چارچوب کامل کنترل کیفی یک کارگاه اکستروژن آلومینیوم را از ماده اولیه تا محصول نهایی نشان می دهد.
مستندسازی و کنترل دقیق هر یک از پارامترها یا متغیرهای واحدهای منفرد از نقطه نظر کیفی مهم است. فرآیند مرکزی سیستم های کنترل کیفی ممکن است هر واحد را از لحاظ آماری بطور جداگانه تجزیه و تحلیل نمایند تا هر نقصی را در آن واحد از سیستم تعیین نموده و میزان پیشگیری لازم را در نظر بگیرند. جهت تعیین کیفیت و کارایی، هر واحدی دارای چک لیست کیفی مربوط به خود است. این سیستم نه تنها به ارزیابی کیفیت خواهد پرداخت بلکه آزمایشاتی را در هر واحد یا واحدهای ترکیبی انجام خواهد داد تا محصولات جدیدی را ایجاد نماید یا اینکه پارامترهای فرآیند جدیدی را از یک محصول با شکل خاص و یک آلیاژ خاص تعیین نماید.
به کمک این سیستم، یک آزمایش می تواند با طراحی های قالب مختلف انجام شود تا بهترین طراحی جهت حصول بهره‌وری و کیفیت بالای محصول اکسترودی مشخص شود.
بعد از تکمیل اکستروژن و به منظور بهبود مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، لازم است تا محصول تحت عملیات سطحی قرار بگیرد. عملیات سطحی عموماً توسط فرآیندهای مکانیکی، آندایزینگ، رنگ کاری الکترولیتی و رنگ زدن بصورت پودری و مایع انجام می شود.هر شرکتی براساس نیازها و رفاه مشتریان دارای فرآیند عملیات سطحی مخصوص به خود است. کنترل چارت پارامترهای عملیات سطحی می تواند مطابق با فرآیند مربوطه طراحی شود. به دلیل تفاوت فرآیندها با همدیگر یک چارت عمومی نمی تواند برای تمام فرآیندهای عملیات سطحی تهیه شود.
معمولاً اکستروژن آلیاژهای سخت به دلایل زیر پاسخ خوبی به کوئنج پس از پرس نمی دهد.
لذا محصولات اکسترودی آلیاژهای سخت نیازمند عملیات حل سازی جداگانه ای هستند. به دلیل کاربرد گسترده آلیاژهای سخت بالاخص در صنایع هواپیمایی نیاز است تا ماده در تمپرهای سخت گردانی مختلفی تولید شود. فلوچارت مربوط به متغیرهای عملیات حرارتی در فلوچارت مربوط به متغیرهای فرآیند آنیلنشان داده می شود.
به منظور مستندسازی مناسب فرآیند پیرسازی و پارامترهای آزمایش فیزیکی بعد از آن، جدولی مشابه طراحی شده است.
مثالی از کنترل چارت فرآیندهای کشش و برش محصولات اکسترودی از آلیاژ 6063 نشان داده می شود. متغیرهای کشش و برش همراه با بررسی های کیفی در فلوچارت شرح داده می شود.
متغیرهای عملیات حرارتی برای محصولات اکسترودی تولید شده از آلیاژهای نرم در فلوچارت شکل 9-9 نشان داده می شود. لاو و استینگر بسته به نوع آلیاژ و محصول تولیدی دو روش اکستروژن متفاوت را ذکر نمودند:
اگر عملیات حرارتی حل سازی جداگانه ای قبل از پیرسازی انجام شده باشد، دمای خروجی و سرعت خنک کردن محصول اکسترودی معمولاً بحرانی نیست. کنترل دمای کوئنج و سرعت سرد کردن از دمای اکستروژن (دمای حل سازی)، در صورتی که هیچ گونه عملیات حل سازی پس از آن انجام نشود، ضروری است.
کیفیت کلی محصول اکستروژن کاملاً به کارایی پرس اکستروژن و تجهیزات جانبی آن وابسته است. علاوه بر انجام اقدامات پیشگیرانه، تکمیل یک چک لیست معمولی برای عملکرد هر دستگاه پرس و سیستمهای جانبی آن یک وظیفه مهم روزانه است. جهت مستندسازی مناسب کارایی پرس اکستروژن و تجهیزات جانبی آن، سیستمی طراحی شده است تا متغیرهای مهم پرس و تجهیزات مزبور را جمع آوری نماید.
در این بخش توجه مختصری به متغیرهای اکستروژن و عوامل موثر در انجام یک اکستروژن موفق می شود. جهت اطمینان از کیفیت محصول و مستندسازی متغیرهای فرآیند اکستروژن در هر قالب و نیز به منظور نشان دادن تغییرات در متغیرهای بحرانی، یک چک لیست کیفی طراحی شده است . چک لیست های مربوط به کشش و برش نشان داده می شود، تعیین کننده دقت ابعادی و درصد بازیابی در هر قالب است.
به منظور انجام محاسبات آماری و کنترل کیفیت فرآیند اکستروژن، جمع آوری متغیرهای فرآیند دارای اهمیت است. متغیرهای اکستروژن ذکر شده در فلوچارت، همراه با نکات کیفی مورد بررسی جهت تجزیه و تحلیل های آماری نشان داده می شود.
این اامات معمولاً در میلگردها و دیگر اشکال ساده برآورده می شود. لکن با افزایش پیچیدگی قالب، حصول تمامی اامات ذکر شده مشکل می گردد.در تولید پروفیل آلومینیوم برخی از عواملی که باید در طراحی و ساخت یک قالب در نظر گرفته شود عبارتند از: الگوی سیلان، حداکثر فشار ویژه، شکل هندسی مقطع، نسبت اکستروژن، ضخامت دیواره و اندازه زبانه ها و طول سطح تماس قالب و نهایتاً تلرانسهای مقطع نادرست می تواند باعث ایجاد سطوح تغییر شکل بحرانی شود که منجر به تشکیل رگه های قابل رؤیتی بر روی سطح محصول نهایی خواهد شد. به منظور دستیابی به سیلان یکنواخت ف از میان تمامی قسمتهای قالب بالاخص در مقاطع نامتقارن دارای ضخامت جداره های متفاوت، مهارت و تجربه مورد نیاز است. مقاومت به سیلان در قسمتهای باریک قالب بیشتر از بقیه قسمتها بوده و طول سطح تماس قالب در این نواحی باید کاهش یابد. اگر به اندازه های این موانع سیلان ف توجه کافی نشود، محصول اکسترود شده تاب دار خواهد شد. در طرح اولیه تولید مقاطع توپر، برخی قوانین اصلی که تعیین کننده موقعیت روزنه قالب است نیز باید رعایت شود.
به دلیل اینکه برخی عوامل در فشار دادن تولید پروفیل آلومینیوم از میان قالب در یک پرس دخیل می باشند، ایجاد یک رابطه نزدیک مابین اصلاح قالب و طراحی اولیه مبتنی بر عملکرد پرس، طراحی ابزار و حفظ و نگهداری آنها ضروری است. توسط ساها سیستمی جهت جمع آوری ارامترهای مورد نیاز به منظور مستندسازی صحیح و تجزیه و تحلیل کارآیی و عمر قالب برای قالبهای مخصوص تولید مقاطع توپر و توخالی طراحی شده است (به ترتیب در جداول 9-2 و 9-3). علاوه بر کارایی قالب، یک سری آزمایشات نیز با استفاده از یک چک لیست فرآیند اکستروژن می تواند انجام شود تا بهترین پارامترهای فرآیند ممکن را برای یک قالب خاص با یک آلیاژ خاص تعیین نماید. همین تجزیه و تحلیل می تواند تعیین کننده بهترین طراحی قالب جهت بهره‌وری و کیفیت محصول بهتر نیز باشد. فلوچارت متغیرهای قالب در شکل 9-6 نشان داده می شود. پارامترهای حاصله از جداول 9-2 و 9-3 برای تجزیه و تحلیل کارایی و عمر قالب باید از طریق فلوچارت بررسی شوند.
نمونه ای از چک لیست کنترل کیفی جهت تسهیل در ریخته گری بیلت طراحی شده است تا پرامترهای نهفته به طرز مناسبی دسته بندی شده و قالب کار قدرتمندی جهت انجام یک عمل تولیدکنندگان پروفیل آلومینیوم ایجاد نماید.
تولیدکنندگان پروفیل آلومینیوم فلوچارت و نقاطی که باید تحت بررسی کیفی قرار بگیرند در شکل 9-5 نشان داده می شوند. پارامترهای جمع آوری شده از جدول 9-1 به منظور تجزیه و تحلیل آماری از طریق فلوچارت بررسی می شوند.
ساختار قالب یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده در موفقیت اکستروژن حتی برای ساده ترین اشکال است.برخی از عوامل موثر بر عملکرد یک قالب در پرس عبارتند از ارتباط نزدیک بین اصلاح قالب و طراحی اولیه، عملکرد پرس، طراحی ابزار و نگهداری قالب. همکاری نزدیک بین اپراتور پرس، اصلاح کننده و طراح قالب به منظور رسیدن به بهترین راه حل در هر زمان ضروری است. قالبهای اکستروژن به دو دسته نقسیم می شوند، یک دسته، قالبهای ساده اند که جهت تولید مقاطع توپر و اشکال باز بکار می روند و دسته دیگر قالبهای دارای اتاقک جوش (همچون قالبهای چند دریچه، عنکبوتی و پل دار) می باشند که به منظور تولید مقاطع توخالی و نیمه خالی استفاده می شوند.
یک قالب برای تولید یک مقطع آلومینیومی باید دارای مشخصات زیر باشد:
روش کار
عموماً محصولات اکسترودی آلومینیوم براساس خواص و کاربرد آلیازهای آنها در بخشهای تجاری و صنعتی به دو گروه تقسیم بندی می شوند:
فلوچارت عملکردی یک کارگاه اکستروژن آلیاژهای نرم را نشان می دهد. بطور مشابه فلوچارت های عملکردی کارگاه های اکستروژن آلیاژهای سخت با فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف جهت برآورده نمودن نیازهای مشتریان است.
کیفیت، عامل اصلی فروش در صنعت پروفیل صنعتی آلومینیوم است. همچنین یک عامل کلیدی است که منجر به موفقیت های شغلی، رشد و افزایش رقابت می شود. یک برنامه بهبود کیفیت به عنوان یک استرتژی کاری بکار گرفته شود. همواره باور مصرف کننده ها بر این است که محصولات شرکت های مشخصی ضرورتاً بهتر از شرکتهای دیگر است و آنها خریدهای خویش را بر همین اساس برنامه ریزی می کننده. برنامه های بهبود کیفیت موثر می تواند باعث افزایش نفوذ در بازار، بهره‌وری بالاتر و هزینه های کلی ساخت و خدمات پایین‌تر شود. در نتیجه شرکت هایی با چنین برنامه هایی می توانند از مزایای رقابت های بزرگ بهره‌برداری نمایند.
بطور کلی کیفیت محصول اکسترودی به نحوه کنترل فرآیند هر یک از سرتیترهای نمودار کنترل کیفیت نشان داده شده در شکل 9-1 وابسته است. کنترل فرآیند بهتر، کیفیت بهتر محصول اکسترودی را به دنبال خواهد داشت. توجه به سیستم کلی کنترل فرآیند از ریخته گری بیلت تا عملیات حرارتی محصول دارای اهمیت است. در این بخش، کنترل فرآیند در هر مقطع تولیدی همراه با کنترل چارتها و فلوچارتهای هر فرآیند مورد بحث واقع می شود تا درک بهتری از هر مرحله فرآیند حاصل شود. اجزای اصلی کارگاه های اکستروژن عبارتند از بیلت، قالب، پرس اکستروژن، فرآیند اکستروژن، کشش، برش، عملیات حرارتی و عملیات سطحی.
جهت کنترل موثر متغیرهای فرآیند، بیلت، قالب و خواص پرس و برآورده شدن اهداف کیفی با کمترین هزینه ها، یک فرآیند کامل همراه با سیستم کنترل کیفیت در این بخش ارائه می گردد. به منظور تعیین اثر متغیرهای مربوط به فرآیند اکستروژن، خواص بیلت، عملکرد کارگاه قالب سازی، فرآیند عملیات حرارتی و قابلیتهای پرس هیدرولیک، یک برنامه آزمایشی طراحی شده است.نتایج حاصله قالب کار قدرتمندی را برای انجام یک عمل اکستروژن آلومینیوم در پروفیل صنعتی آلومینیوم ایجاد نمود که بر پایداری فرآیند و بهبود بهره‌وری و کیفیت آن تاثیرگذار می باشد.
نمونه ای از الوی سایش قالب در اینجا نمایش داده می شود. این قسمت، دربرگیرنده برخی بررسی ها بر روی کارآیی یک قالب مورد استفاده در اکستروژن مقطع لوله ای شکل از آلیاژ 6063 است. قالب مورد استفاده در فرآیند، یک قالب توخالی مخروطی است.چندین نقطه سایش به ترتیب بر روی سطوح تماس ماندرل و کلاهک مشاهده می شود.
اگر A مساحت نقطه سایش بر روی سطح تماس یک قالب باشد، سطح کل سایش توسط رابطه زیر داده میشود:
(معادله 4-6)
مساحت ظاهری سطح تماس قالب بعد از سایش ( ) توسط رابطه زیر داده می شود:
(معادله 4-7)
چنانچه عبارتست از مساحت ظاهری سطج تماس اولیه قالب.
به دلیل اینکه سطح ظاهری تماس بعد از سایش ( ) کمتر از می شود، می توان نتیجه گرفت که سایش قالب بطور موثری سطح تماس اصطکاکی قالب را کاهش می دهد. تجربه اخیر نشان می دهد که مساحت سطح تماس ماندرل دارای تعداد بیشتری نقاط سایش نسبت به کلاهک قالب است. تغییر موثر سطح اصطکاکی به طرق مختلفی به ترتیب بر روی سطوح تماس ماندرل و کلاهک برای هر طرف یک قالب توخالی مربع شکل حاصل می شود. در نتیجه یک سرعت لغزنده نسبی بین لایه درونی و بیرونی هر طرف لوله مربعی توخالی وجود دارد. انتظار می رود که به دلیل این تغییر در سرعت لغزنده نسبی، سیلان کلی ف در فاصله بین ماندرل و کلاهک تغییر نموده و در نهایت، شکل محصول تغییر نماید.
همانگونه که ذکر شد، تغییر شکل لوله با مقطع مربعی اکسترود شده از آلیاژ آلومینیوم 6063 قبل و بعد از سایش قالب جالب بود. یک شکل مربعی کامل را قبل از بروز هر گونه سایشی در قالب و شکل محدب در دیواره های دو طرف را بعد از سایش قالب نشان می دهند. دیواره هر طرف دارای برجستگی های پیچشی است که شان داده نمی شوند. لکن از منظر قالب نشان داده می شوند.
درباره این سایت