Camisa do container e bloco fictício: material, folga e quando substituir
A matriz recebe a atenção, mas as peças que tocam o alumínio quente a cada curso são a camisa e o bloco fictício, e eles consomem mais aço do que as matrizes. Uma camisa é um tubo de trezentos milímetros de diâmetro que precisa manter seu furo enquanto o óxido de alumínio o desgasta. Um bloco fictício é uma ferramenta elástica que precisa vedar contra esse furo sob pressão e ainda deslizar de volta para fora. Ambos são especificados tanto pela folga quanto pelo grau, e ambos têm um ponto de substituição que pode ser lido na máquina em vez de adivinhado.
O que cada peça faz e o que encerra sua vida útil
| Peça | Função | O que encerra sua vida útil |
|---|---|---|
| Revestimento do container | O furo pelo qual o tarugo desliza. Suporta o desgaste da pele do tarugo e mantém a vedação na face da matriz | Riscos, trincas térmicas e um furo que não veda mais. Uma camisa desgastada se manifesta como rebarba na face da matriz |
| Bloco de empuxo | Transmite a força do êmbolo, veda contra a camisa, separa-se do descarte e retorna pelo container sem remover o filme | Fluência: o anel cresce, a folga se fecha, o assento cônico se calca. A força de aderência pode atingir cerca de 1 MN em um bloco de 200 mm |
| Bloco de limpeza | Raspa a camada de óxido acumulada da camisa entre tarugos | Sua própria folga cresce à medida que o furo se desgasta, então ele deixa de remover a camada |
| Êmbolo | Suporta o bloco fictício e a carga do êmbolo | Flambagem e fadiga na rosca e na ponta |
| Suporte de matriz e base de apoio | Apoia a matriz para que não deflita sob carga | Escoamento por compressão e deformação permanente em forma de cunha |
As peças de desgaste ao redor de uma matriz de extrusão de alumínio. A dureza de trabalho de cada uma é dada na página de seleção de aço para matrizes de extrusão; a camisa e o bloco fictício são as duas encomendadas nas maiores seções.
A camisa acumula óxido, e o bloco de limpeza é o único elemento que o remove
Na extrusão direta sem lubrificação, a pele do tarugo, que é óxido, permanece no furo do container porque o alumínio adere ao aço e o atrito impede o deslizamento da pele. A camada se acumula à frente do bloco fictício à medida que o curso continua, e após cerca de setenta por cento do tarugo ter passado ela começa a fluir para dentro sobre a face do bloco e para a extrusão. É daí que vêm os defeitos de extremidade traseira e as inclusões de óxido.
O controle é mecânico. Um bloco de limpeza é passado pelo container para raspar a pele, e a prática publicada é fazê-lo a cada 15 a 20 tarugos e em toda troca de liga. Quanto de pele sai depende da folga entre o bloco e o furo, então o bloco deve ser dimensionado para o furo como ele está atualmente, não como era quando a camisa era nova. Além disso, três fatores reduzem a taxa de formação da pele: um tarugo descascado, uma diferença de temperatura menor entre tarugo e container, e uma temperatura de container que não esteja muito abaixo da do tarugo.
O bloco fictício é uma mola, não um tampão
Um bloco fictício fixo tem quatro funções, e o projeto só funciona se ele cumprir as quatro ao mesmo tempo: transmitir a força da prensa em temperatura, manter uma vedação segura com a parede do container, soltar o descarte no fim do curso e retornar pelo container sem remover o filme do furo. Ele precisa ser suficientemente macio em comportamento para vedar e suficientemente elástico para liberar, e é por isso que a maioria dos blocos fixos usa uma conicidade que converte força axial em expansão radial.
A geometria publicada para um container de 200 mm demonstra o ponto. O bloco deve deixar um filme de alumínio de cerca de 0,4 mm de espessura no furo, e deve retornar por esse furo com cerca de 1,5 mm de folga para não arrastar o filme de volta para fora. Isso significa que o diâmetro do bloco deve variar cerca de 1,1 mm entre os estados carregado e descarregado, e deve fazê-lo com qualquer força de prensa em que o trabalho esteja operando, inclusive uma baixa. O projeto em três partes divide a tarefa: um corpo rígido em compressão, uma conicidade e um anel externo flexível separado. O anel é a peça que se desgasta e a peça que é substituída.
Os valores de folga e o estado que descrevem
| Number | Valor | Estado a que se aplica |
|---|---|---|
| Folga a quente do bloco fictício | 0,254 a 0,305 mm por lado; 0,508 a 0,609 mm no diâmetro | Em operação, a quente, vedando contra o furo |
| Folga do bloco de limpeza | Metade da folga do bloco fictício | Em operação, raspando a camada de óxido |
| Filme deixado no furo | Cerca de 0,4 mm | No fim do curso, antes da retirada |
| Folga de retirada | Cerca de 1,5 mm em um container de 200 mm | Descarregado, retornando pela camisa |
Duas fontes descrevem estados diferentes, não números contraditórios. As folgas de operação vêm de Saha; os valores de filme e retirada vêm do projeto de bloco fictício fixo que Sheppard descreve para um container de 200 mm.
Leia a tabela como um conjunto de estados, não como uma única tolerância. Um bloco correto a quente pode ficar apertado a frio, e um bloco que veda bem ainda pode falhar em liberar se o assento cônico tiver se calçado. É por isso que a inspeção após uma campanha procura três alterações permanentes: o diâmetro externo do anel cresceu, a folga se fechou e o assento entre a conicidade e o bloco se deformou.
Quando substituir e o que a manutenção proporciona
O aço perde propriedades mecânicas progressivamente sob este ciclo, então o anel é um consumível com base em contagem de ciclos, não em falha. O valor publicado é uma troca de anel após 30.000 a 40.000 ciclos; além disso, a deformação permanente se torna cada vez mais provável. Entre as trocas, a rotina é usinar o bloco de volta às suas dimensões originais e, em alguns casos, nitretá-lo, com graxa de alta temperatura entre a conicidade e o bloco a cada remontagem. A lubrificação não é tarefa de arrumação: com uma força de aderência em torno de 1 MN em um bloco de 200 mm, a graxa é o que permite ao bloco se separar do descarte sem danificar nenhum dos dois.
Qual aço, e por que não mais duro
O liner e o bloco fictício são ambos feitos de aço cromo para trabalho a quente, AISI H13 e seu equivalente europeu 1.2344, e operam com dureza inferior à de uma matriz. O liner é normalmente de 42 a 47 HRC e o bloco fictício de 42 a 48 HRC, contra 46 a 50 HRC na zona de trabalho da matriz. A razão é a carga: um liner é um anel espesso sob pressão interna e um bloco fictício é uma peça que precisa deformar elasticamente a cada curso, portanto ambos são limitados pela tenacidade e não pelo desgaste. Elevar a dureza para ganhar resistência ao desgaste retira a ductilidade que impede o liner de romper e o anel de trincar.
As seções são o outro motivo pelo qual essas peças são um pedido de aço e não um pedido de matriz. Um liner para um container de 7 polegadas tem um furo de cerca de 180 mm, e a parede ao redor é espessa o suficiente para que o bloco tenha várias centenas de milímetros de diâmetro; um bloco fictício para a mesma prensa é um disco de tamanho semelhante. Isso é território de barra e bloco forjado, não de esboço de matriz, e é aí que está a tonelagem.
O que isso significa para um pedido de aço para matrizes
A Aobo fornece 1.2344 ESR de 20 a 600 mm, recozido e torneado, o que cobre liners, blocos fictícios e backers, bem como esboços de matriz. O programa está na página de fornecimento de extrusão 1.2344 ESR H13, o grau em página do aço ferramenta H13, e a dureza por componente na página de seleção de aço para matriz de extrusão. O que acontece na face da matriz quando o liner deixa de vedar está na página de linhas de pick-up e de molde, e a correção que se segue a um teste malsucedido na página de correção de matriz de extrusão.
Antes de usinar um bloco com esses valores
As folgas são específicas de cada prensa e são definidas pelo projeto do bloco, pelo furo do container conforme sua medida atual e pela liga. Os valores citados aqui são valores publicados para um container de 200 mm e para um projeto de almofada fictícia; não são um desenho. Meça o furo, siga as dimensões do fabricante do bloco e confirme a folga a quente, com a prensa na força que o trabalho realmente utiliza.
Fontes: Aluminum Extrusion Technology, P. K. Saha, ASM International, 2000, páginas 192 a 193; Extrusion of Aluminium Alloys, T. Sheppard, Kluwer Academic Publishers, 1999, seção 7.2.1.