एक्सट्रूज़न डाई की विफलता के प्रकार, कारण और जीवन में सुधार

1 परिचय

एल्युमीनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न के लिए मोल्ड एक महत्वपूर्ण उपकरण है। प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान, मोल्ड को उच्च तापमान, उच्च दबाव और उच्च घर्षण का सामना करना पड़ता है। लंबे समय तक उपयोग के दौरान, यह मोल्ड के घिसाव, प्लास्टिक विरूपण और थकान क्षति का कारण बन सकता है। गंभीर मामलों में, यह मोल्ड के टूटने का कारण भी बन सकता है।

2. फफूंदों के विफलता रूप और कारण

2.1 घिसावट विफलता

घिसाव एक्सट्रूज़न डाई की विफलता का मुख्य कारण है, जिसके कारण एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल का आकार बिगड़ जाता है और सतह की गुणवत्ता कम हो जाती है। एक्सट्रूज़न के दौरान, एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल उच्च तापमान और उच्च दबाव में, बिना किसी स्नेहन प्रक्रिया के, एक्सट्रूज़न सामग्री के माध्यम से मोल्ड गुहा के खुले हिस्से से टकराती है। एक तरफ़ कैलिपर पट्टी के तल से सीधे संपर्क में आती है, और दूसरी तरफ़ फिसलती है, जिसके परिणामस्वरूप भारी घर्षण होता है। गुहा की सतह और कैलिपर बेल्ट की सतह घिसाव और विफलता के अधीन होती है। इसी समय, मोल्ड की घर्षण प्रक्रिया के दौरान, कुछ बिलेट धातु मोल्ड की कार्यशील सतह से चिपक जाती है, जिससे मोल्ड की ज्यामिति बदल जाती है और उसका उपयोग नहीं किया जा सकता है, और इसे घिसाव विफलता भी माना जाता है, जो कटिंग एज के निष्क्रिय होने, किनारों के गोल होने, समतल धंसने, सतह के खांचे, छीलने आदि के रूप में व्यक्त होती है।

डाई घिसाव का विशिष्ट रूप कई कारकों से संबंधित है, जैसे घर्षण प्रक्रिया की गति, जैसे डाई सामग्री और प्रसंस्कृत बिलेट की रासायनिक संरचना और यांत्रिक गुण, डाई और बिलेट की सतह खुरदरापन, और एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान दबाव, तापमान और गति। एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न मोल्ड का घिसाव मुख्य रूप से तापीय घिसाव होता है, तापीय घिसाव घर्षण, बढ़ते तापमान के कारण धातु की सतह के नरम होने और मोल्ड गुहा की सतह के आपस में जुड़ने के कारण होता है। उच्च तापमान पर मोल्ड गुहा की सतह के नरम होने के बाद, इसका घिसाव प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है। तापीय घिसाव की प्रक्रिया में, तापमान तापीय घिसाव को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक है। तापमान जितना अधिक होगा, तापीय घिसाव उतना ही गंभीर होगा।

2.2 प्लास्टिक विरूपण

एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न डाई का प्लास्टिक विरूपण डाई धातु सामग्री की उपज प्रक्रिया है।

चूंकि एक्सट्रूज़न डाई लंबे समय तक काम करते समय उच्च तापमान, उच्च दबाव और एक्सट्रूडेड धातु के साथ उच्च घर्षण की स्थिति में होती है, इसलिए डाई की सतह का तापमान बढ़ जाता है और नरम हो जाता है।

बहुत अधिक भार की स्थिति में, प्लास्टिक विरूपण बहुत अधिक होगा, जिससे कार्य बेल्ट टूट जाएगा या एक दीर्घवृत्त बन जाएगा, और उत्पादित उत्पाद का आकार बदल जाएगा। भले ही साँचे में दरारें न पड़ें, फिर भी यह विफल हो जाएगा क्योंकि एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल की आयामी सटीकता की गारंटी नहीं दी जा सकती।

इसके अलावा, एक्सट्रूज़न डाई की सतह बार-बार गर्म और ठंडा होने के कारण तापमान में अंतर के अधीन होती है, जिससे सतह पर तनाव और संपीड़न के वैकल्पिक तापीय तनाव उत्पन्न होते हैं। साथ ही, सूक्ष्म संरचना भी अलग-अलग स्तरों पर परिवर्तनों से गुजरती है। इस संयुक्त प्रभाव के तहत, मोल्ड घिसाव और सतह प्लास्टिक विरूपण होगा।

2.3 थकान क्षति

थर्मल थकान क्षति भी मोल्ड विफलता के सबसे आम रूपों में से एक है। जब गर्म एल्यूमीनियम रॉड एक्सट्रूज़न डाई की सतह के संपर्क में आती है, तो एल्यूमीनियम रॉड का सतही तापमान आंतरिक तापमान की तुलना में बहुत तेज़ी से बढ़ता है, और विस्तार के कारण सतह पर संपीड़न तनाव उत्पन्न होता है।

साथ ही, तापमान में वृद्धि के कारण साँचे की सतह की पराभव शक्ति कम हो जाती है। जब दाब में वृद्धि, संगत तापमान पर सतही धातु की पराभव शक्ति से अधिक हो जाती है, तो सतह पर प्लास्टिक संपीड़न विकृति उत्पन्न होती है। जब प्रोफ़ाइल साँचे से बाहर निकलती है, तो सतह का तापमान कम हो जाता है। लेकिन जब प्रोफ़ाइल के अंदर का तापमान अभी भी अधिक रहता है, तो तन्य विकृति उत्पन्न होगी।

इसी प्रकार, जब तन्य प्रतिबल में वृद्धि प्रोफ़ाइल सतह की उपज शक्ति से अधिक हो जाती है, तो प्लास्टिक तन्य विकृति उत्पन्न होगी। जब साँचे का स्थानीय विकृति प्रत्यास्थ सीमा से अधिक हो जाती है और प्लास्टिक विकृति क्षेत्र में प्रवेश करती है, तो छोटे प्लास्टिक विकृति के क्रमिक संचय से थकान दरारें बन सकती हैं।

इसलिए, साँचे की थकान क्षति को रोकने या कम करने के लिए, उपयुक्त सामग्रियों का चयन किया जाना चाहिए और उपयुक्त ताप उपचार प्रणाली अपनाई जानी चाहिए। साथ ही, साँचे के उपयोग के वातावरण में सुधार पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए।

2.4 मोल्ड टूटना

वास्तविक उत्पादन में, साँचे के कुछ हिस्सों में दरारें होती हैं। एक निश्चित सेवा अवधि के बाद, छोटी-छोटी दरारें उत्पन्न होती हैं और धीरे-धीरे गहराई में फैलती हैं। दरारों के एक निश्चित आकार तक फैलने के बाद, साँचे की भार वहन क्षमता गंभीर रूप से कमज़ोर हो जाती है और फ्रैक्चर का कारण बनती है। या साँचे के मूल ताप उपचार और प्रसंस्करण के दौरान पहले से ही सूक्ष्म दरारें पड़ चुकी होती हैं, जिससे साँचे का विस्तार होना और उपयोग के दौरान जल्दी दरारें पड़ना आसान हो जाता है।

डिज़ाइन के संदर्भ में, विफलता के मुख्य कारण मोल्ड की मज़बूती का डिज़ाइन और संक्रमण के समय फ़िलेट त्रिज्या का चयन हैं। विनिर्माण के संदर्भ में, मुख्य कारण सामग्री का पूर्व-निरीक्षण और प्रसंस्करण के दौरान सतह की खुरदरापन और क्षति पर ध्यान देना, साथ ही ऊष्मा उपचार और सतह उपचार की गुणवत्ता का प्रभाव है।

उपयोग के दौरान, मोल्ड प्रीहीटिंग, एक्सट्रूज़न अनुपात और पिंड तापमान के नियंत्रण के साथ-साथ एक्सट्रूज़न गति और धातु विरूपण प्रवाह के नियंत्रण पर ध्यान देना चाहिए।

3. मोल्ड जीवन में सुधार

एल्यूमीनियम प्रोफाइल के उत्पादन में, मोल्ड लागत, प्रोफाइल एक्सट्रूज़न उत्पादन लागत का एक बड़ा हिस्सा होती है।

साँचे की गुणवत्ता भी उत्पाद की गुणवत्ता को सीधे प्रभावित करती है। चूँकि प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न उत्पादन में एक्सट्रूज़न साँचे की कार्य परिस्थितियाँ बहुत कठोर होती हैं, इसलिए डिज़ाइन और सामग्री के चयन से लेकर साँचे के अंतिम उत्पादन और उसके बाद के उपयोग व रखरखाव तक, साँचे पर सख्त नियंत्रण आवश्यक है।

विशेष रूप से उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, मोल्ड में उच्च तापीय स्थिरता, तापीय थकान, तापीय पहनने का प्रतिरोध और मोल्ड के सेवा जीवन को बढ़ाने और उत्पादन लागत को कम करने के लिए पर्याप्त कठोरता होनी चाहिए।

3.1 मोल्ड सामग्री का चयन

एल्यूमीनियम प्रोफाइल की एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एक उच्च तापमान, उच्च लोड प्रसंस्करण प्रक्रिया है, और एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न डाई बहुत कठोर उपयोग स्थितियों के अधीन है।

एक्सट्रूज़न डाई को उच्च तापमान के संपर्क में लाया जाता है, और स्थानीय सतह का तापमान 600 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच सकता है। एक्सट्रूज़न डाई की सतह को बार-बार गर्म और ठंडा किया जाता है, जिससे थर्मल थकान होती है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को बाहर निकालते समय, मोल्ड को उच्च संपीड़न, झुकने और कतरनी तनावों का सामना करना पड़ता है, जो चिपकने वाले पहनने और घर्षण पहनने का कारण होगा।

एक्सट्रूज़न डाई की कार्य स्थितियों के आधार पर, सामग्री के आवश्यक गुणों का निर्धारण किया जा सकता है।

सबसे पहले, सामग्री में अच्छी प्रक्रियात्मक क्षमता होनी चाहिए। सामग्री को गलाना, गढ़ना, संसाधित करना और ऊष्मा उपचार करना आसान होना चाहिए। इसके अलावा, सामग्री में उच्च शक्ति और उच्च कठोरता भी होनी चाहिए। एक्सट्रूज़न डाई आमतौर पर उच्च तापमान और उच्च दबाव में काम करती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को एक्सट्रूज़ करते समय, कमरे के तापमान पर डाई सामग्री की तन्य शक्ति 1500MPa से अधिक होनी चाहिए।

इसमें उच्च ताप प्रतिरोध होना आवश्यक है, अर्थात, निष्कासन के दौरान उच्च तापमान पर यांत्रिक भार का प्रतिरोध करने की क्षमता। सामान्य और उच्च तापमान पर उच्च प्रभाव कठोरता और विभंग कठोरता मान होना आवश्यक है, ताकि तनाव की स्थिति या प्रभाव भार के तहत साँचे को भंगुर विभंग से बचाया जा सके।

इसमें उच्च पहनने का प्रतिरोध होना आवश्यक है, अर्थात, सतह में लंबे समय तक उच्च तापमान, उच्च दबाव और खराब स्नेहन के तहत पहनने का विरोध करने की क्षमता है, विशेष रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को बाहर निकालते समय, इसमें धातु के आसंजन और पहनने का विरोध करने की क्षमता होती है।

उपकरण के सम्पूर्ण अनुप्रस्थ काट में उच्च एवं एकसमान यांत्रिक गुण सुनिश्चित करने के लिए अच्छी कठोरता की आवश्यकता होती है।

उपकरण साँचे की कार्यशील सतह से ऊष्मा को शीघ्रता से नष्ट करने के लिए उच्च तापीय चालकता की आवश्यकता होती है, ताकि स्थानीय स्तर पर अति-जलन या निकाले गए कार्य-वस्तु तथा साँचे की यांत्रिक शक्ति में अत्यधिक हानि को रोका जा सके।

इसमें बार-बार होने वाले चक्रीय तनाव के प्रति प्रबल प्रतिरोध होना आवश्यक है, अर्थात, समय से पहले होने वाले थकान से होने वाले नुकसान को रोकने के लिए उच्च स्थायी शक्ति की आवश्यकता होती है। इसमें कुछ संक्षारण प्रतिरोध और अच्छी नाइट्राइडेबिलिटी गुण भी होने चाहिए।

3.2 मोल्ड का उचित डिज़ाइन

साँचे का उचित डिज़ाइन उसके सेवा जीवन को बढ़ाने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। एक सही ढंग से डिज़ाइन की गई साँचे की संरचना यह सुनिश्चित करेगी कि सामान्य उपयोग की परिस्थितियों में प्रभाव विखंडन और प्रतिबल संकेन्द्रण की कोई संभावना न हो। इसलिए, साँचे को डिज़ाइन करते समय, प्रत्येक भाग पर प्रतिबल को समान बनाने का प्रयास करें, और अत्यधिक प्रतिबल संकेन्द्रण से बचने के लिए तीखे कोनों, अवतल कोनों, दीवार की मोटाई में अंतर, सपाट चौड़ी पतली दीवार खंड आदि से बचने पर ध्यान दें। अन्यथा, उपयोग के दौरान ताप उपचार विरूपण, दरार और भंगुर फ्रैक्चर या प्रारंभिक गर्म दरार का कारण बन सकता है, जबकि मानकीकृत डिज़ाइन साँचे के भंडारण और रखरखाव के आदान-प्रदान के लिए भी अनुकूल है।

3.3 ताप उपचार और सतह उपचार की गुणवत्ता में सुधार

एक्सट्रूज़न डाई का सेवा जीवन काफी हद तक ऊष्मा उपचार की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। इसलिए, उन्नत ऊष्मा उपचार विधियाँ और ऊष्मा उपचार प्रक्रियाएँ, साथ ही कठोरीकरण और सतह सुदृढ़ीकरण उपचार, साँचे के सेवा जीवन को बेहतर बनाने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

साथ ही, ऊष्मा उपचार और सतह सुदृढ़ीकरण प्रक्रियाओं को ऊष्मा उपचार दोषों को रोकने के लिए कड़ाई से नियंत्रित किया जाता है। शमन और तड़के की प्रक्रिया के मापदंडों को समायोजित करना, पूर्व उपचार, स्थिरीकरण उपचार और तड़के की संख्या बढ़ाना, तापमान नियंत्रण, तापन और शीतलन की तीव्रता पर ध्यान देना, नए शमन माध्यमों का उपयोग करना और नई प्रक्रियाओं और नए उपकरणों जैसे सुदृढ़ीकरण और सख्त उपचार और विभिन्न सतह सुदृढ़ीकरण उपचार का अध्ययन करना, साँचे के सेवा जीवन को बेहतर बनाने के लिए अनुकूल है।

3.4 मोल्ड निर्माण की गुणवत्ता में सुधार

सांचों के प्रसंस्करण के दौरान, सामान्य प्रसंस्करण विधियों में यांत्रिक प्रसंस्करण, तार काटना, विद्युत निर्वहन प्रसंस्करण आदि शामिल हैं। सांचों के प्रसंस्करण में यांत्रिक प्रसंस्करण एक अपरिहार्य और महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह न केवल सांचों के आकार को बदलता है, बल्कि सांचों की प्रोफ़ाइल की गुणवत्ता और सांचों के सेवा जीवन को भी सीधे प्रभावित करता है।

मोल्ड प्रसंस्करण में डाई होल की वायर कटिंग एक व्यापक रूप से प्रयुक्त प्रक्रिया विधि है। यह प्रसंस्करण दक्षता और प्रसंस्करण सटीकता में सुधार करती है, लेकिन साथ ही कुछ विशेष समस्याएँ भी लाती है। उदाहरण के लिए, यदि वायर कटिंग द्वारा संसाधित मोल्ड को बिना टेम्परिंग के सीधे उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, तो स्लैग, छीलन आदि आसानी से हो सकते हैं, जिससे मोल्ड का सेवा जीवन कम हो जाएगा। इसलिए, वायर कटिंग के बाद मोल्ड की पर्याप्त टेम्परिंग सतह के तन्य तनाव की स्थिति में सुधार कर सकती है, अवशिष्ट तनाव को कम कर सकती है, और मोल्ड के सेवा जीवन को बढ़ा सकती है।

तनाव संकेंद्रण मोल्ड फ्रैक्चर का मुख्य कारण है। ड्राइंग डिज़ाइन द्वारा अनुमत सीमा के भीतर, तार काटने वाले तार का व्यास जितना बड़ा होगा, उतना ही बेहतर होगा। इससे न केवल प्रसंस्करण दक्षता में सुधार होता है, बल्कि तनाव संकेंद्रण की घटना को रोकने के लिए तनाव के वितरण में भी काफी सुधार होता है।

विद्युतीय डिस्चार्ज मशीनिंग एक प्रकार की विद्युतीय संक्षारण मशीनिंग है जो डिस्चार्ज के दौरान उत्पन्न सामग्री के वाष्पीकरण, पिघलने और मशीनिंग द्रव के वाष्पीकरण के अध्यारोपण द्वारा की जाती है। समस्या यह है कि मशीनिंग द्रव पर लगने वाले गर्म करने और ठंडा करने की ऊष्मा और मशीनिंग द्रव की विद्युत-रासायनिक क्रिया के कारण, मशीनिंग भाग में एक संशोधित परत बन जाती है जिससे तनाव और दबाव उत्पन्न होता है। तेल के मामले में, तेल के दहन के कारण विघटित कार्बन परमाणु विसरित होकर वर्कपीस में कार्बराइज़ हो जाते हैं। जब तापीय तनाव बढ़ता है, तो क्षतिग्रस्त परत भंगुर और कठोर हो जाती है और उसमें दरारें पड़ने का खतरा होता है। साथ ही, अवशिष्ट तनाव बनता है और वर्कपीस से जुड़ जाता है। इसके परिणामस्वरूप थकान शक्ति में कमी, फ्रैक्चर में तेजी, तनाव संक्षारण और अन्य घटनाएँ होती हैं। इसलिए, प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान, हमें उपरोक्त समस्याओं से बचने और प्रसंस्करण गुणवत्ता में सुधार करने का प्रयास करना चाहिए।

3.5 कार्य स्थितियों और एक्सट्रूज़न प्रक्रिया की स्थितियों में सुधार

एक्सट्रूज़न डाई की कार्य परिस्थितियाँ बहुत ख़राब होती हैं, और कार्य वातावरण भी बहुत खराब होता है। इसलिए, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया विधि और प्रक्रिया मापदंडों में सुधार, और कार्य परिस्थितियों और कार्य वातावरण में सुधार, डाई के जीवन को बेहतर बनाने के लिए लाभदायक हैं। इसलिए, एक्सट्रूज़न से पहले, एक्सट्रूज़न योजना को सावधानीपूर्वक तैयार करना, सर्वोत्तम उपकरण प्रणाली और सामग्री विनिर्देशों का चयन करना, सर्वोत्तम एक्सट्रूज़न प्रक्रिया मापदंडों (जैसे एक्सट्रूज़न तापमान, गति, एक्सट्रूज़न गुणांक और एक्सट्रूज़न दबाव, आदि) को तैयार करना और एक्सट्रूज़न के दौरान कार्य वातावरण में सुधार करना आवश्यक है (जैसे जल शीतलन या नाइट्रोजन शीतलन, पर्याप्त स्नेहन, आदि), इस प्रकार मोल्ड के कार्य बोझ को कम करना (जैसे एक्सट्रूज़न दबाव को कम करना, सर्द ताप और वैकल्पिक भार को कम करना, आदि), प्रक्रिया संचालन प्रक्रियाओं और सुरक्षित उपयोग प्रक्रियाओं को स्थापित और बेहतर बनाना।

4 निष्कर्ष

एल्युमीनियम उद्योग के विकास के साथ, हाल के वर्षों में हर कोई दक्षता में सुधार, लागत बचाने और लाभ बढ़ाने के लिए बेहतर विकास मॉडल की तलाश कर रहा है। एक्सट्रूज़न डाई निस्संदेह एल्युमीनियम प्रोफाइल के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण नियंत्रण नोड है।

एल्युमीनियम एक्सट्रूज़न डाई के जीवन को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं। डाई की संरचनात्मक डिज़ाइन और मजबूती, डाई की सामग्री, शीत और तापीय प्रसंस्करण और विद्युत प्रसंस्करण तकनीक, ऊष्मा उपचार और सतह उपचार तकनीक जैसे आंतरिक कारकों के अलावा, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया और उपयोग की स्थितियाँ, डाई का रखरखाव और मरम्मत, एक्सट्रूज़न उत्पाद की सामग्री की विशेषताएँ और आकार, डाई के विनिर्देश और वैज्ञानिक प्रबंधन भी महत्वपूर्ण हैं।

साथ ही, प्रभावित करने वाले कारक एक एकल नहीं हैं, बल्कि एक जटिल बहु-कारक व्यापक समस्या है, इसके जीवन को बेहतर बनाने के लिए निश्चित रूप से एक प्रणालीगत समस्या भी है, प्रक्रिया के वास्तविक उत्पादन और उपयोग में, डिजाइन, मोल्ड प्रसंस्करण, उपयोग रखरखाव और नियंत्रण के अन्य मुख्य पहलुओं को अनुकूलित करने की आवश्यकता है, और फिर मोल्ड के सेवा जीवन में सुधार, उत्पादन लागत को कम करना, उत्पादन दक्षता में सुधार करना।

MAT एल्युमिनियम से मे जियांग द्वारा संपादित