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

1 परिचय

मोल्ड एल्युमिनियम प्रोफाइल एक्सट्रूज़न के लिए 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 बनेगा। गंभीर मामलों में, यह मोल्ड के टूटने का कारण बन सकता है।

2. मोल्ड्स की विफलता के प्रकार और कारण

2.1 पहनने की विफलता

घिसाव एक्सट्रूज़न डाई की विफलता का मुख्य कारण है, जिसके कारण एल्युमिनियम प्रोफाइल का आकार अव्यवस्थित हो जाएगा और सतह की गुणवत्ता में गिरावट आएगी। एक्सट्रूज़न के दौरान, एल्युमिनियम प्रोफाइल बिना किसी स्नेहन प्रक्रिया के उच्च तापमान और उच्च दबाव के तहत एक्सट्रूज़न सामग्री के माध्यम से मोल्ड गुहा के खुले हिस्से से मिलते हैं। एक तरफ सीधे कैलीपर पट्टी के तल से संपर्क होता है, और दूसरी तरफ फिसल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक घर्षण होता है। गुहा की सतह और कैलीपर बेल्ट की सतह घिसाव और विफलता के अधीन हैं। उसी 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, जिसे कटिंग एज के निष्क्रिय होने, गोल किनारों, समतल डूबने, सतह के खांचे, छीलने आदि के रूप में व्यक्त किया जाता है।

डाई वियर का विशिष्ट रूप कई कारकों से संबंधित है जैसे घर्षण प्रक्रिया की गति, जैसे डाई सामग्री और संसाधित 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 पहनना मुख्य रूप से थर्मल वियर है, थर्मल वियर घर्षण के कारण होता है, बढ़ते तापमान के कारण धातु की सतह नरम हो जाती है और मोल्ड गुहा की सतह इंटरलॉकिंग होती है। उच्च तापमान पर मोल्ड गुहा की सतह नरम होने के बाद, इसका पहनने का प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है। थर्मल वियर की प्रक्रिया में, तापमान थर्मल वियर को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक है। तापमान जितना अधिक होगा, थर्मल वियर 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 का सतही तापमान बढ़ जाता है और नरमी आ जाती है।

बहुत अधिक लोड की स्थिति में, बड़ी मात्रा में प्लास्टिक विरूपण होगा, जिससे कार्य बेल्ट ढह जाएगा या एक दीर्घवृत्त बना देगा, और उत्पादित उत्पाद का आकार बदल जाएगा। भले ही मोल्ड दरारें पैदा न करे, यह विफल हो जाएगा क्योंकि एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल की आयामी सटीकता की गारंटी नहीं दी जा सकती है।

इसके अलावा, एक्सट्रूज़न डाई की सतह बार-बार गर्म करने और ठंडा करने के कारण तापमान के अंतर के अधीन होती है, जो सतह पर तनाव और संपीड़न के वैकल्पिक थर्मल तनाव पैदा करती है। साथ ही, माइक्रोस्ट्रक्चर भी अलग-अलग डिग्री में परिवर्तन से गुजरता है। इस संयुक्त प्रभाव के तहत, मोल्ड घिसाव और सतह प्लास्टिक विरूपण होगा।

2.3 थकान से होने वाली 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 की सतह का तापमान आंतरिक तापमान की तुलना में बहुत तेज़ी से बढ़ता है, और विस्तार के कारण सतह पर संपीड़न तनाव उत्पन्न होता है।

इसी समय, तापमान में वृद्धि के कारण मोल्ड सतह की उपज शक्ति कम हो जाती है। जब दबाव में वृद्धि इसी तापमान पर सतह धातु की उपज शक्ति से अधिक हो जाती है, तो सतह पर प्लास्टिक संपीड़न तनाव दिखाई देता है। जब प्रोफ़ाइल मोल्ड छोड़ती है, तो सतह का तापमान कम हो जाता है। लेकिन जब प्रोफ़ाइल के अंदर का तापमान अभी भी अधिक होता है, तो तन्य तनाव बनेगा।

इसी तरह, जब तन्यता तनाव में वृद्धि प्रोफ़ाइल सतह की उपज शक्ति से अधिक हो जाती है, तो प्लास्टिक तन्यता तनाव उत्पन्न होगा। जब मोल्ड का स्थानीय तनाव लोचदार सीमा से अधिक हो जाता है और प्लास्टिक तनाव क्षेत्र में प्रवेश करता है, तो छोटे प्लास्टिक तनावों का क्रमिक संचय थकान दरारें बना सकता है।

इसलिए, मोल्ड की थकान क्षति को रोकने या कम करने के लिए, उपयुक्त सामग्रियों का चयन किया जाना चाहिए और एक उपयुक्त ताप उपचार प्रणाली को अपनाया जाना चाहिए। साथ ही, मोल्ड के उपयोग के वातावरण को बेहतर बनाने पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए।

2.4 मोल्ड टूटना

वास्तविक उत्पादन में, मोल्ड के कुछ हिस्सों में दरारें वितरित की जाती हैं। एक निश्चित सेवा अवधि के बाद, छोटी दरारें उत्पन्न होती हैं और धीरे-धीरे गहराई में फैलती हैं। दरारें एक निश्चित आकार तक फैलने के बाद, मोल्ड की भार वहन करने की क्षमता गंभीर रूप से कमजोर हो जाएगी और फ्रैक्चर का कारण बनेगी। या मोल्ड के मूल ताप उपचार और प्रसंस्करण के दौरान पहले से ही माइक्रोक्रैक हो चुके हैं, जिससे मोल्ड का विस्तार करना और उपयोग के दौरान जल्दी दरारें पैदा करना आसान हो जाता है।

डिजाइन के संदर्भ में, विफलता के मुख्य कारण मोल्ड की ताकत का डिजाइन और संक्रमण पर पट्टिका त्रिज्या का चयन है। विनिर्माण के संदर्भ में, मुख्य कारण सामग्री का पूर्व निरीक्षण और प्रसंस्करण के दौरान सतह की खुरदरापन और क्षति पर ध्यान देना है, साथ ही गर्मी उपचार और सतह के उपचार की गुणवत्ता का प्रभाव भी 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।

मोल्ड की गुणवत्ता भी सीधे उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करती है। चूंकि प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न उत्पादन में एक्सट्रूज़न मोल्ड की कार्य परिस्थितियाँ बहुत कठोर होती हैं, इसलिए डिज़ाइन और सामग्री चयन से लेकर मोल्ड के अंतिम उत्पादन और उसके बाद के उपयोग और रखरखाव तक मोल्ड को सख्ती से नियंत्रित करना 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 अधीन किया जाता है, और स्थानीय सतह का तापमान 600 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच 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 को निर्धारित किया जा सकता है।

सबसे पहले, सामग्री में अच्छी प्रक्रिया प्रदर्शन क्षमता होनी चाहिए। सामग्री को गलाना, फोर्ज करना, प्रक्रिया करना और गर्मी उपचार करना आसान होना चाहिए। इसके अलावा, सामग्री में उच्च शक्ति और उच्च कठोरता होनी चाहिए। एक्सट्रूज़न डाई आम तौर पर उच्च तापमान और उच्च दबाव में काम करती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को बाहर निकालते समय, कमरे के तापमान पर डाई सामग्री की तन्य शक्ति 1500MPa से अधिक होनी चाहिए।

इसमें उच्च ताप प्रतिरोध होना चाहिए, अर्थात, एक्सट्रूज़न के दौरान उच्च तापमान पर यांत्रिक भार का प्रतिरोध करने की क्षमता। तनाव की स्थिति या प्रभाव भार के तहत मोल्ड को भंगुर फ्रैक्चर से बचाने के लिए, इसमें सामान्य तापमान और उच्च तापमान पर उच्च प्रभाव कठोरता और फ्रैक्चर कठोरता मूल्य होना चाहिए।

इसमें उच्च पहनने का प्रतिरोध होना चाहिए, अर्थात, सतह में लंबे समय तक उच्च तापमान, उच्च दबाव और खराब स्नेहन के तहत पहनने का विरोध करने की क्षमता होती 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 गुणधर्म 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, जिससे स्थानीय स्तर पर अति-जलन या निकाले गए कार्य-वस्तु और साँचे की यांत्रिक शक्ति में अत्यधिक हानि को रोका जा सके।

इसमें बार-बार होने वाले चक्रीय तनाव के लिए मजबूत प्रतिरोध होना चाहिए, यानी समय से पहले थकान से होने वाले नुकसान को रोकने के लिए इसमें उच्च स्थायी शक्ति होनी चाहिए। इसमें कुछ निश्चित संक्षारण प्रतिरोध और अच्छी नाइट्राइडेबिलिटी गुण भी होने चाहिए।

3.2 मोल्ड का उचित डिजाइन

मोल्ड का उचित डिजाइन इसकी सेवा जीवन को बढ़ाने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। एक सही ढंग से डिज़ाइन किए गए मोल्ड संरचना को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सामान्य उपयोग की स्थिति में प्रभाव टूटने और तनाव एकाग्रता की कोई संभावना नहीं है। इसलिए, मोल्ड को डिज़ाइन करते समय, प्रत्येक भाग पर तनाव को समान बनाने की कोशिश करें, और अत्यधिक तनाव एकाग्रता से बचने के लिए तेज कोनों, अवतल कोनों, दीवार की मोटाई के अंतर, सपाट चौड़ी पतली दीवार अनुभाग आदि से बचने के लिए ध्यान दें। फिर, उपयोग के दौरान गर्मी उपचार विरूपण, दरार और भंगुर फ्रैक्चर या जल्दी गर्म दरार का कारण बनता है, जबकि मानकीकृत डिजाइन भी मोल्ड के भंडारण और रखरखाव के आदान-प्रदान के लिए 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, मोल्ड के सेवा जीवन को बेहतर बनाने के लिए उन्नत ऊष्मा उपचार विधियाँ और ऊष्मा उपचार प्रक्रियाएँ, साथ ही सख्त और सतह को मजबूत बनाने वाले उपचार विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

साथ ही, गर्मी उपचार और सतह को मजबूत करने की प्रक्रिया को गर्मी उपचार दोषों को रोकने के लिए सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। शमन और तड़के प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करना, पूर्व उपचार, स्थिरीकरण उपचार और तड़के की संख्या में वृद्धि करना, तापमान नियंत्रण, हीटिंग और शीतलन तीव्रता पर ध्यान देना, नए शमन मीडिया का उपयोग करना और नई प्रक्रियाओं और नए उपकरणों जैसे कि मजबूत और सख्त उपचार और विभिन्न सतह को मजबूत करने के उपचार का अध्ययन करना, मोल्ड के सेवा जीवन को बेहतर बनाने के लिए अनुकूल है।

3.4 मोल्ड निर्माण की गुणवत्ता में सुधार

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

मोल्ड प्रोसेसिंग में डाई होल की वायर कटिंग एक व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली प्रक्रिया विधि है। यह प्रसंस्करण दक्षता और प्रसंस्करण सटीकता में सुधार करता है, लेकिन यह कुछ विशेष समस्याएं भी लाता है। उदाहरण के लिए, यदि वायर कटिंग द्वारा संसाधित मोल्ड को बिना तड़के के सीधे उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, तो स्लैग, छीलने आदि आसानी से हो जाएंगे, जिससे मोल्ड की सेवा जीवन कम हो जाएगा। इसलिए, वायर कटिंग के बाद मोल्ड की पर्याप्त टेम्परिंग सतह तन्य तनाव स्थिति में सुधार कर सकती है, अवशिष्ट तनाव को कम कर सकती है, और मोल्ड की सेवा जीवन को बढ़ा सकती है।

तनाव सांद्रता मोल्ड फ्रैक्चर का मुख्य कारण है। ड्राइंग डिज़ाइन द्वारा अनुमत दायरे में, वायर कटिंग वायर का व्यास जितना बड़ा होगा, उतना ही बेहतर होगा। यह न केवल प्रसंस्करण दक्षता में सुधार करने में मदद करता है, बल्कि तनाव सांद्रता की घटना को रोकने के लिए तनाव के वितरण में भी काफी सुधार करता है।

विद्युत डिस्चार्ज मशीनिंग एक प्रकार की विद्युत संक्षारण मशीनिंग है जो डिस्चार्ज के दौरान उत्पन्न सामग्री वाष्पीकरण, पिघलने और मशीनिंग द्रव वाष्पीकरण के सुपरपोजिशन द्वारा की जाती है। समस्या यह है कि मशीनिंग द्रव पर हीटिंग और कूलिंग की गर्मी और मशीनिंग द्रव की विद्युत रासायनिक क्रिया के कारण, मशीनिंग भाग में तनाव और दबाव पैदा करने के लिए एक संशोधित परत बनती है। तेल के मामले में, तेल के दहन के कारण विघटित कार्बन परमाणु फैल जाते हैं और वर्कपीस में कार्बराइज हो जाते हैं। जब थर्मल तनाव बढ़ता है, तो खराब हुई परत भंगुर और कठोर हो जाती है और दरारें पड़ने लगती हैं। उसी समय, अवशिष्ट तनाव बनता है और वर्कपीस से जुड़ जाता है। इसके परिणामस्वरूप थकान शक्ति कम हो जाएगी, फ्रैक्चर तेज हो जाएगा, तनाव संक्षारण और अन्य घटनाएं होंगी। इसलिए, प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान, हमें उपरोक्त समस्याओं से बचने और प्रसंस्करण की गुणवत्ता में सुधार करने का प्रयास करना चाहिए।

3.5 कार्य स्थितियों और एक्सट्रूज़न प्रक्रिया स्थितियों में सुधार

एक्सट्रूज़न डाई की कार्य परिस्थितियाँ बहुत ख़राब हैं, और कार्य वातावरण भी बहुत खराब 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 फायदेमंद है। 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 पानी ठंडा करना या नाइट्रोजन ठंडा करना, पर्याप्त स्नेहन, आदि), इस प्रकार मोल्ड के कामकाजी बोझ को कम करना (जैसे एक्सट्रूज़न दबाव को कम करना, सर्द गर्मी और वैकल्पिक भार को कम करना, आदि), प्रक्रिया संचालन प्रक्रियाओं और सुरक्षित उपयोग प्रक्रियाओं को स्थापित और सुधारना।

4 निष्कर्ष

एल्यूमीनियम उद्योग के रुझान 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 एल्यूमीनियम प्रोफाइल के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण नियंत्रण नोड है।

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न डाई के जीवन को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं। डाई के संरचनात्मक डिजाइन और ताकत, डाई सामग्री, ठंड और थर्मल प्रसंस्करण और विद्युत प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी, गर्मी उपचार और सतह उपचार प्रौद्योगिकी जैसे आंतरिक कारकों के अलावा, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया और उपयोग की स्थिति, डाई रखरखाव और मरम्मत, एक्सट्रूज़न उत्पाद सामग्री विशेषताओं और आकार, विनिर्देशों और डाई के वैज्ञानिक प्रबंधन 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 मई जियांग द्वारा संपादित