ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم و ابزار اکستروژن 3

قالب و ابزار اکستروژن 1_3

برخی اطلاعات شامل فرمولهای محاسبه فشار در انواع مختلف سیلان و مقادیر گوناگون طول سطح تماس ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم در مراجع 1 تا 11 قابل استفاده است. به منظور تشریح مفاهیم مربوط به کنترل سیلان مثلاً در ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم تک یاتاقان (با یک سطح تماس) تغییراتی در طراحی قالب صورت گرفته است. ماچادو سطح تماس صفر را که دارای حداقل طول جهت افزایش سرعت تولید و کاهش تعمیرات ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم است بکار گرفت. استفاده از پیاسترینا (به معنی حفره اطراف مقطع) در کلاهک یک قالب توخالی نیز رواج یافته است. در چند سال اخیر، تعداد زیادی مقالات فنی و پژوهشی در خصوص فن‌آوری و طراحی قالب منتشر شده است. در مجموعه مقالات کنفرانس ها بسیاری از موضوعات مربوط به قالبهای اکستروژن آلومینیوم شامل فن‌آوری قالب، طراحی کامپیوتری، آنالیز المان محدود (FEA)، سطح تماس قالبها و سیلان فلز، سطوح تماس قالب، عملیاتها و سیستمهای طراحی، قالبهای توخالی و طراحی های ویژه قالب است. همچنین پوششهای سختی برای سطوح تماس ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم پیشنهاد شده است.

برای افراد تازه وارد در صنعت اکستروژن آلومینیوم، درک اصول فن‌آوری قالب اکستروژن بسیار مهم است. این اصول هرگز تغییر نخواهند کرد. درک این اصول، کاربرد آنها را در توسعه فن‌آوری آسان می نماید. در این بخش اصطلاحات و عملکرد ابزار و قالبهای اکستروژن، انواع قالب، اصول طراحی قالب، ساخت، اصلاح، نوع ماده، عملیاتهای سطحی سطوح تماس قالب و نحوه سایش سطح در قالبهای اکستروژن مورد بحث واقع می شود.

قالب و ابزار اکستروژن 2

قالب و ابزار اکستروژن 1_2

تولید قالب اکستروژن شامل ترکیب پیچیده ای از طراحی (طراحی کامپیوتری با استفاده از سیستمهای CAD ) و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای CNC با کنترل کامپیوتری اندازه ها و فرآیندهای ماشینکاری EDM با تخلیه الکتریکی) است. اکنون بازار در حال حرکت به سمت کمک گرفتن از کامپیوتر در طراحی های صنعتی (CAID) و ماشینکاری صنعتی (CAIM ) جهت تهیه قالبها با قابلیت تولید مجدد است. بسیاری از سازندگان قالب اکستروژن در امریکای شمالی و اروپا در حال ساخت قالبها و ابزار مورد نیاز پرسهای کوچک و بزرگ با استفاده از CAD  ، CAM و CAIM هستند. طراحی و ساخت قالب اکستروژن برای هر قالب ساز یک فرصت بی نظیر است. علاوه بر طراحی و ساخت قالب، اصلاح قالب نیز در صنعت اکستروژن بسیار مهم است. پیشرفتهای صورت گرفته در طراحی و فن‌آوری قالبهای اکستروژن آلومینیوم از طریق مجموعه مقالات ارائه شده توسط انجمن آلومینیوم و سمینارهای بین المللی برگزار شده توسط مجمع اکسترود کننده های آلومینیوم در زمینه فناوری اکستروژن عرضه می شود. ناگپان فواید CAD را در قالبهای اکستروژن بصورت کاهش تعداد اصلاحات در قالب، بهبود عمر قالب و حصول بهره‌وری بالاتر بیان می کند. رعایت اصول طراحی و اعمال روشهای تجربی در استفاده از یک کامپیوتر می تواند باعث بهبود بازدهی در طراحی قالب شود. برنامه های مورد نیاز تجهیزات CAM / CAD می توانند با در نظر گرفتن انقباض، زبانه بحرانی، پیچش، سطح تماس قالبها و وضعیت مکانی آنها طراحی شوند. این سیتم ها می توانند طراحی و ساخت قالبها را تکمیل نمایند. تحقیقات بسیاری نیز در خصوص کاربرد کامپیوتر در طراحی و ساخت ابزار و قالبهای اکستروژن انجام شده است. 

قالب و ابزار اکستروژن

قیمت، کیفیت و نحوه ارائه محصولات اکسترودی سه عامل مهم در بازار رقابت این محصولات است. به منظور رسیدن به کیفیت مطلوب، کارایی قالب اکستروژن عامل بسیار مهم است. کارایی قالب در ارتباط مستقیم با کیفیت محصولف بهره‌وری، بازیافت و طراحی محصول است. در پروفیل ها، عمده تاکید بر روی تلرانسها و در قالبها، بر روی کارایی قالب بوده و تلاشها در این جهت روز به روز بیشتر می شود. کاربرد پروفیلهای اکسترود شده در دنیا هر ساله در حال تغییر است. استفاده از پروفیل های آلومینیمی اکسترود شده در معماری، صنایع اتومبیل و فن آوری های پیشرفته در حال افزایش است. بنابراین تلرانس و کیفیت محصول نهایی باید حفظ شود. به این دلیل است که صنعت اکستروژن آلومینیوم نیازهای بزرگی را در خصوص فن‌آوری قالب اکستروژن جهت ساخت اشکالی پیچیده با تلرانسهای بحرانی برآورده نموده است. کارایی اکستروژن عمدتاً در ارتباط با قالب در نظر گرفته می شود. استفاده موثر از فن‌آوری قالب، توانایی قالب را در برآورده نمودن نیازهای مشتری افزایش می دهد. کارایی اکستروژن معمولا تحت تاثیر سه عامل عمده قرار می گیرد که عبارتند از: تعداد بیلتهای تولید شده از قراضه، عمر قالب و سرعت اکستروژن، هدف سازنده های قالب، بهینه کردن این پارامترهاست که با استفاده از تجهیزات پیشرفته با فناوری بالا، فولاد قالب با کیفیت بالا و فرآیندهای عملیات حرارتی پیشرفته به منظور تولید قالبهای با تلرانسهای بالا، امکان پذیر است. به منظور اطمینان از رضایت مشتری که هدف نهایی سازنده قالب است، این سازندگان باید بر روی کیفیت، انعطاف پذیری و قابلیت اعتماد تمرکز نمایند. همچنین باید به خاطر داشت که استفاده از آخرین فن‌آوریهای ساخت به منظور توانایی تولید یک قالب با سرعت بیشتر و قیمت رقابتی دارای اهمیت است.

تجهیزات جانبی 1

تجهیزات جانبی 

اکستروژن آلومینیوم

اکستروژن آلومینیوم علاوه بر پرس نیازمند برخی تجهیزات جهت اتصال به پرس می باشد. در برخی دستگاه ها، گرم کن القایی  یا گازسوز  الوار مجهز به برش دهنده هایی در حالت داغ جایگزین گرم کن های القایی و گازسوز بیلت شده است. در قالبهای خاص جهت بدست آوردن محصولی با طول مطلوب، الوارها به بیلت های با طول مناسب برش داده می شوند.

برش داغ الوار نیز بسیار مفید است بالاخص در مقاطع اکسترودی توخالی زمانی که قالب در تعادل حرارتی مناسبی قرار ندارد، جهت پرهیز از بروز هر گونه ترک نامطلوب در پلهای قالب و به منظور کاهش فشار اولیه روی بیلت اکستروژن، فرآیند با بیلتهای کوچک آغاز می گردد. به منظور ایجاد شرایط اکستروژن همدما یک گرم کن القایی یا یک کوئنج آب شیبدار نیز بعد از برش الوار نصب می شود . روتراشی بیلت داغ نیز برای اکستروژن معکوس آلیاژهای مورد استفاده در صنایع هوایی بکار می رود .

به منظور استفاده مناسب از یک قالب اکستروژن و عدم اتلاف زمان با ارزش پرس، کاربرد یک سیستم گرم کن قالب مناسب در سیستم های اکستروژن پیشرفته ضروری است. فیلدینگ و مکی سیستمهای گرم کن قالبهای اکستروژن را معرفی نموده اند. کوره های قالب چند محفظه ای به همراه چند بازپخت  جایگزین کوره های قالب صندوقی شکل که از بالا شارژ می شدند گریده است. هر کوره بازپخت دارای یک سیستم حرارت‌دهی و کنترل دمای جداگانه جهت کنترل ویژه دمای قالب یا ابزار است. جهت نگهداری هر قالب در دمایی دقیق در یک اتمسفر نیتروژن کنترل شده، نوع دیگری از کوره های قالب چند محفظه ای ایجاد گردید . این طرح با محافظت قالب از اکسیداسیون در دمای بالا باعث بهبود قابل توجهی در عمر قالب و در نتیجه کیفیت بهتر پروفیل تولیدی می گردد. بعلاوه دمای قالب کاملاً دقیق بوده و متاثر از شوکهای حرارتی که هنگام ورود و خروج قالب در کوره های صندوقی شکل رخ می دهد، نمی باشد.

کشویی قالب یا قسمت چرخشی سر قالب پرس

یکی از اجزای اصلی پرس است که قالبها و ابزار نگهدارنده در این قسمت نصب می شوند. همانگونه که  نشان داده شده کشویی قالب به سمت راست خط مرکزی پرس حرکت می کند. کشویی و قسمت چرخشی سرقالب بر روی پیشانی پرس قرار می گیرند. کشویی قالب همراه با دریچه تخلیه مرکزی عموماً جهت پشتیبانی یک یا دو قالب طراحی می شوند. در صورتی که قسمت چرخشی سر قالب می تواند دو قالب را همراهی نماید  در این قسمت تعویض، اصلاح و خنک کردن قالبها همواره می تواند در یک سمت پرس انجام شود. قالبها، نگهدارنده ها و قسمت های پشت‌بند آنها در دریچه های U شکل طوری بر روی کشویی یا قسمت چرخشی نصب می شوند که به سهولت و سرعت بتوانند تعویض شوند.

اخیراً پیشرفتهایی در روشهای گوناگون حمل قالب در پرسهای اکستروژن بزرگ صورت گرفته است که عبارتند از: وسیله تنظیم موقعیت قالب  و گرم کن کاست شکل قالب . به دلیل اینکه طول صفحه قالب در اینجا در مقایسه با پرسهای با اندازه متوسط، بلند است. موقعیت سطح برش قالب به دلیل انبساط و انقباض حرارتی اندکی تغییر می نماید. زمانی که سطح برش بطور صحیح قرار نگرفته باشد، لکه های آلومینیوم بر روی سطح قالب آشکار می شود که باعث ایجاد پهن شدگی و یا حبابهایی در بیلتهای بعدی می گردد. به منظور حفظ پایداری دمای قالب و اندازه گیری و رویت این دما، یک گرم کن فشنگی، در تغییر موقعیتهای قالب، درون کاست قالب قرار داده می شود.