L'extrusion d'aluminium est un procédé de fabrication mature, mais des problèmes surviennent encore régulièrement dans les usines du monde entier. Certains problèmes sont causés par des problèmes d’équipement. Certains sont causés par des problèmes matériels. Certains sont causés par des erreurs de l'opérateur. Comprendre les problèmes les plus courants, leurs causes profondes et leurs solutions est essentiel pour tout directeur d'usine ou superviseur de production. Cet article fournit un guide pratique pour diagnostiquer et résoudre les problèmes d'extrusion les plus fréquemment rencontrés.
Rayures de surface et lignes de matrice
Les rayures de surface et les lignes de filière font partie des problèmes de qualité les plus visibles et les plus courants en extrusion. Les rayures apparaissent sous forme de marques longitudinales sur la surface du profil. Ils peuvent être peu profonds ou profonds, continus ou intermittents.
La principale cause des rayures est le contact entre le profilé chaud et une surface rugueuse. La surface rugueuse peut se trouver sur le roulement de matrice, la table de refroidissement, les poignées d'extraction ou toute autre surface en contact avec le profilé. Un roulement de filière devenu rugueux à cause de l'usure ou de la corrosion rayera le profilé à sa sortie. Une table de refroidissement comportant des débris ou des arêtes vives rayera le profilé lors de son déplacement. Les poignées d'extraction usées ou mal alignées rayeront le profil lors de l'étirement.
La cause secondaire des rayures est une mauvaise conception de la matrice. Une matrice avec un roulement trop long ou un roulement non poli produira des rayures. Une matrice avec un relief insuffisant en sortie entraînera un glissement du profil sur la surface de la matrice.
La solution aux rayures est systématique. Inspectez le roulement de matrice pour déceler toute usure ou rugosité. Polissez le roulement pour obtenir une finition lisse. Si le roulement est usé de manière irréparable, remplacez la matrice ou faites reconstruire le roulement. Inspectez la table de refroidissement à la recherche de débris et d’arêtes vives. Nettoyez la table et lissez les aspérités. Inspectez les poignées de l’extracteur pour vérifier leur usure et leur alignement. Remplacez ou ajustez les poignées si nécessaire.
Imprécisions dimensionnelles
Des inexactitudes dimensionnelles se produisent lorsque les dimensions du profil sont en dehors des tolérances spécifiées. Le profil est peut-être trop grand, trop petit ou de mauvaise forme. Le problème peut survenir de manière constante ou intermittente.
La principale cause des imprécisions dimensionnelles est une température d’extrusion incorrecte. Lorsque la température de la billette est trop élevée, le métal s'écoule plus facilement et le profil peut être plus grand que prévu. Lorsque la température de la billette est trop basse, le métal s'écoule avec plus de résistance et le profil peut être plus petit que prévu.
La cause secondaire est une vitesse d’extrusion incorrecte. Une vitesse plus élevée provoque un échauffement par friction plus important, ce qui augmente la température et peut modifier les dimensions. Une vitesse inférieure entraîne moins d’échauffement par friction et peut entraîner des dimensions différentes.
La troisième cause est l’usure. À mesure que le roulement de filière s'use, les dimensions du profil changent. Les changements sont progressifs mais cumulatifs. Une filière qui a produit plusieurs tonnes de profils finira par produire des profils hors tolérance.
La solution aux imprécisions dimensionnelles réside dans le contrôle de la température et la gestion des matrices. Surveillez la température de la billette et ajustez-la au niveau correct. Surveillez la vitesse d'extrusion et ajustez-la pour maintenir une température de sortie stable. Inspectez régulièrement la matrice et remplacez-la lorsqu'elle est usée. Mesurez fréquemment les dimensions du profil et enregistrez les mesures pour suivre les tendances.
Ampoules et bulles
Les cloques et les bulles sont des défauts qui apparaissent sous forme de zones en relief sur la surface du profil. Ils sont causés par le gaz emprisonné qui se dilate lors de l'extrusion. Le gaz peut provenir de la billette ou de l'environnement.
La principale cause des cloques est la porosité de la billette. La porosité est causée par des conditions de coulée inappropriées. La billette peut présenter des vides internes qui ne sont pas visibles en surface. Lorsque la billette est chauffée, le gaz présent dans les vides se dilate. Lorsque la billette est extrudée, le gaz expansé s’échappe par la surface, provoquant des cloques.
La cause secondaire est l'humidité ou la contamination de la surface de la billette. L'humidité ou les huiles présentes sur la surface peuvent se vaporiser pendant le chauffage et l'extrusion, créant ainsi des gaz provoquant des cloques.
La solution aux ampoules est le contrôle qualité des billettes. Inspectez la porosité de la billette avant de la chauffer. Utilisez des billettes provenant de fournisseurs ayant de bonnes pratiques de moulage. Nettoyez la surface de la billette avant de la chauffer. Assurez-vous que l’atmosphère du four est sèche et exempte de contamination.
Torsion et arc
La torsion et l'arc sont des défauts qui affectent la rectitude du profil. La torsion est une rotation du profil autour de son axe longitudinal. L'arc est une courbure du profil sur toute sa longueur.
La principale cause de torsion est un refroidissement irrégulier. Lorsqu’un côté du profil refroidit plus rapidement que l’autre côté, le profil se déforme. Le gauchissement peut prendre la forme d'une torsion ou d'un arc. La cause d'un refroidissement inégal peut être un flux d'air inégal provenant des ventilateurs de refroidissement ou un contact inégal avec la table de refroidissement.
La cause secondaire est un étirement incorrect. Lorsque le profil est étiré, il doit être étiré uniformément sur toute sa longueur. Si l'étirement est irrégulier, le profil peut se tordre ou s'incliner.
La solution pour tordre et courber est le contrôle du refroidissement et le contrôle de l’étirement. Assurez-vous que les ventilateurs de refroidissement sont répartis uniformément le long de la table de refroidissement. Ajustez la vitesse du ventilateur pour obtenir un refroidissement uniforme. Assurez-vous que la civière saisit le profilé uniformément et applique une tension uniforme. Ajustez le pourcentage d’étirement au niveau correct.
Déchirures et fissures
Les déchirures et les fissures sont des défauts qui entraînent une séparation du métal. Ils peuvent apparaître sous forme de petites fissures en surface ou sous forme de séparation complète du profilé.
La principale cause des déchirures et des fissures est un stress excessif. La contrainte peut être provoquée par une vitesse d'extrusion excessive, un étirement excessif ou un refroidissement excessif. Lorsque le métal est soumis à des contraintes dépassant sa résistance, il se déchire ou se fissure.
La cause secondaire est une mauvaise sélection d’alliage. Certains alliages sont plus sujets aux déchirures et aux fissures que d’autres. Les alliages utilisés pour les profils complexes doivent avoir une ductilité suffisante pour résister à la déformation.
La solution aux déchirures et aux fissures réside dans la réduction des contraintes et la sélection de l’alliage. Réduisez la vitesse d'extrusion pour réduire la contrainte sur le métal. Réduisez le pourcentage d'étirement pour réduire le stress pendant l'étirement. Ralentissez la vitesse de refroidissement pour réduire le stress thermique. Si le problème persiste, envisagez de passer à un alliage offrant une meilleure ductilité.
Oxydation et décoloration des surfaces
L'oxydation et la décoloration de la surface apparaissent sous forme de zones sombres ou grises sur la surface du profil. La décoloration est causée par la formation d'oxyde d'aluminium sur la surface.
La principale cause de l’oxydation est la température élevée. Lorsque le profilé sort de la filière à haute température, l'aluminium réagit avec l'oxygène de l'air. La réaction forme de l'oxyde d'aluminium, qui apparaît sous la forme d'un film sombre ou gris à la surface.
La cause secondaire est un refroidissement lent. Lorsque le profilé refroidit lentement, l’oxydation a plus de temps pour se produire. Le résultat est une couche d’oxyde plus épaisse et une décoloration plus importante.
La solution à l’oxydation est le contrôle de la température et le contrôle du refroidissement. Réduisez la température d’extrusion pour réduire la réaction d’oxydation. Augmentez la vitesse de refroidissement pour réduire le temps disponible pour l’oxydation. Si le problème persiste, pensez à utiliser un autre alliage ou à ajouter un traitement de surface.
Durée de vie courte
La courte durée de vie des matrices est un problème qui affecte l’efficacité et les coûts de production. Une matrice qui s'use rapidement doit être remplacée fréquemment, ce qui augmente les coûts et réduit le temps de production.
La principale cause de la courte durée de vie de la matrice est une vitesse d’extrusion excessive. Des vitesses plus élevées provoquent plus de friction entre le métal et le roulement de matrice. Le frottement génère de la chaleur et provoque une usure. L'usure réduit la durée de vie de la matrice.
La cause secondaire est une température de matrice incorrecte. Une matrice trop chaude aura une résistance réduite et s'usera plus rapidement. Une matrice trop froide fera adhérer le métal au roulement, provoquant également une usure.
La troisième cause est une mauvaise conception de la matrice. Une filière avec un roulement trop long s'usera plus rapidement. Une matrice avec un refroidissement insuffisant surchauffera et s'usera.
La solution à la courte durée de vie des matrices réside dans le contrôle de la vitesse, le contrôle de la température et l’optimisation de la conception des matrices. Réduisez la vitesse d’extrusion pour réduire la friction et l’usure. Contrôlez la température de la matrice pour éviter la surchauffe et le collage. Travailler avec le fournisseur de matrices pour améliorer la conception de la matrice.
Propriétés mécaniques incohérentes
Des propriétés mécaniques incohérentes se produisent lorsque la dureté, la résistance à la traction ou d'autres propriétés mécaniques varient d'un lot à l'autre ou au sein d'un même lot.
La principale cause d’incohérence réside dans les variations liées au vieillissement. Le processus de vieillissement dépend du temps et de la température. Si la température ou le temps de vieillissement varie, les propriétés mécaniques varieront. La variation peut se produire au sein d’un lot ou d’un lot à l’autre.
La cause secondaire réside dans les variations d’extinction. Le processus de trempe dépend également du temps et de la température. Si le taux de trempe varie, les propriétés mécaniques varieront.
La solution à l’incohérence des propriétés mécaniques est le contrôle des processus. Contrôlez avec précision la température et le temps de vieillissement. Utilisez un four avec une bonne uniformité de température. Surveillez la température du four en continu et enregistrez les lectures. Contrôlez le taux de trempe avec précision. Utilisez un système de trempe aux performances constantes.
Taux de rebut élevés
Les taux de rebut élevés constituent un problème qui affecte la rentabilité. La ferraille représente une perte de matière, d'énergie et de travail perdu. La réduction des rebuts est essentielle pour maintenir la rentabilité.
La principale cause des taux de rebut élevés est l’instabilité des processus. Lorsque le processus est instable, la qualité varie. Certains profils sont bons et d’autres mauvais. Les mauvais deviennent de la ferraille. L'instabilité peut être causée par des problèmes d'équipement, des problèmes matériels ou des erreurs de l'opérateur.
La cause secondaire est un contrôle qualité inadéquat. Lorsque le système de contrôle qualité est faible, les mauvais profils peuvent n’être identifiés que tard dans le processus. Au moment où ils sont identifiés, ils ont consommé des matériaux, de l’énergie et de la main-d’œuvre, qui sont gaspillés lorsqu’ils sont mis au rebut.
La solution aux taux de rebut élevés réside dans la stabilité du processus et le contrôle qualité. Stabilisez le processus en abordant les causes profondes des variations. Améliorez le système de contrôle qualité en ajoutant des contrôles plus tôt dans le processus. Plus un mauvais profil est identifié tôt, moins les coûts engendrés sont importants.
Temps d'arrêt imprévus
Les temps d'arrêt non planifiés sont des temps d'arrêt qui ne sont pas planifiés. Elle est causée par des pannes, des pénuries de matériel ou d’autres événements inattendus. Les temps d'arrêt imprévus sont beaucoup plus perturbateurs que les temps d'arrêt planifiés, car ils surviennent à des moments imprévisibles.
La principale cause des temps d’arrêt imprévus est la panne de l’équipement. Une panne de l'équipement peut être causée par l'usure, un mauvais entretien ou une erreur de l'opérateur. L'échec peut être soudain ou progressif.
La cause secondaire est la pénurie matérielle. Une pénurie de billettes ou de matrices peut arrêter la ligne. La pénurie peut être causée par des problèmes de chaîne d’approvisionnement ou une mauvaise planification.
La solution aux temps d’arrêt imprévus réside dans la maintenance préventive et la planification. Mettez en œuvre un programme de maintenance préventive qui identifie et corrige les pannes potentielles avant qu’elles ne surviennent. Maintenir des stocks adéquats de matériaux critiques. Planifiez la production pour éviter les pénuries de matériaux.
Conclusion
Les problèmes courants dans l’extrusion d’aluminium sont bien compris et disposent de solutions pratiques. La clé pour résoudre les problèmes est un diagnostic systématique. Identifiez le problème, déterminez la cause première et mettez en œuvre la solution. La solution doit être vérifiée en mesurant les résultats. Si la solution ne fonctionne pas, répétez le processus.
Les erreurs les plus courantes dans la résolution de problèmes consistent à tirer des conclusions hâtives et à mettre en œuvre des solutions sans en comprendre la cause profonde. Une solution qui s’attaque à la mauvaise cause ne résoudra pas le problème. Cela pourrait même empirer les choses.
Le directeur de l'usine doit encourager une culture de résolution systématique des problèmes. Les opérateurs doivent être formés pour reconnaître les problèmes et les signaler. Les techniciens de maintenance doivent être formés pour diagnostiquer et réparer l’équipement. Les inspecteurs du contrôle qualité doivent être formés pour identifier les défauts et suggérer des améliorations.
Le coût de la résolution des problèmes est faible comparé au coût de les ignorer. Une petite égratignure sur un profil peut sembler sans importance, mais si elle entraîne une plainte d'un client ou un refus d'envoi, le coût est bien plus élevé. Une petite variation de température peut sembler insignifiante, mais si elle conduit à des propriétés mécaniques incohérentes, le coût est bien plus élevé.
Le directeur d’usine qui réussit prête attention aux détails. Ils identifient les problèmes très tôt et les résolvent rapidement. Ils empêchent les problèmes de s’aggraver. Ils créent une culture dans laquelle les problèmes sont identifiés, signalés et résolus systématiquement. C’est le fondement de la qualité et de la productivité dans l’extrusion d’aluminium.
