟความเร็วสูง: รีดขึ้นรูปด้วยอุณหภูมิคงที่ผ่านการควบคุมที่แม่นยำ

ควรกำหนดขีดจำกัดสูงสุดของความเร็วการอัดขึ้นรูปโดยพิจารณาจากกรณีที่ไม่มีรอยแตกร้าวจากการอัดขึ้นรูป ความเร็วที่มากเกินไปจะเพิ่มผลกระทบจากการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อน ซึ่งอาจทำให้เกิดการยึดเกาะของโลหะในบริเวณการทำงานของแม่พิมพ์ ส่งผลให้เกิดรูพรุนที่พื้นผิวและลดความแม่นยำของขนาด

4.3.2 การควบคุมความสม่ำเสมอของการทำความเย็น

การระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์หลังจากออกจากช่องแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปเป็นสิ่งสำคัญ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรักษาอัตราการทำความเย็นที่สม่ำเสมอและคงที่เพื่อให้แน่ใจว่าการหดตัวของผลิตภัณฑ์สม่ำเสมอ การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพออาจนำไปสู่:

ความแตกต่างของการหดตัวในท้องถิ่นทำให้เกิดความผิดปกติในการดัดงอ

ความเค้นตกค้างทำให้เกิดการเสียรูปในการประมวลผลตามมา

คุณสมบัติของเนื้อเยื่อที่ไม่สม่ำเสมอส่งผลต่อความเสถียรของมิติ

สายการผลิตการอัดขึ้นรูปที่ทันสมัยใช้เทคโนโลยีการดับแบบออนไลน์ที่มีความแม่นยำของละอองอากาศและหมอก เพื่อให้สามารถควบคุมความเข้มของการทำความเย็นได้อย่างแม่นยำ

4.3.3 การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบมุมฉาก

ด้วยวิธีการออกแบบมุมฉาก อิทธิพลของอุณหภูมิการอัดขึ้นรูป ความเร็วในการอัดขึ้นรูป เหล็กแท่งที่อัดขึ้นรูป และโครงสร้างแม่พิมพ์ที่มีต่อความสม่ำเสมอในการไหลของโลหะได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุม เมื่อใช้ค่าเบี่ยงเบนความเร็วมาตรฐานเฉลี่ยที่ทางออกของโปรไฟล์ แรงอัดเฉลี่ยที่ใช้กับบิลเล็ต และความเค้นเทียบเท่าสูงสุดโดยเฉลี่ยเป็นเกณฑ์การประเมิน คุณสามารถเลือกโครงร่างกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดได้

4.4 แบบเต็มกระบวนการ Q คุณภาพ การ ควบคุม

4.4.1 C asting ฉัน ไม่ได้ Q uality

องค์ประกอบและโครงสร้างของแท่งหล่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน รวมถึงข้อบกพร่อง เช่น การรวมตัว การแยกตัว และเกรนหยาบ อาจทำให้การไหลและการเสียรูปของโลหะลดลง ซึ่งนำไปสู่ความแปรผันของมิติในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย สำหรับกระบวนการอัดขึ้นรูปที่มีความแม่นยำ แท่งหล่อจะต้องผ่านการบำบัดที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน โดยมีการควบคุมขนาดเกรนในลำดับแรก

4.4.2 Die Qคุณภาพ

แม่พิมพ์เป็นปัจจัยโดยตรงที่สุดที่ส่งผลต่อความแม่นยำด้านมิติของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูป สำหรับการอัดขึ้นรูปที่แม่นยำ แม่พิมพ์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้ที่อุณหภูมิใช้งาน (ประมาณ 500°C): ความแข็งแรงของผลผลิตไม่น้อยกว่า 1200 N/mm⊃2, ความแข็งของชั้นไนไตรด์เกิน 1150 HV, ความลึกของชั้นไนไตรดิ้งตั้งแต่ 0.25 ถึง 0.45 มม. และความแปรผันของมิติของแม่พิมพ์ภายใน 0.02 มม. หลังจากไนไตรด์

4.4.3 อุปกรณ์ A ความแม่นยำ

คุณภาพของเครื่องอัดรีดส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูป โดยทั่วไป คอลัมน์แรงดึงของเครื่องอัดรีดควรเป็นโครงสร้างแบบอัดแรงที่มีความแข็งแกร่งและการจัดตำแหน่งอุปกรณ์ที่ดีเยี่ยม สำหรับการอัดขึ้นรูปที่มีความแม่นยำ ค่าเบี่ยงเบนศูนย์กลางของแม่พิมพ์ กระบอกอัดขึ้นรูป และแกนอัดรีดจะต้องน้อยกว่า 0.2 มม.