1 概要
断熱糸条成形品の製造工程は比較的複雑で、糸条成形と積層工程は比較的後工程で行われます。この工程に流入する半製品は、多くの前工程従業員の努力によって完成されます。複合成形工程で廃棄物が発生すると、比較的深刻な経済的損失を引き起こし、多くの過去の労働成果の損失につながり、莫大な廃棄物が発生します。
断熱ねじ切りプロファイルの製造工程では、様々な要因によりプロファイルが廃棄されることがよくあります。この工程における廃棄の主な原因は、断熱材のノッチ部分の割れです。断熱材のノッチ部分の割れには様々な原因がありますが、ここでは主に、押出工程で発生するシュリンクテールや層状化などの欠陥の原因を究明し、アルミニウム合金断熱材のねじ切り・積層工程におけるノッチ部分の割れの原因究明と、金型の改良などの方法によってこの問題を解決するプロセスに焦点を当てます。
2 問題現象
断熱ねじ山プロファイルの複合製造工程において、断熱ノッチ部に突如としてバッチクラックが発生しました。調査の結果、クラック発生には一定のパターンが見られ、特定のモデルの端部でクラックが発生し、クラックの長さもすべて同じでした。クラックは一定範囲内（端部から20～40cm）にあり、一定期間後には正常に戻ります。クラック発生後の写真を図1と図2に示します。
3 問題の発見
1）まず、問題のあるプロファイルを分類してまとめて保管し、ひび割れ現象を一つずつ確認し、ひび割れの共通点と相違点を見つけ出します。繰り返し追跡した結果、ひび割れ現象には一定のパターンが見られ、すべて単一のモデルの端部でひび割れが発生しています。ひび割れたモデルの形状は、空洞のない一般的な材料片であり、ひび割れの長さは一定の範囲内です。（端部から20～40cm）以内であれば、しばらくひび割れた後、正常に戻ります。
2) このプロファイルのバッチの生産追跡カードから、このタイプの生産に使用された金型番号がわかります。生産中に、このモデルのノッチの幾何学的サイズがテストされ、断熱ストリップの幾何学的サイズ、プロファイルの機械的特性、および表面硬度はすべて妥当な範囲内です。
3) 複合材製造工程において、複合材製造パラメータと製造工程の追跡調査が行われた。異常は見られなかったものの、プロファイルのバッチ製造時にひび割れが発生した。
4) 亀裂部の破断状況を調査したところ、不連続な構造がいくつか確認されました。この現象の原因は、押出工程で生じた押出欠陥であると考えられます。
5) 上記の現象から、ひび割れの原因はプロファイルの硬度や複合加工ではなく、当初は押出欠陥によるものと判断されました。問題の原因をさらに検証するために、以下の試験を実施しました。
6）同じ金型セットを使用して、異なるトン数の機械で異なる押し出し速度のテストを実施します。 600トンのマシンと800トンのマシンを使用して、それぞれテストを実施します。 材料の頭と尾を別々にマークし、バスケットに詰めます。 10〜12HWで時効処理後の硬度。 アルカリ水腐食法を使用して、材料の頭と尾のプロファイルをテストしました。 材料の尾にシュリンクテールと層別化現象があることがわかりました。 ひび割れの原因は、シュリンクテールと層別化によるものと判断されました。 アルカリエッチング後の写真を図2と図3に示します。 このプロファイルバッチに対して複合テストを実施し、ひび割れ現象を確認しました。 テストデータを表1に示します。
図2と図3
表1
7）上表のデータから、材料の先端部には割れがなく、材料の尾部で割れの割合が最も大きいことがわかります。割れの原因は、機械のサイズや速度とはほとんど関係がありません。尾部の材料の割れ率が最も大きく、これは尾部の切断長さに直接関係しています。割れた部分をアルカリ水に浸して検査すると、収縮尾部と層状化が現れます。収縮尾部と層状化部分を切断すると、割れは発生しません。
4 問題解決方法と予防策
1) この原因によるノッチ割れを低減し、歩留まりを向上させ、廃棄物を削減するために、生産管理において以下の対策を講じています。このソリューションは、本モデルと同様に押出ダイがフラットダイである類似モデルにも適用できます。押出生産中に発生するシュリンクテール現象や層状化現象は、コンパウンド成形時に端部ノッチに割れが発生するなどの品質問題を引き起こします。
2) 金型を受け入れる際に、ノッチサイズを厳密に制御します。単一の材料を使用して一体型金型を作ったり、金型に二重溶接チャンバーを追加したり、擬似分割金型を開いて、シュリンクテールと層別化が完成品に及ぼす品質への影響を軽減します。
3) 押出成形工程では、アルミニウム棒の表面を清潔に保ち、埃、油、その他の汚染物質を除去しなければなりません。押出工程では、徐々に減衰する押出モードを採用する必要があります。これにより、押出終了時の排出速度が遅くなり、シュリンクテールや層状化を軽減できます。
4）押出生産においては、低温高速押出を採用し、機械内のアルミ棒の温度は460～480℃に制御されます。金型温度は470℃±10℃、押出バレル温度は約420℃、押出出口温度は490～525℃に制御されます。押出後はファンを作動させて冷却します。残留長さは通常より5mm以上長くする必要があります。
5) このタイプのプロファイルを製造する場合、押し出し力を高め、金属の融合度を高め、材料の密度を確保するために、より大きな機械を使用するのが最適です。
6）押出生産中は、事前にアルカリ水バケツを用意する必要があります。作業者は材料の尾部を鋸引きし、収縮尾部の長さと成層化を確認します。アルカリエッチングされた表面の黒い縞は、収縮尾部と成層化が発生したことを示します。さらに鋸引きした後、断面が明るくなり、黒い縞がなくなるまで、3〜5本のアルミ棒をチェックして、収縮尾部と成層化後の長さの変化を確認します。収縮尾部と成層化がプロファイル製品に持ち込まれるのを防ぐため、最長のものに応じて20cmを追加し、金型セットの尾部の鋸引き長さを決定し、問題のある部分を鋸引きして完成品への鋸引きを開始します。操作中、材料の頭と尾部を交互に鋸引きして柔軟に切断できますが、プロファイル製品に欠陥を持ち込んではなりません。機械品質検査によって監督および検査されます。収縮テールの長さと成層が歩留まりに影響する場合は、適切なタイミングで金型を取り外し、正常な状態になるまで金型を調整してから通常の生産を開始してください。
5 まとめ
1) 上記の方法を用いて製造された断熱帯状プロファイルの複数ロットを試験したところ、同様のノッチクラックは発生せず、せん断特性値はすべて国家規格GB/T5237.6-2017「アルミニウム合金建築用プロファイル第6部：断熱プロファイル」の要求を満たしました。
2) この問題の発生を防ぐために、日常検査システムが開発され、適時に問題に対処して修正を行い、危険なプロファイルが複合プロセスに流入するのを防ぎ、生産プロセスでの無駄を削減します。
3) 押し出し欠陥、シュリンクテール、層別化による割れを回避するだけでなく、ノッチの形状、材料の表面硬度と機械的特性、複合プロセスのプロセスパラメータなどの要因によって引き起こされる割れ現象にも常に注意を払う必要があります。
MAT AluminumのMay Jiangによる編集
投稿日時: 2024年6月22日
