العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر الخدمة للصقيع في تصنيع ألواح تبادل الحرارة للصفائح

الملخص: يتم تطبيق المبادلات الحرارية اللوحية (PHEs) على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل البتروكيماويات، وتجهيز الأغذية، والتكييف، وتوليد الطاقة بسبب كفاءتها العالية في نقل الحرارة، وهيكلها المدمج، وقابلية التوسع المرنة. يتم تشكيل اللوحة، باعتبارها المكون الأساسي لـ PHEs، بشكل أساسي عن طريق الختم أو الثني أو التشكيل باللف، ويتم تحديد جودتها وكفاءة الإنتاج بشكل مباشر من خلال الأداء وعمر الخدمة للقالب. يتأثر عمر خدمة قوالب الألواح PHE بعدة عوامل مترابطة، بما في ذلك خصائص مادة القالب، ومستوى تصميم القالب، ودقة عملية التصنيع، ومعلمات عملية التشكيل، والاستخدام والصيانة اليومية. سيؤدي التحكم غير العقلاني في أي من هذه العوامل إلى فشل القالب المبكر، مثل التآكل، والتشقق، والتشوه، والالتصاق، مما يزيد من تكاليف الإنتاج، ويقلل من كفاءة الإنتاج، ويؤثر على دقة أبعاد لوحات PHE. تصنف هذه الورقة وتحلل بشكل منهجي العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة قوالب ألواح PHE، وتستكشف آلية كل عامل يؤثر على عمر القالب، وتجمع بين الحالات الهندسية العملية للتحقق من درجة تأثير العوامل المختلفة، وتطرح اقتراحات التحسين المقابلة. يوضح البحث أن اختيار مواد القالب، والتصميم الهيكلي، وعملية المعالجة الحرارية، ومعلمات عملية التشكيل، ومستوى الصيانة هي العوامل الأكثر أهمية: يمكن أن يؤدي اختيار المواد المعقولة والمعالجة الحرارية إلى تحسين صلابة القالب ومتانته، مما يقلل من فشل التآكل والتعب؛ التصميم الهيكلي العلمي يمكن أن يتجنب تركيز الإجهاد ويطيل عمر الخدمة؛ تضمن عملية التصنيع الدقيقة دقة أبعاد القالب وجودة السطح؛ تعمل معلمات التشكيل المحسنة على تقليل حمل القالب؛ والصيانة الموحدة تؤخر تدهور العفن. توفر هذه الدراسة أساسًا نظريًا وتوجيهًا عمليًا لإطالة عمر خدمة قوالب ألواح PHE، وتقليل تكاليف الإنتاج، وتحسين استقرار جودة ألواح PHE.

الكلمات الرئيسية:لوحة لوحة مبادل حراري. عمر خدمة القالب؛ مادة القالب التصميم الهيكلي عملية التصنيع تشكيل المعلمات. صيانة

تعتبر المبادلات الحرارية اللوحية من معدات نقل الحرارة الأساسية في الإنتاج الصناعي الحديث، والتي تحقق التبادل الحراري بين وسطين أو أكثر من خلال التدفق المتناوب للسوائل على جانبي الألواح المموجة. تعتمد لوحة PHE، بسمكها الرفيع (عادة 0.3-1.5 مم)، وهيكلها المموج المعقد، ومتطلبات الدقة العالية الأبعاد، بشكل كبير على قوالب عالية الدقة للتشكيل. القالب ليس فقط الأداة الأساسية لتشكيل اللوحة ولكنه أيضًا عامل رئيسي يؤثر على كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. عادة ما يتم تقييم عمر خدمة قوالب لوحة PHE من خلال عدد أشواط التشكيل: في ظل ظروف العمل العادية، يمكن للقوالب عالية الجودة إكمال 200000-500000 ضربة تشكيل، في حين أن القوالب الرديئة أو القوالب المتأثرة بعوامل غير معقولة قد تفشل بعد 50000-150000 ضربة فقط.

سيؤدي فشل القالب المبكر إلى خسائر اقتصادية جسيمة للمؤسسات: فمن ناحية، يؤدي استبدال القوالب إلى زيادة تكلفة تصنيع القوالب (وهو ما يمثل 20-30٪ من إجمالي تكلفة إنتاج لوحات PHE)؛ من ناحية أخرى، فإن وقت التوقف عن العمل الناتج عن استبدال القالب يقلل من كفاءة الإنتاج، وقد يؤدي انحراف أبعاد اللوحات المنتجة أثناء فشل القالب إلى تخريد المنتج. وفقًا لإحصائيات الصناعة، فإن أكثر من 60% من حالات فشل قوالب ألواح PHE ناتجة عن التحكم غير السليم في العوامل المؤثرة الرئيسية، بدلاً من التآكل الطبيعي. لذلك، فإن توضيح العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب وإتقان آليات تأثيرها له أهمية كبيرة لتحسين تصميم القالب، وتحسين عملية التصنيع، وتوحيد التشغيل والصيانة، وإطالة عمر خدمة القالب.

في الوقت الحاضر، تركز الأبحاث الحالية حول قوالب ألواح PHE بشكل أساسي على تحسين تصميم القالب وتحسين عملية التشكيل، ولكن هناك نقص في الفرز المنهجي والتحليل المتعمق للعوامل التي تؤثر على عمر خدمة القالب. في الإنتاج العملي، تتجاهل العديد من الشركات التأثير الشامل لعوامل متعددة، مما يؤدي إلى عمر خدمة قصير للقالب وجودة منتج غير مستقرة. على سبيل المثال، تختار بعض الشركات مواد قوالب غير مناسبة لتقليل التكاليف، مما يؤدي إلى تآكل سريع للعفن؛ يتجاهل البعض عملية المعالجة الحرارية، مما يؤدي إلى عدم كفاية صلابة القالب وصلابة وسهولة التكسير؛ البعض لا يقوم بتوحيد معلمات التشكيل، مما يزيد من حمل القالب ويسرع من فشل الكلال.

تصنف هذه الورقة بشكل شامل العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة قوالب ألواح PHE، وتقسمها إلى خمس فئات: عوامل مادة القالب، وعوامل تصميم القالب، وعوامل عملية تصنيع القالب، وتشكيل معلمات العملية، وعوامل الاستخدام والصيانة. فهو يحلل آلية تأثير كل عامل بالتفصيل، ويتحقق منها من خلال الحالات الهندسية، ويطرح اقتراحات التحسين المستهدفة. تهدف هذه الدراسة إلى توفير مرجع شامل للمؤسسات لتحسين عمر خدمة القالب وخفض تكاليف الإنتاج.

تحدد مادة قوالب ألواح PHE بشكل مباشر خواصها الميكانيكية (الصلابة، والمتانة، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل) والخصائص الحرارية (التوصيل الحراري، ومقاومة التعب الحراري)، والتي تعد الأساس المادي لضمان عمر خدمة القالب. عادة ما تتعرض قوالب الألواح PHE لأحمال دورية مثل قوة الختم، والاحتكاك، والإجهاد الحراري أثناء التشغيل، لذلك يجب أن تتمتع مادة القالب بأداء شامل ممتاز. تشمل عوامل المواد الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب نوع المادة والتركيب الكيميائي وجودة المعالجة الحرارية.

يرتبط اختيار مواد قالب لوحة PHE ارتباطًا وثيقًا بعملية تشكيل اللوحة (الختم البارد، الختم الساخن، تشكيل اللف) ومادة اللوحة (الفولاذ المقاوم للصدأ، سبائك التيتانيوم، سبائك الألومنيوم). المواد المختلفة لديها اختلافات كبيرة في الصلابة، والمتانة، ومقاومة التآكل، وغيرها من الخصائص، والتي تؤثر بشكل مباشر على قدرة القالب على مقاومة التآكل والتعب.

تشتمل مواد قوالب الألواح PHE الشائعة على فولاذ قالب العمل البارد، وفولاذ قالب العمل الساخن، وسبائك الفولاذ، ولكل منها سيناريوهاتها القابلة للتطبيق وخصائص الأداء:

يتم استخدام فولاذ قالب العمل البارد (مثل Cr12MoV، Cr12، D2) على نطاق واسع في قوالب الختم البارد لألواح PHE (عملية التشكيل الأكثر شيوعًا). إنه ذو صلابة عالية (HRC 60-65 بعد المعالجة الحرارية)، ومقاومة تآكل ممتازة، وثبات جيد للأبعاد، والذي يمكن أن يقاوم بشكل فعال الاحتكاك والتآكل بين القالب واللوحة أثناء الختم البارد. ومع ذلك، فإن صلابتها ضعيفة نسبيًا، وهي عرضة للكسر الهش تحت تأثير الأحمال الكبيرة. على سبيل المثال، عند ختم ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ السميكة (سمك > 1.0 مم)، إذا كانت قوة التأثير كبيرة جدًا، فقد يتشقق قالب Cr12MoV قبل الأوان. وفقًا للإحصائيات الهندسية، فإن عمر خدمة قوالب الختم البارد Cr12MoV لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عادة ما يكون 150,000-250,000 ضربة في ظل ظروف الاستخدام المعقولة.

يعتبر فولاذ قالب العمل الساخن (مثل H13، H11، 4Cr5MoSiV1) مناسبًا لقوالب الختم الساخن لمواد الألواح عالية الصلابة (مثل سبائك التيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة). إنه يتمتع بقوة جيدة في درجات الحرارة العالية، ومقاومة التعب الحراري، والمتانة، ويمكنه الحفاظ على أداء مستقر في ظل ظروف التسخين والتبريد الدورية (تشكيل درجة حرارة 800-1200 درجة مئوية). على سبيل المثال، يمكن لقالب الفولاذ H13 أن يتحمل تأثير درجة الحرارة العالية أثناء الختم الساخن للوحة سبائك التيتانيوم، ويمكن أن يصل عمر الخدمة الخاص به إلى 200000-300000 ضربة. ومع ذلك، فإن تكلفة فولاذ قالب العمل الساخن أعلى من تكلفة فولاذ قالب العمل البارد، مما يزيد من الاستثمار الأولي للقوالب.

غالبًا ما يتم استخدام سبائك الفولاذ (مثل 42CrMo، 35CrMo) لقواعد القالب أو مكونات القالب غير الحرجة. لديها صلابة جيدة وقوة ميكانيكية، ولكن مقاومة التآكل ضعيفة، لذلك فهي غير مناسبة لتجويف القالب الذي يتصل مباشرة باللوحة. إذا تم استخدام سبائك الفولاذ لتجويف القالب، فإن معدل التآكل سيزيد بنسبة 30-50%، وسينخفض ​​عمر الخدمة إلى أقل من 100000 ضربة.

بالإضافة إلى ذلك، زاد تدريجيًا تطبيق المواد الجديدة مثل المواد الخزفية والمواد المركبة في قوالب ألواح PHE. تتميز قوالب السيراميك بمقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة التآكل، ولكن صلابتها ضعيفة وعرضة للكسر؛ تجمع المواد المركبة (مثل المواد المركبة الخزفية القائمة على الفولاذ) بين مزايا المتانة العالية للفولاذ ومقاومة التآكل العالية للسيراميك، والتي يمكن أن تطيل عمر خدمة القالب بمقدار 1.5-2 مرة، ولكن تكلفة تصنيعها مرتفعة، وهي تستخدم حاليًا فقط في إنتاج ألواح PHE المتطورة.

يؤثر التركيب الكيميائي لمواد القالب بشكل مباشر على خواصها الميكانيكية وتأثير المعالجة الحرارية. تشمل العناصر الرئيسية في قالب الفولاذ الكربون (C)، والكروم (Cr)، والموليبدينوم (Mo)، والفاناديوم (V)، والسيليكون (Si)، ونسبة محتواها لها تأثير كبير على أداء القالب:

الكربون (C) هو العنصر الرئيسي الذي يحدد صلابة ومقاومة التآكل للصلب القالب. كلما زاد محتوى الكربون، زادت صلابة الفولاذ ومقاومته للتآكل، ولكن قلت صلابته. بالنسبة لصلب قوالب الأعمال الباردة، يكون محتوى الكربون عادةً 1.0-1.5%، وهو ما يوازن بين الصلابة والمتانة؛ بالنسبة لصلب قالب العمل الساخن، يكون محتوى الكربون 0.3-0.5%، مما يضمن القوة والمتانة في درجات الحرارة العالية.

يمكن أن يحسن الكروم (Cr) من مقاومة التآكل ومقاومة التآكل وصلابة الفولاذ القالب. إضافة الكروم يمكن أن يشكل كربيدات (Cr7C3) في الفولاذ، مما يعزز مقاومة التآكل. على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ Cr12MoV على 11-13% من الكروم، الذي يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل. ومع ذلك، فإن زيادة الكروم ستزيد من هشاشة الفولاذ، مما يجعله عرضة للتشقق أثناء المعالجة الحرارية.

يمكن للموليبدينوم (Mo) والفاناديوم (V) تحسين حبيبات الفولاذ القالب، وتحسين صلابته واستقراره الحراري، وتقليل ميل التشوه الناتج عن المعالجة الحرارية. يمكن لـ Mo أيضًا تحسين قوة درجة الحرارة العالية لفولاذ قالب العمل الساخن، بينما يمكن لـ V تشكيل كربيدات الفاناديوم الصلبة، مما يزيد من تعزيز مقاومة التآكل. على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ H13 على 1.0-1.5% Mo و0.8-1.2% V، والذي يتمتع بمقاومة جيدة للتعب الحراري واستقرار الأبعاد.

يمكن للسيليكون (Si) والمنجنيز (Mn) تحسين صلابة وقوة الفولاذ القالب، لكن المحتوى الزائد سيقلل من صلابة الفولاذ. على سبيل المثال، سيؤدي الإفراط في Si إلى جعل الفولاذ هشًا، كما أن الإفراط في المنغنيز سيزيد من ميل التشقق الناتج عن المعالجة الحرارية.

عناصر الشوائب (مثل الكبريت (S)، الفوسفور (P)) في قالب الفولاذ سوف تؤثر بشكل خطير على عمر خدمة القالب. سوف تشكل S كبريتيدات منخفضة الانصهار، مما يقلل من مقاومة التآكل وصلابة الفولاذ؛ سوف يسبب P هشاشة الفولاذ، مما يجعله عرضة للتشقق تحت تأثير الأحمال. لذلك، يجب التحكم في محتوى S وP في فولاذ القالب عالي الجودة بأقل من 0.03%.

تعد المعالجة الحرارية عملية أساسية لتحسين الخواص الميكانيكية لمواد القالب، وجودتها تحدد بشكل مباشر صلابة القالب ومتانته ومقاومته للتآكل. تشمل عمليات المعالجة الحرارية الشائعة لقوالب ألواح PHE التلدين، والتبريد، والتلطيف، والمعالجة السطحية. ستؤدي المعالجة الحرارية غير الصحيحة إلى عيوب مثل الصلابة غير الكافية والصلابة غير المتساوية والشقوق وتشوه القالب، مما يؤدي إلى تقصير عمر الخدمة بشكل خطير.

يتم استخدام التلدين بشكل أساسي لإزالة الضغط الداخلي للقالب الفارغ، وتقليل الصلابة، وتحسين قابلية التشغيل الآلي. إذا كانت درجة حرارة التلدين منخفضة جدًا أو كان وقت التثبيت غير كافٍ، فلا يمكن التخلص تمامًا من الضغط الداخلي للقالب الفارغ، مما سيؤدي إلى التشوه أو التشقق أثناء التشغيل والاستخدام اللاحقين. إذا كانت درجة حرارة التلدين مرتفعة جدًا، فسوف تنمو حبيبات الفولاذ، مما يقلل من صلابة القالب.

يعتبر التبريد والتلطيف من عمليات المعالجة الحرارية الأساسية لتحسين الأداء الشامل للقالب. التبريد هو تسخين فولاذ القالب إلى درجة حرارة الأوستنيتي (850-1050 درجة مئوية)، وإبقائه دافئًا لفترة معينة، ثم تبريده بسرعة (تبريد الماء، تبريد الزيت) للحصول على المارتينسيت، وبالتالي تحسين صلابة القالب ومقاومته للتآكل. التقسية هي تسخين القالب المروي إلى درجة حرارة معينة (150-600 درجة مئوية)، وإبقائه دافئًا، ثم تبريده ببطء للتخلص من الضغط الداخلي الناتج أثناء التبريد، وتحسين المتانة، وتقليل الهشاشة. تعد مطابقة معلمات التبريد والتلطيف أمرًا بالغ الأهمية: إذا كانت درجة حرارة التبريد مرتفعة جدًا، فسيتم تسخين القالب بشكل زائد، مما يؤدي إلى خشونة الحبوب وهشاشتها؛ إذا كان معدل التبريد سريعًا جدًا، فسوف يتشقق القالب؛ إذا كانت درجة حرارة التقسية منخفضة جدًا، فلا يمكن التخلص من الضغط الداخلي، ويكون القالب عرضة للكسر الهش؛ إذا كانت درجة حرارة التقسية مرتفعة جدًا، فسوف تنخفض صلابة القالب، وستنخفض مقاومة التآكل.

تعد المعالجة السطحية وسيلة مهمة لتحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل لسطح القالب. تشمل عمليات معالجة الأسطح الشائعة النيترة والطلاء بالكروم والكسوة بالليزر. يمكن للنيترة أن تشكل طبقة نيتريد صلبة (صلابة HRC 70-80) على سطح القالب، مما يحسن بشكل كبير مقاومة التآكل ومقاومة التآكل، ويمكن تمديد عمر خدمة القالب بنسبة 50-100٪. طلاء الكروم يمكن أن يشكل طبقة كروم ناعمة وصلبة على سطح القالب، مما يقلل الاحتكاك والتآكل، لكن طبقة الكروم من السهل أن تتقشر إذا كانت عملية الطلاء غير مناسبة. يمكن للكسوة بالليزر أن ترسب طبقة سبائك عالية الصلابة على سطح القالب، والتي تتمتع بقوة ربط جيدة مع المادة الأساسية ويمكنها إصلاح أسطح القالب البالية بشكل فعال، مما يطيل عمر خدمة القوالب القديمة.

وفقًا للحالات الهندسية، فإن عمر خدمة القوالب ذات المعالجة الحرارية المؤهلة يبلغ 2-3 أضعاف عمر القوالب ذات المعالجة الحرارية غير المؤهلة. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات المصنعة لـ PHE باستخدام قالب Cr12MoV دون التقسية المناسبة، مما أدى إلى ارتفاع صلابة القالب (HRC 68) وضعف صلابته. تشقق القالب بعد 80.000 ضربة ختم فقط؛ بعد إعادة المعالجة الحرارية (التبريد عند 950 درجة مئوية، والتلطيف عند 200 درجة مئوية)، تم تعديل صلابة القالب إلى HRC 62-64، وتم تمديد عمر الخدمة إلى 220.000 ضربة.

تصميم القالب هو الرابط الأساسي الذي يحدد توزيع الضغط، والقدرة على التحمل، وعمر الخدمة للقالب. يمكن لتصميم القالب العلمي والمعقول تجنب تركيز الإجهاد، وتقليل حمل القالب، وتحسين توحيد القوة وتوزيع الحرارة، وبالتالي إطالة عمر الخدمة. على العكس من ذلك، فإن التصميم غير المعقول سيؤدي إلى التحميل الزائد المحلي، والتآكل السريع، والتشقق المبكر للقالب. تشمل عوامل التصميم الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب التصميم الهيكلي، وتصميم دقة الأبعاد، وتصميم نظام التبريد.

يتضمن التصميم الهيكلي لقوالب لوحة PHE بشكل أساسي هيكل التجويف، وهيكل التوجيه، وهيكل الطرد، وهيكل قاعدة القالب. تؤثر عقلانية هذه الهياكل بشكل مباشر على حالة قوة القالب أثناء التشغيل.

هيكل التجويف هو الجزء الأساسي من القالب، والذي يشكل بشكل مباشر الشكل المموج للوحة PHE. تحتوي لوحة PHE على هيكل مموج معقد (مثل التموجات المتعرجة والأفقية والرأسية)، وبالتالي فإن هيكل التجويف معقد نسبيًا أيضًا. النقاط الرئيسية لتصميم التجويف التي تؤثر على عمر القالب هي كما يلي: (1) تصميم الزاوية: سوف تتسبب الزوايا الحادة في التجويف في تركيز الضغط، ويمكن أن يصل الضغط في الزاوية الحادة إلى 5-10 أضعاف متوسط ​​الضغط، مما يسهل بدء الشقوق. لذلك، يجب تصميم زوايا التجويف بزوايا مستديرة (نصف القطر R ≥ 0.5 مم) لتفريق الضغط. (2) تصميم هيكل التموج: يجب أن يكون ارتفاع التموج، ودرجة الميل، وزاوية التجويف متسقًا مع متطلبات تصميم اللوحة، ويجب أن يكون الانتقال بين التموج سلسًا لتجنب تركيز الضغط المحلي. على سبيل المثال، إذا كان الانتقال بين التموجات شديد الانحدار، فسوف يتعرض القالب لقوة غير متساوية أثناء الختم، مما يؤدي إلى التآكل والتشوه المحلي. (3) تصميم سمك التجويف: يجب أن يكون سمك التجويف معقولاً لضمان الصلابة والقوة الكافية. إذا كان السمك رقيقًا جدًا، فسوف يتشوه القالب تحت قوة الختم؛ إذا كان السمك سميكًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى زيادة وزن القالب وتكلفة التصنيع.

يتم استخدام هيكل الدليل لضمان المحاذاة الدقيقة للقوالب العلوية والسفلية أثناء الختم، وتجنب المحاذاة الخاطئة والاصطدام. تشمل هياكل التوجيه الشائعة أعمدة التوجيه وأكمام التوجيه. يجب أن يضمن تصميم هيكل الدليل صلابة كافية ودقة تحديد المواقع: (1) يجب أن تكون أعمدة التوجيه وأكمام التوجيه مصنوعة من مواد عالية الصلابة (مثل GCr15) وتخضع للمعالجة الحرارية لتحسين مقاومة التآكل. (2) يجب أن يكون الخلوص المناسب بين عمود التوجيه وغطاء التوجيه معقولًا (0.01-0.03 مم). إذا كان الخلوص كبيرًا جدًا، ستنخفض دقة تحديد المواقع، مما يؤدي إلى تصادم القالب؛ إذا كانت الخلوص صغيرًا جدًا، ستزداد مقاومة الاحتكاك، مما يؤدي إلى تآكل هيكل الدليل. (3) يجب أن يكون عدد وتخطيط أعمدة التوجيه معقولاً. بالنسبة لقوالب ألواح PHE الكبيرة، يجب ترتيب 4 أعمدة توجيه على الأقل بشكل متناظر لضمان قوة موحدة.

يتم استخدام هيكل الطرد لإخراج اللوحة المشكلة من تجويف القالب. تؤثر عقلانية هيكل القذف على الاحتكاك بين اللوحة والقالب، وبالتالي تآكل القالب. النقاط الرئيسية لتصميم هيكل القذف هي: (1) يجب أن تكون قوة القذف موحدة لتجنب القوة المفرطة المحلية التي تؤدي إلى تشوه اللوحة وتآكل القالب. (2) يجب ترتيب نقطة الإخراج في الموضع الذي تكون فيه اللوحة على اتصال وثيق بالقالب (مثل حافة اللوحة وأسفل التموج) لضمان إخراج اللوحة بسلاسة. (3) يجب أن يكون سطح دبوس القاذف أملسًا لتقليل الاحتكاك باللوحة. إذا لم يكن دبوس القاذف سلسًا، فسوف يخدش اللوحة وتجويف القالب، مما يؤدي إلى تسريع التآكل.

هيكل قاعدة القالب هو دعم القالب، الذي يتحمل قوة الختم أثناء التشغيل. يجب أن تتمتع قاعدة القالب بالصلابة والقوة الكافية لتجنب التشوه تحت قوة الختم الكبيرة. النقاط الرئيسية لتصميم قاعدة القالب هي: (1) يجب اختيار مادة قاعدة القالب وفقًا لقوة الختم. بالنسبة لقوالب ألواح PHE الكبيرة (حجم اللوحة > 1000 مم * 500 مم)، يجب استخدام سبائك الفولاذ (مثل 42CrMo) لقاعدة القالب لضمان الصلابة. (2) يجب أن يكون سمك قاعدة القالب معقولاً. إذا كانت السماكة غير كافية، فسوف تتشوه قاعدة القالب، مما يؤدي إلى اختلال محاذاة القوالب العلوية والسفلية وتلف القالب. (3) يجب أن يكون الاتصال بين قاعدة القالب وتجويف القالب ثابتًا لتجنب الحركة النسبية أثناء الختم.

تؤثر دقة الأبعاد وجودة سطح القالب بشكل مباشر على جودة تشكيل لوحة PHE وعمر خدمة القالب. تتميز لوحة PHE بمتطلبات دقة أبعاد عالية (التسامح ±0.1–0.3 مم للأبعاد الرئيسية مثل ارتفاع التموج ودرجة الميل)، لذلك يجب أن يتمتع القالب بدقة أبعاد أعلى (التسامح ±0.05–0.1 مم).

إذا كانت دقة أبعاد القالب غير كافية، فستحدث المشاكل التالية: (1) اللوحة المشكلة لها انحراف في الأبعاد، ولا يمكنها تلبية متطلبات التجميع الخاصة بـ PHE. (2) الفجوة بين القوالب العلوية والسفلية غير متساوية، مما يؤدي إلى قوة غير متساوية أثناء الختم، والتحميل الزائد المحلي، والتآكل السريع للقالب. (3) التوافق بين القالب واللوحة ضيق جدًا أو فضفاض جدًا. المقاس الضيق جدًا يزيد من الاحتكاك والتآكل؛ يؤدي الملاءمة الفضفاضة جدًا إلى تشكيل غير مكتمل، مما يتطلب ختمًا متكررًا، مما يزيد من حمل القالب.

جودة سطح القالب (خشونة السطح، التسطيح) لها أيضًا تأثير كبير على عمر الخدمة. يجب أن يكون سطح تجويف القالب أملسًا (Ra ≥ 0.4 μm) لتقليل الاحتكاك بين اللوحة والقالب، وتقليل التآكل، ومنع اللوحة من الالتصاق بالقالب. إذا كانت خشونة السطح لتجويف القالب مرتفعة جدًا (Ra ≥ 1.6 μm)، فسيزيد معامل الاحتكاك بنسبة 30-50%، وسيزيد معدل تآكل القالب بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون تسطيح سطح القالب مرتفعًا لضمان الاتصال الموحد بين القالب واللوحة أثناء الختم، وتجنب تركيز الضغط المحلي.

بالنسبة لقوالب الختم الساخن وقوالب الختم البارد عالية السرعة، فإن تصميم نظام التبريد أمر بالغ الأهمية لإطالة عمر الخدمة. أثناء عملية التشكيل، سيولد القالب الكثير من الحرارة بسبب الاحتكاك وتشوه البلاستيك للوحة. إذا لم يكن من الممكن تبديد الحرارة في الوقت المناسب، فسترتفع درجة حرارة القالب بشكل حاد، مما يؤدي إلى التعب الحراري والتشوه والتآكل.

النقاط الرئيسية لتصميم نظام التبريد هي: (1) يجب أن يكون تخطيط قناة التبريد موحدًا، ويغطي تجويف القالب بالكامل، لضمان تبريد موحد للقالب وتجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. بالنسبة للتجاويف المموجة المعقدة، يجب ترتيب قناة التبريد على طول اتجاه التموج لضمان تبريد كل جزء من التجويف بالتساوي. (2) يجب أن يكون معدل تدفق وسط التبريد (الماء، الزيت) معقولاً. يجب أن يكون معدل التدفق مرتفعًا بدرجة كافية لإزالة الحرارة الناتجة عن القالب، ولكن معدل التدفق المرتفع جدًا سيزيد من استهلاك الطاقة والضوضاء. (3) يجب أن يكون قطر قناة التبريد مناسباً (8-12 ملم). إذا كان القطر صغيرًا جدًا، فمن السهل سد القناة، مما يؤثر على تأثير التبريد؛ إذا كان القطر كبيرًا جدًا، فسيتم تقليل قوة هيكل القالب.

على سبيل المثال، استخدمت إحدى الشركات المصنعة لألواح PHE المصنوعة من سبائك التيتانيوم قالب ختم ساخن بدون نظام تبريد معقول. أثناء الختم عالي السرعة، ترتفع درجة حرارة القالب إلى 300 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تشوه حراري للتجويف وتقليل دقة الأبعاد للوحة. بعد إضافة قناة تبريد موحدة (معدل التدفق 5-8 لتر/دقيقة)، تم التحكم في درجة حرارة القالب أقل من 150 درجة مئوية، وتم تقليل ظاهرة التعب الحراري بشكل كبير، وتم تمديد عمر خدمة القالب من 120.000 ضربة إلى 250.000 ضربة.

عملية تصنيع قوالب لوحة PHE تحدد بشكل مباشر دقة الأبعاد، جودة السطح، والبنية الداخلية للقالب، وبالتالي تؤثر على عمر الخدمة الخاص به. حتى لو كانت مادة القالب والتصميم معقولين، فإن عملية التصنيع غير الصحيحة ستؤدي إلى عيوب القالب (مثل الشقوق والشوائب والصلابة غير المتساوية)، مما سيؤدي إلى تقصير عمر الخدمة. تشمل عوامل عملية التصنيع الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب دقة المعالجة، وعملية معالجة السطح، ودقة التجميع.

تتضمن عملية تصنيع قوالب ألواح PHE الخراطة، والطحن، والطحن، وEDM (تصنيع التفريغ الكهربائي)، وقطع الأسلاك. كل عملية تصنيع لها متطلبات صارمة فيما يتعلق بالدقة، والتشغيل غير السليم سيؤدي إلى عيوب في القالب.

يعد الطحن عملية أساسية لضمان دقة الأبعاد وجودة سطح القالب. تؤثر دقة الطحن بشكل مباشر على التسطيح وخشونة السطح لتجويف القالب. إذا كانت عملية الطحن غير سليمة، فسوف تحدث المشاكل التالية: (1) حروق الطحن: بسبب سرعة الطحن المفرطة أو التبريد غير الكافي، سيتم تسخين سطح القالب إلى درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تغييرات في الهيكل السطحي للفولاذ، مما يقلل من الصلابة والمتانة، وزيادة معدل التآكل. (2) شقوق الطحن: بسبب قوة الطحن المفرطة أو التبريد غير المتساوي، سيتم توليد ضغط داخلي على سطح القالب، مما يؤدي إلى حدوث شقوق صغيرة. سوف تتوسع هذه الشقوق الصغيرة تحت قوة الختم الدورية، مما يؤدي إلى كسر القالب. (3) انحراف الأبعاد: ستؤدي معلمات الطحن غير الصحيحة (مثل سرعة عجلة الطحن ومعدل التغذية) إلى انحراف أبعاد تجويف القالب، مما يؤثر على جودة تشكيل اللوحة وزيادة حمل القالب.

يتم استخدام EDM وقطع الأسلاك بشكل شائع لمعالجة هياكل التجويف المعقدة (مثل التموجات) لقوالب ألواح PHE. النقاط الرئيسية لهذه العمليات هي: (1) يجب التحكم في دقة المعالجة ضمن ±0.01-0.02 مم لضمان دقة أبعاد التجويف. (2) يجب أن تكون خشونة السطح بعد المعالجة منخفضة (Ra ≥ 0.8 ميكرومتر). إذا كانت خشونة السطح عالية جدًا، فيجب صقله، وإلا فسيزيد الاحتكاك والتآكل. (3) يجب أن تكون معلمات المعالجة (مثل عرض النبض والتيار) معقولة لتجنب عيوب السطح مثل الحفر والشقوق.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر تسلسل المعالجة أيضًا على جودة القالب. يجب أن يكون تسلسل المعالجة المعقول هو: التقطيع ← التلدين ← المعالجة الخام ← التبريد والتلطيف ← المعالجة النهائية ← المعالجة السطحية. إذا كان تسلسل المعالجة غير مناسب (مثل الانتهاء من المعالجة قبل المعالجة الحرارية)، فسوف يتشوه القالب أثناء المعالجة الحرارية، مما يؤدي إلى انحراف الأبعاد.

كما ذكرنا سابقًا، يمكن للمعالجة السطحية تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل للقالب، ولكن عملية المعالجة السطحية غير الصحيحة ستؤدي إلى عيوب السطح، مما يقلل من عمر خدمة القالب.

بالنسبة لمعالجة النيترة، النقاط الأساسية هي: (1) يجب أن يكون سطح القالب نظيفًا وخاليًا من الزيت، الصدأ، والشوائب الأخرى قبل النيترة، وإلا فإن طبقة النيترة ستكون غير متساوية وقوة الترابط ستكون ضعيفة. (2) يجب أن تكون درجة حرارة النيترة ووقت الاحتفاظ معقولين. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا أو كان الوقت طويلًا جدًا، فستكون طبقة النيترة سميكة جدًا وهشة؛ إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا أو كان الوقت قصيرًا جدًا، فستكون طبقة النيترة رقيقة جدًا وستكون مقاومة التآكل غير كافية.

بالنسبة لمعالجة طلاء الكروم، النقاط الأساسية هي: (1) يجب صقل سطح القالب إلى Ra ≥ 0.2 μm قبل الطلاء، وإلا فإن طبقة الكروم سيكون بها عيوب مثل الفقاعات والتقشير. (2) يجب التحكم في تركيز محلول الطلاء وكثافة التيار لضمان توحيد وسمك طبقة الكروم. يبلغ سمك طبقة الكروم عادة 0.01-0.03 ملم. إذا كان السمك سميكًا جدًا، فستكون طبقة الكروم هشة وسهلة التقشير؛ إذا كان السمك رقيقًا جدًا، فإن مقاومة التآكل لن تكون كافية.

بالنسبة لمعالجة الكسوة بالليزر، النقاط الأساسية هي: (1) يجب أن تكون مادة الكسوة متوافقة مع المادة الأساسية لضمان قوة ترابط جيدة. (2) يجب أن تكون معلمات الكسوة (طاقة الليزر، سرعة المسح) معقولة لتجنب العيوب مثل المسام والشقوق في طبقة الكسوة.

تؤثر دقة تجميع القالب بشكل مباشر على حالة قوة القالب أثناء التشغيل. التجميع غير الصحيح سيؤدي إلى اختلال محاذاة القوالب العلوية والسفلية، والفجوات غير المتساوية، والتحميل الزائد المحلي، مما سيؤدي إلى تسريع تآكل القالب وفشله.

النقاط الرئيسية لتجميع القالب هي: (1) يجب تجميع أعمدة التوجيه وأكمام التوجيه بدقة، ويجب أن يكون الخلوص المناسب موحدًا. (2) يجب محاذاة تجاويف القالب العلوية والسفلية بدقة، ويجب أن تكون الفجوة بين التجاويف متوافقة مع سمك اللوحة (بالإضافة إلى الانكماش). (3) يجب تجميع هيكل الطرد بسلاسة، ويجب أن يكون دبوس القاذف متسقًا مع سطح تجويف القالب لتجنب خدش اللوحة والقالب. (4) يجب تشديد أجزاء الاتصال (مثل البراغي والدبابيس) بقوة لتجنب الحركة النسبية أثناء الختم.

وفقًا للممارسة الهندسية، فإن عمر خدمة القوالب ذات دقة التجميع المؤهلة هو 1.5-2 مرات من القوالب ذات التجميع غير المؤهل. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات المصنعة لـ PHE بتجميع القالب بأعمدة توجيه غير محاذية، مما أدى إلى فجوة غير متساوية بين القوالب العلوية والسفلية. تم ارتداء القالب على محمل الجد بعد 100000 ضربة فقط. بعد إعادة التجميع وتعديل هيكل الدليل، تم تمديد عمر خدمة القالب إلى 220.000 ضربة.

تؤثر معلمات عملية التشكيل لألواح PHE (مثل قوة الختم، وسرعة الختم، ودرجة حرارة التشكيل، وظروف التشحيم) بشكل مباشر على حمل القالب وتآكله. ستؤدي معلمات التشكيل غير المعقولة إلى زيادة حمل القالب، وتسريع التآكل والتعب، وتقصير عمر الخدمة. معلمات عملية التشكيل الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب هي كما يلي.

قوة الختم هي الحمل الرئيسي الذي يتحمله القالب أثناء الختم البارد. يجب أن تكون قوة الختم متوافقة مع مادة اللوحة وسمكها. إذا كانت قوة الختم كبيرة جدًا، فسيتعرض القالب لضغط مفرط، مما يؤدي إلى تشوه البلاستيك، والتآكل، وحتى التشقق؛ إذا كانت قوة الختم صغيرة جدًا، فلا يمكن تشكيل اللوحة بالكامل، مما يتطلب الختم المتكرر، مما يزيد من عدد ضربات القالب ويسرع التعب.

ترتبط قوة الختم بمواد اللوحة (الصلابة، قوة الخضوع)، والسمك، وهيكل القالب. على سبيل المثال، يتطلب ختم لوحة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L بسمك 1.0 مم قوة ختم تتراوح بين 500-800 كيلو نيوتن. إذا تمت زيادة قوة الختم إلى 1000 كيلو نيوتن، فإن معدل تآكل القالب سيزيد بنسبة 40-60%، وسينخفض ​​عمر الخدمة بمقدار النصف.

تؤثر سرعة الختم أيضًا على عمر خدمة القالب. يمكن أن تؤدي سرعة الختم العالية إلى تحسين كفاءة الإنتاج، ولكنها ستزيد من حمل التأثير على القالب، مما يؤدي إلى زيادة التآكل والتعب. بالنسبة للختم البارد، تكون سرعة الختم عادة 10-30 ضربة في الدقيقة. إذا تمت زيادة السرعة إلى 40-50 ضربة في الدقيقة، فسيتم تقليل عمر إجهاد القالب بنسبة 30-50%. بالإضافة إلى ذلك، فإن سرعة الختم العالية ستولد الكثير من حرارة الاحتكاك، مما سيزيد من درجة حرارة القالب ويسرع التآكل الحراري.

تعد درجة حرارة التشكيل معلمة أساسية للختم الساخن لألواح PHE. يجب التحكم في درجة حرارة التشكيل ضمن النطاق المناسب لمادة اللوحة. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسيتم تسخين مادة اللوحة بشكل زائد، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك مع القالب، وسيتعرض القالب لأكسدة درجة الحرارة العالية والتعب الحراري، مما يؤدي إلى تسريع التآكل والتشوه؛ إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فسيتم تقليل صلابة مادة اللوحة، مما يتطلب قوة ختم أكبر، مما يزيد من حمل القالب.

على سبيل المثال، يتطلب الختم الساخن لألواح سبائك التيتانيوم درجة حرارة تشكيل تبلغ 800-950 درجة مئوية. إذا زادت درجة الحرارة إلى 1000 درجة مئوية، فسوف يتأكسد سطح القالب، وستقل مقاومة التآكل، وسينخفض ​​عمر الخدمة بنسبة 40%؛ إذا تم تخفيض درجة الحرارة إلى 700 درجة مئوية، فإن قوة الختم تحتاج إلى زيادة بنسبة 30%، مما يؤدي إلى زيادة تآكل القالب.

بالنسبة للختم البارد، تؤثر درجة الحرارة المحيطة ودرجة حرارة القالب أيضًا على عمر الخدمة. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة منخفضة جدًا (أقل من 0 درجة مئوية)، فسوف تنخفض صلابة قالب الفولاذ، ويكون عرضة للكسر الهش؛ إذا كانت درجة حرارة القالب مرتفعة جدًا (أعلى من 80 درجة مئوية)، فسيتم تقليل مقاومة التآكل للقالب، ومن السهل لصق اللوحة بالقالب.

يعد التشحيم إجراءً مهمًا لتقليل الاحتكاك بين القالب واللوحة، وتقليل التآكل، وإطالة عمر خدمة القالب. أثناء الختم، يمكن لمادة التشحيم تشكيل طبقة تشحيم بين القالب واللوحة، مما يقلل من معامل الاحتكاك، ويقلل التآكل، ويمنع اللوحة من الالتصاق بالقالب.

النقاط الرئيسية لظروف التشحيم هي: (1) يجب أن يكون نوع مادة التشحيم مناسبًا لمادة اللوحة وعملية التشكيل. من أجل الختم البارد لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب استخدام مواد التشحيم الزيتية (مثل الزيوت المعدنية + المواد المضافة)، والتي تتمتع بتشحيم جيد وأداء تبريد؛ للختم الساخن، يجب استخدام مواد التشحيم المقاومة للحرارة العالية (مثل مواد التشحيم القائمة على الجرافيت)، والتي يمكن أن تحافظ على التشحيم عند درجات حرارة عالية. (2) يجب أن تكون جرعة التشحيم معقولة. لا يمكن أن يشكل القليل جدًا من مادة التشحيم طبقة تشحيم كاملة، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك؛ الكثير من مواد التشحيم سوف يسبب الهدر ويؤثر على جودة تشكيل اللوحة. (3) يجب أن يكون تردد التشحيم مناسبًا. للختم عالي السرعة، يجب إجراء التشحيم كل 10-20 تمريرة لضمان تأثير التشحيم.

إذا كانت ظروف التشحيم سيئة، فإن معامل الاحتكاك بين القالب واللوحة سوف يزيد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تآكل شديد، وتسجيل، وتهيج القالب. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات المصنعة PHE ذات مرة بتخفيض جرعة مادة التشحيم لتوفير التكاليف، مما أدى إلى زيادة معامل الاحتكاك بين القالب واللوحة من 0.15 إلى 0.35. تم ارتداء القالب على محمل الجد بعد 90 ألف ضربة فقط. بعد استعادة جرعة التشحيم الطبيعية، تم تمديد عمر خدمة القالب إلى 210.000 ضربة.

يؤثر الاستخدام اليومي والصيانة لقوالب ألواح PHE بشكل مباشر على مدة خدمتها. حتى القوالب عالية الجودة ستتعرض للفشل المبكر إذا لم يتم استخدامها وصيانتها بشكل صحيح. تشمل عوامل الاستخدام والصيانة الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب توحيد العمليات والفحص المنتظم والتنظيف والصيانة والإصلاح.

التشغيل الموحد هو الأساس لضمان التشغيل الطبيعي للقالب. يجب على المشغلين اتباع إجراءات التشغيل بدقة لتجنب التشغيل غير السليم الذي يؤدي إلى تلف العفن.

النقاط الرئيسية للتشغيل الموحد هي: (1) قبل بدء تشغيل الآلة، تحقق من محاذاة القالب، وهيكل التوجيه، وهيكل الطرد، وظروف التشحيم للتأكد من أن جميع الأجزاء طبيعية. (2) أثناء الختم، راقب حالة تشغيل القالب في الوقت الفعلي، وأوقف الآلة فورًا في حالة اكتشاف ظواهر غير طبيعية (مثل الضوضاء غير الطبيعية، وتشويش القالب، وتشوه اللوحة) لتجنب المزيد من الضرر للقالب. (3) بعد الختم، قم بتنظيف سطح القالب في الوقت المناسب لإزالة مواد التشحيم المتبقية وحطام اللوحة والشوائب الأخرى. (4) تجنب التحميل الزائد للقالب، مثل ختم الألواح الأكثر سمكًا من سمك التصميم أو المواد الأصعب من متطلبات التصميم.

يعد التشغيل غير السليم أحد الأسباب الرئيسية لفشل العفن المبكر. على سبيل المثال، استخدم المشغل ذات مرة قالبًا لختم لوحة أكثر سمكًا من سمك التصميم (1.2 مم بدلاً من 1.0 مم)، مما أدى إلى قوة الختم المفرطة وتشوه تجويف القالب. تم إلغاء القالب بعد 50000 ضربة فقط.

يمكن للفحص المنتظم العثور على العيوب المحتملة للقالب في الوقت المناسب، واتخاذ التدابير لإصلاحها، وتجنب توسيع العيوب وإطالة عمر الخدمة. يجب تحديد دورة الفحص وفقًا لتكرار استخدام القالب: للاستخدام عالي التردد (أكثر من 200 ضربة يوميًا)، يجب إجراء الفحص مرة واحدة في الأسبوع؛ للاستخدام منخفض التردد، يجب إجراء الفحص مرة واحدة في الشهر.

النقاط الرئيسية للفحص المنتظم هي: (1) فحص تجويف القالب بحثًا عن التآكل والخدوش والشقوق. إذا تم العثور على تآكل طفيف أو خدوش، فقم بتلميعها في الوقت المناسب؛ إذا تم العثور على شقوق، توقف عن استخدام القالب وقم بإصلاحه. (2) تحقق من هيكل الدليل للتأكد من خلوصه من التآكل والملاءمة. إذا كان التآكل خطيرًا أو كانت المساحة الفارغة كبيرة جدًا، فاستبدل أعمدة التوجيه وأكمام التوجيه. (3) افحص هيكل الطرد بحثًا عن التشويش والتآكل. إذا كان دبوس القاذف متآكلًا أو عالقًا، فاستبدله أو أصلحه. (4) افحص قاعدة القالب بحثًا عن التشوه وأجزاء التوصيل للتأكد من عدم وجود رخاوة. إذا تم العثور على تشوه، تصحيحه؛ إذا كانت أجزاء التوصيل مفكوكة، فقم بإحكام ربطها.

يعد التنظيف والصيانة من الإجراءات المهمة لإبطاء تدهور العفن. بعد كل استخدام، يجب تنظيف القالب جيدًا لإزالة مواد التشحيم المتبقية وحطام اللوحة والشوائب الأخرى، والتي يمكن أن تتجنب التآكل وتآكل سطح القالب.

النقاط الرئيسية للتنظيف والصيانة هي: (1) استخدم فرشاة ناعمة أو قطعة قماش لتنظيف تجويف القالب وسطحه، وتجنب الأدوات الصلبة (مثل فرش الأسلاك الفولاذية) التي تخدش سطح القالب. (2) بعد التنظيف، ضع طبقة من الزيت المضاد للصدأ على سطح القالب لمنع الصدأ. (3) بالنسبة للقوالب التي لا تستخدم لفترة طويلة، قم بتخزينها في بيئة جافة وجيدة التهوية وخالية من التآكل، وفحصها بانتظام (مرة كل 3 أشهر) للتأكد من أنها في حالة جيدة.

عندما يكون القالب به تآكل طفيف أو خدوش أو عيوب أخرى، يجب إصلاحه في الوقت المناسب لتجنب توسع العيوب. تشمل طرق الإصلاح الشائعة التلميع واللحام وإعادة التشغيل.

يتم استخدام التلميع لإصلاح التآكل الطفيف والخدوش على سطح القالب. يجب أن يتم التلميع باستخدام ورق الصنفرة الناعم أو معجون التلميع لضمان أن سطح القالب أملس بعد الإصلاح. يستخدم اللحام لإصلاح شقوق القالب أو التآكل الموضعي. يجب أن تكون مادة اللحام متوافقة مع مادة القالب، ويجب أن تكون عملية اللحام معقولة لتجنب عيوب اللحام (مثل المسام والشقوق). يتم استخدام إعادة التصنيع لإصلاح انحراف أبعاد القالب أو التآكل الخطير، ويجب أن تلبي دقة إعادة التصنيع متطلبات التصميم.

وتجدر الإشارة إلى أن عدد إصلاحات القالب لا ينبغي أن يكون كثيرًا. سيؤدي كل إصلاح إلى إزالة كمية معينة من مادة القالب، مما يقلل من قوة القالب وعمر الخدمة. بشكل عام، يجب ألا يتجاوز عدد الإصلاحات 3 مرات.

لمزيد من التحقق من تأثير العوامل المختلفة على عمر خدمة قوالب لوحة PHE، تحلل هذه الورقة حالتين هندسيتين عمليتين، وتوضح العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى فشل القالب المبكر، وتتحقق من فعالية تدابير التحسين.

استخدمت إحدى الشركات المصنعة PHE قالب Cr12 لتبريد ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ 316L (سمك 0.8 مم). كان عمر الخدمة المصمم للقالب 180.000 ضربة، لكن القالب تعرض للتآكل الشديد بعد 80.000 ضربة فقط، وكان للوحة المشكلة انحراف في الأبعاد، وهو ما لا يمكنه تلبية المتطلبات.

تحليل الأسباب: (1) اختيار المواد بشكل غير مناسب: يتمتع الفولاذ Cr12 بصلابة عالية ولكنه ضعيف الصلابة ومقاومة التآكل مقارنة بالفولاذ Cr12MoV. لختم لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، يجب اختيار الفولاذ Cr12MoV. (2) ظروف التشحيم السيئة: استخدمت الشركة المصنعة مواد تشحيم مائية ذات تشحيم ضعيف ولا يمكنها تشكيل طبقة تشحيم ثابتة بين القالب واللوحة، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك والتآكل. (3) المعالجة الحرارية غير الكافية: يتم إخماد القالب فقط بدون تقسية، مما يؤدي إلى صلابة عالية (HRC 68) وصلابة ضعيفة، وكان سطح القالب عرضة للتآكل.

تدابير التحسين: (1) استبدل مادة القالب بفولاذ Cr12MoV، وقم بإجراء المعالجة الحرارية للتبريد (950 درجة مئوية) والتلطيف (200 درجة مئوية) لضبط الصلابة إلى HRC 62-64. (2) استبدل مادة التشحيم بمواد تشحيم زيتية (زيت معدني + مادة مضافة ثاني كبريتيد الموليبدينوم) لتحسين التشحيم. (3) تعزيز الفحص والتنظيف المنتظم، وتلميع سطح القالب كل 10000 تمريرة.

بعد ال