عمر مفید قالبهای اکستروژن آلومینیوم تحت تأثیر عوامل متعددی قرار میگیرد:
1. طراحی قالب: پیچیدگی بیش از حد طراحی، مانند وجود گوشههای تیز یا دیوارههای نازک، باعث تمرکز تنشهای مکانیکی و حرارتی میشود و سایش زودرس را به دنبال دارد. همچنین، هندسه نامناسب جریان مواد را مختل کرده و تنشها را افزایش میدهد. برای بهبود، میتوان از شبیهسازی دینامیک سیالات استفاده کرد تا توزیع تنش یکنواخت شود و شعاعهای مناسب در طراحی اعمال گردد.
2. مواد قالب و پوششدهی: کیفیت فولاد مورد استفاده (مانند H13 با سختی بالا) و پوششهای مقاوم (مانند نیتردینگ) بر مقاومت در برابر سایش و حرارت تأثیرگذار هستند. اکسیداسیون یا لایههای ضعیف پوشش میتواند سختی سطح را به زیر ۱۰۰۰ HV برساند و عمر را کاهش دهد. راهکار مناسب، انتخاب مواد با استحکام بیش از ۱۵۰۰ MPa و اعمال نیتردینگ چندمرحلهای برای ایجاد لایهای ضخیمتر (تا ۱۱۵ میکرومتر) است.
3. سرعت اکستروژن: سرعتهای بالا (بیش از ۴۰-۳۰ متر در دقیقه) اصطکاک و حرارت را افزایش داده و منجر به سایش حرارتی و خستگی میشود. بهینهسازی با تنظیم سرعت به محدوده ۳۰-۱۰ متر در دقیقه، بر اساس نوع آلیاژ و اندازه پروفیل، میتواند عمر را افزایش دهد.
4. دما: دمای عملیاتی بالا (تا ۵۶۰ درجه سانتیگراد) باعث نرم شدن سطح قالب، رشد دانههای کریستالی و اکسیداسیون میگردد، به ویژه اگر پیشگرمایش ناکافی یا بیش از حد باشد. کنترل دقیق دما (پیشگرمایش در ۴۵۰-۴۲۵ درجه سانتیگراد) و استفاده از سیستمهای خنککننده برای جلوگیری از اعوجاج، عمر را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد.
5. روانکاری و نگهداری: کمبود روانکار مناسب (مانند امولسیونهای آبمحور) اصطکاک را افزایش داده و چسبندگی مواد به قالب را ایجاد میکند، در حالی که تمیز نکردن باقیماندهها، انسداد ایجاد میکند. استفاده از روانکارهای مصنوعی پیشرفته و تمیزکاری منظم (شیمیایی یا مکانیکی) اصطکاک را کاهش داده و عمر را حفظ میکند.
6. فشار و نسبت اکستروژن: فشارهای بالا و نسبت اکستروژن نامناسب باعث تغییر شکل پلاستیک میشوند. نظارت مداوم بر فشار با ابزارهای کنترل کیفیت و تنظیم نسبت بر اساس طراحی قالب، این مشکل را مدیریت میکند.
7. کیفیت مواد اکسترود شده (بیلت): آلیاژهای سخت (با محتوای بالای سیلیکون یا منیزیم) سایش را تسریع میکنند، در حالی که آلیاژهای نرمتر مانند ۶۰۶۳ ملایمتر هستند. انتخاب آلیاژ مناسب و کنترل ناخالصیهای بیلت، عمر قالب را افزایش میدهد.
8. کیفیت ساخت و عملیات حرارتی: نقصهای ساختاری مانند تنشهای باقیمانده یا زبری سطح و عملیات حرارتی ضعیف، شکست زودرس را به همراه دارند. استفاده از ماشینکاری دقیق CNC و فرآیند تمپرینگ برای رفع تنشها، کیفیت کلی را بهبود میبخشد.
