Экструзия алюминия: образование «гриба» («шляпы»)

При экструзии (прессовании) марок алюминия и «мягких» алюминиевых сплавов, таких как сплав АД31 (6060/6063), нередко возникает проблема выдавливания металла в зазор между втулкой контейнера и зеркалом матрицы.

Гриб или шляпа?

Это явление прессовщики алюминия называют по-разному: кто «грибом», а кто «шляпой» — оно похоже и на то, и на другое (рисунок 1). Причиной этой проблемы является недостаточная герметизация – по разным причинам – стыка между контейнером и матрицей. Англоязычные прессовщики алюминия называют это явление «flare».

ekstrusiya-alyuminiya-grib-shlyapaРисунок 1 – Образование «гриба» (шляпы») при прессовании мягких алюминиевых сплавов [2]

Три причины возникновения «гриба» («шляпы»)

Неплоскостность торца втулки контейнера

Нарушение плоскостности торца втулки контейнера из-за налипание на него алюминия, износа втулки контейнера или выбоин на втулке контейнера. Это снижает герметизацию стыка контейнера и матрицы.

Слишком малый диаметр матрицы

Слишком малый диаметр матрицы по сравнению с наружным диаметром контейнера. Матрицы с малым диаметром постепенно вырабатывают на торце втулки контейнера отпечаток матрицы. Если затем на пресс устанавливают матрицу с большим, нормальным, диаметром, то алюминию легче найти свой путь наружу и образовать «гриб» («шляпу»).

Недостаточный прижим контейнера к матрице

Недостаточный прижим контейнера к матрице происходит из-за снижения давления в цилиндрах перемещения контейнера.

В начале прессования торец втулки контейнера надежно прижимается к зеркалу матрицы за счет совместного воздействия давления прижима и усилия торможения заготовки о стенку контейнера (рисунок 2).

ekstrusiya-alyuminiya-bolshaya-zagotovkaРисунок 2 – Начало цикла прессования: длинная заготовка и значительное усилие торможения заготовки об стенку контейнера [1].

С продолжением прессования заготовка становится короче, а усилие торможения заготовки о стенку контейнера снижается, пока не достигнет минимума с достижением длины заготовки толщины пресс-остатка (рисунок 3).

ekstrusiya-alyuminiya-grib-shlyapa-2Рисунок 3 – Конец цикла прессования: короткая заготовка и малое усилие торможения заготовки об стенку контейнера [1].

В этом положении герметизация втулки контейнера с зеркалом матрицы обеспечивается только за счет давления прижима контейнера цилиндрами перемещения контейнера. Кроме того, остаток заготовки находится в более пластичном состоянии за счет повышения ее температуры в конце цикла прессования, что также способствует выдавливанию металла через зазор. В таких случаях до замены втулки контейнера образования «гриба» («шляпы») можно избежать путем временного увеличения толщины пресс-остатка.

Как избежать образования «гриба» («шляпы»)

Для предотвращения образования «гриба-шляпы» принимают нескольких превентивных мер, таких как:

«Правильный» диаметр матрицы, как показано на рисунке 4.

Следить, чтобы торец втулки контейнера всегда был чистым.

Периодически проверять величину давления запирания контейнера цилиндрами перемещения контейнера.

ekstrusiya-alyuminiya-normalyy-matrichnyy-komplektРисунок 4 – «Правильный» диаметр матрицы способствует предотвращению образования «гриба» («шляпы») [1].

Источники:
1. Saha P. Aluminum Extrusion Technology, AMS International, 2000.
2. Bello L. Die Corrections for Changing Flow Characteristics, Aluminum Extrusion Technology Seminar, 1977.