Требования к корректировщику матриц

Полный перечень квалификационных требований к корректировщику матриц для экструзии алюминия. Может применяться при приеме на работу новых корректировщиков матриц и для повышения квалификации действующих корректировщиков. Кроме того, представлен обзор инструментов, приспособлений и оборудования, которые применяются при корректировке экструзионных матриц.

Корректировка экструзионных матриц остается уделом и привилегией ограниченного числа профессионалов. На каждом производстве прессованных алюминиевых профилей фигура корректировщика матриц является очень важной и трудно заменимой.

Доступная техническая информация по корректировке матриц весьма ограничена. Ниже представлены квалификационные требования к корректировщикам экструзионнных матриц на основании довольно свежих материалов из источников [1-3].

1 Что такое корректировка матриц

Прессовщикам алюминия хорошо известно, что хорошее состояние экструзионных матриц является критическим фактором для хорошего качества прессованных алюминиевых изделий – профилей, труб, прутков и полос, а также для высокой производительности экструзионного пресса.

Рисунок 1 – Схема экструзионного пресса [1]

Участок корректировки матриц на заводе по прессованию алюминия – это производственный участок или производственная мастерская, где матрицы проходят технический осмотр, техническое обслуживание и ремонт. Обычно различают два типа корректировок матриц [1]:

  • Корректировка новой матрицы перед запуском ее в производство. Она производится после пробного прессования на этой матрице. Ее главная цель – небольшие изменения конструкции матрицы для повышения точности геометрических размеров прессуемого профиля. Кроме того, на этом этапе производят азотирование матриц для повышения их поверхностной твердости.
  • Корректировка матрицы после того, как она отработает очередной производственный цикл на прессе. В этом случае причинами для корректировки матрицы могут быть необходимость изменения течения алюминия, повреждение и износ, разрушения, прогибы и потери твердости.

2 Требования к корректировщику матриц

2.1 Корректировщик матриц

Работники участка корректировки матриц, которые выполняют операции по корректировке матриц, называются корректировщиками матриц. Они управляют матричными ресурсами и обычно отвечают за подготовку матричных комплектов, проводят пробные прессования новых или скорректированных матриц, ремонт матриц, а также техническое обслуживание матриц и связанных с ними вспомогательных опорных инструментов, таких как больстеры и подкладки.

Корректировщики матриц должны обладать высоким уровнем технических навыков и знаний. При принятии решения о корректировке матрицы необходимо принимать во внимание следующее [1]:

  • Для устранения одного и того же дефекта профиля может выполняться несколько вариантов корректировки матрицы.
  • Некоторые корректировки могут дорогостоящими и трудоемкими.
  • Неправильно выбранная корректировка может снизить срок службы матрицы.
  • Иногда может потребоваться несколько корректировок для устранения единственной проблемы.

Поэтому правильный выбор и выполнение оптимальных корректирующих операций на матрицах являются очень важными. Для принятия правильных решений корректировщики матриц должны обладать многими практическими навыками и умениями, а также необходимыми техническими знаниями.

2.2 Навыки и умения корректировщика матриц

Требуемые навыки и умения включают [2]:

  • Уменьшение длины рабочих поясков путем фрезерования, шлифования, ручного и машинного полирования для ускорения течения металла или увеличения скорости подачи металла
  • Методы затормаживания рабочих поясков для замедления течения
  • Механическая обработка рабочих поясков для снижения их шероховатости
  • Наращивание рабочих поясков с помощью кернения
  • Шлифование зеркала матрицы
  • Обработка оправок для облегчения течения металла
  • Выполнение точных измерений
  • Подгонка больстера и других опорных компонентов матрицы
  • Простые изменения конструкции матриц (расположение, ориентация, количество очков и т. д.) для повышения производительности и повышения количества годной продукции
  • Занесение информации о корректировках в паспорт матрицы и обеспечение обратной связи с разработчиками матриц.


Рисунок 2 – Типичные инструменты для измерения матриц [1]

2.3 Технические знания корректировщика матриц

Требуемые технические знания, которыми должен владеть корректировщик матриц, включают [2-3]:

1) Матрицы:

  • конструкция:
    – сплошные матрицы
    полые матрицы
    – компоненты для поддержки матрицы
    – химический состав и характеристики различных сталей для изготовления матриц
  • процесс изготовления матриц
  • процесс азотирования матриц и его цель
  • процесс проектирования алюминиевых профилей и поведение профилей с типичными сечениями при прессовании
  • рабочие пояски:
    – форма и назначение
    – отклонения плоскости рабочего пояска
    – затормаживание рабочего пояска
    – растормаживание рабочего пояска

2) Опорные компоненты матрицы и типичные ошибки:

  • больстеры:
    – соответствие матриц больстерам
    – типичные ошибки при прессовании алюминия,
    связанные с неправильным выбором или установкой больстера
  • подкладки:
    – снижение твердости
    – чашеобразность
  • питатели:
    – влияние на образование поверхностных дефектов
    – размеры не соответствуют рабочим пояскам

3) Процесс экструзии:

  • поведение различных форм профилей при экструзии
  • дефекты профилей, связанные с отклонением «языков»; соответствующая корректировка матрицы
  • различия в длинах профилей в матрице и возможные причины:
    – неравномерное охлаждение слитков при гомогенизации
    – нарушение соосности компонентов пресса
    – износ рабочих поясков или неравномерная их полирование
  • управление прессом:
    – неправильная установка параметров нагрева
    – неправильный выбор больстера для матрицы
    – неправильное управление процессом продавливания алюминиевой заготовки через матрицу
  • принципы течения алюминия:
    – различия скорости течения алюминия через детали и толщины профиля
    – скорость течения алюминия по сечению контейнера
    – зависимость течения алюминия от длины рабочего пояска
    – скорость течения алюминия через матрицу и его температура определяют степень заполнения матрицы металлом
  • нагрев:
    – заготовки
    – матрицы
    – профиля в процессе экструзии
  • поверхностные дефекты алюминиевых профилей и их причины:
    – следы матрицы (риски) вызываются шероховатостью или повреждением рабочих поясков, износом рабочих поясков или отслоением азотированного слоя (die lines)
    задиры-налипы (pick-ups)
    – полосчатость (streaking)
    – пузыри (blisters)
    – включения в металле алюминиевых заготовок
  • влияние неправильного нагрева:
    – коробление тонкостенных профилей в результате перегрева
    – блокирование матрицы
  • риск, связанный со сваркой экструзионных матриц
  • вопросы эффективности матриц:
  • постоянный мониторинг технического состояния матриц путем регулярного технического осмотра матриц и записей в паспортах матриц
  • сбалансированность количества корректировок матрицы с учетом произведенного объема профилей, скорости прессования и количества брака
  • при необходимости заказ новой матрицы или капитальной переделки матрицы изготовителем матрицы.

3 Идентификация причин дефектов алюминиевых профилей

Корректировщик матриц (старший корректировщик) должен обладать навыками и знаниями, которые требуются для участия в следующих действиях:

  • систематический осмотр алюминиевых профилей с целью выявления дефектов и несоответствий, причиной которых являются как сплошные или полые матрицы, так и другие дефекты, не связанные с матрицами;
  • определение наиболее эффективного корректирующего действия для устранения выявленного дефекта
  • при необходимости, разработка рекомендаций для операторов экструзионного пресса, проектировщиков матриц и изготовителей матриц.

3.1 Выявление дефекта алюминиевого профиля

  • Проверить профиль на искажение формы, поперечной и продольной
  • Проверить соответствие размеров профиля чертежам
  • Проверка профиля на наличие поверхностных дефектов
  • Определить место возникновения дефекта: в начале или в конце цикла прессования
  • Произвести предварительную оценку того, является ли причиной выявленных дефектов матрица (матричный комплект) или они имеют другие причины

3.2 Дефекты, которые не связаны с матрицей или матричным комплектом

  • Проверить нагрев матрицы и заготовки, а также записи температуры. Убедиться, что нагрев и температура соответствуют установленным требованиям
  • Убедиться, что профиль прессовался с правильной скоростью и другими параметрами, установленными для данного профиля
  • Установить характеристики качества заготовки: первичный или вторичный металл, литейное качество
  • Получить подтверждение от службы главного механика и главного энергетика, что на линии экструзионного пресса отсутствуют какие-либо проблемы: механические, электрические, конструкционные или электронного управления

3.3 Дефектов, которые связаны с матрицей или с матричным комплектом

  • Выполнить технический осмотр матрицы и матричного комплекта
  • Осмотреть матрицу на чрезмерный износ, прогиб, повреждения или другие дефекты
  • Осмотреть рабочие пояски на укорочение, поверхностные дефекты, потерю заданного угла и зазоров
  • Определить, нужно ли матрицу корректировать, отправить в лом или вернуть изготовителю
  • Осмотреть компоненты матричного комплекта на наличие дефектов и несоосность при установке матрицы в матрицедержатель

3.4 Разработка рекомендаций

  • Подготовить рекомендации по корректировке матрицы, при необходимости
  • Подготовить рекомендации по возможным изменениям технологии прессования или температурных настроек, при необходимости

4 Возможные причины дефектов алюминиевых профилей

4.1 Чрезмерные прогибы матрицы:

  • Поврежденная матрица
  • Недостаточная или неправильная поддержка матрицы матричным комплектом из-за:
    – низкого качества изготовления компонентов
    – износа компонентов
    – неправильного выбора компонентов матричного комплект

4.2 Конструкция матрицы или опорного матричного комплекта:

  • Слишком жесткие допуски размеров и зазоры, которые корректировщик не в состоянии реализовать на практике
  • Слишком большие допуски размеров и зазоры, что приводит к смещению компонентов во время экструзии и блокировке течения металла

4.3 Блокировка матрицы:

  • Повреждение матрицы
  • Чрезмерная полировка или неправильная полировка матрицы
  • Изгиб языка матрицы
  • Зазоры рабочих поясков слишком малы
  • Перегрев заготовки

4.4 Проблемы опорного матричного комплекта:

  • Чрезмерные прогибы оправок
  • Чрезмерный прогиб матрицы
  • Смещение матрицы в ходе экструзии

4.5 Заготовка:

  • Химический состав и структура
  • Процесс нагрева заготовки
  • Изменения химического состава и структуры заготовки при нагреве

4.6 Технология экструзии

  • Неправильные температурные параметры при нагреве заготовки
  • Недостаточный контроль первоначального продавливания заготовки через матрицу ( слишком быстро или при слишком высоком давлении)
  • Неправильные параметры прессования:
    – слишком высокая/низкая скорость течения металла через матрицу
    – недостаточная и неправильная поддержка профиля на выходе из матрицы
    – слабая или неравномерная закалка

4.7 Изготовление и корректировка матрицы:

  • Искривление формы:
    – в ходе экструзии
    – на выходе из матрицы
    – при закалке
  • Неравномерное течение ниток для многоочковой матрицы
  • Схлопывание профиля
  • Поверхностные дефекты, в том числе:
    – налипы/задиры (pickups)
    – растрескивание
    – образование полос
    – следы матрицы.

Источники:

  1. Die Defects and Die Corrections in Metall Extrusion / S. Z. Qamar, T. Pervez and J. Ch. Chekotu, Metals, 2018, 8, 380
  2. Undertake corrections and basic maintenance to aluminium extrusion dies and die support systems – MEM07042A, Manufacturing Skills Australia, 2013
  3. Identify causes of faulty aluminium extrusions – MEM07043, Manufacturing Skills Australia, 2019