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鋁型材擠壓模的質量與合理使用

發表時間: 2022-03-07 00:00:00

作者: 天津鑫碩鋁型材有限公司

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鋁擠壓模具的質量和合理使用對模具的使用壽命有很大的影響。模具材料、模具設計、熱處理工藝和模具在模具中的使用是***重要的,并結合工廠實際情況討論了一些淺見。


1、鋁型材擠壓模具材料

鋁型材擠壓模在高溫高壓下工作,需要承受周期性載荷的作用。因此,模具鋼的性能非常高。模具制造材料應具有良好的熱穩定性、熱疲勞性、抗熱磨損性和足夠的韌性。3CR2W8V鋼制造模具過去常用,但韌性低,疲勞強度不好。即使高溫淬火等工藝措施不能滿足要求,模具早期失效也很嚴重,已被***模具鋼4Cr5MOSiV1(H13鋼)取代。與3Cr2W8V鋼相比,4Cr5SiSiV1鋼具有兩個顯著的特點:一是良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力;二是較多的Cr、Mo元素,氮化能產生豐富穩定的氮化物和分散分布。統計表明,采用H13鋼和3Cr2W8V鋼制造同一模具,前者的壽命是后者的3~5倍。近年來,在中國開展了相關研究,開發出適用于熱壓加工的鋼,包括傳統冶煉方式的鋼和粉末冶金法制備的鋼。它在實驗室有產品,但尚未大規模應用。



2、鋁型材擠壓模具熱處理工藝

延長鋁型材擠壓模具的使用壽命,熱處理工藝極為重要,影響熱處理質量的主要因素有加熱速度、淬火溫度、淬火冷卻速度和回火溫度及溫度均勻性等。結合各公司熱處理分析與實踐,下列工藝能滿足4Cr5MoSiV1鋼在高溫下的機械性能要求。

(1) 預熱。溫度600 -630℃,保溫時間1.5-2h(視模具大小而定),然后升溫到830~850℃,保溫1.5~2h,此工藝過程為淬火前的預處理,它能合理調整工件內部的微觀缺陷,為淬火準備必要的條件。

(2) 淬火。在預處理的基礎上,把加熱溫度升高到1025±10℃,4Cr5 MoSiV1鋼對淬火溫度很敏感,且在高溫下的淬火性能優良,所以應對其實行高溫淬火。保溫2~2.5h出爐油淬,待工件溫度降到130℃左右從油中取出空冷。

(3) 回火。淬火后工件內部有較大的內應力,***在1~2h內對工件進行回火,以消除淬火時產生的應力。為了避免工件開裂,回火前也應加熱均勻,具體方法為:工件加熱到380~400℃保溫1h,再緩慢升溫到580~600℃進行一次回火,保溫時間為2h,然后出爐空冷至常溫后進行二次回火,回火溫度為560~580'C,保溫時間為2h,隨后出爐空冷。


3、鋁型材擠壓模具設計方案的影響

鋁型材擠壓模具設計的合理與否是延長其使用壽命的重要環節。擠壓鋁型材一般是形狀復雜壁厚不均勻等,模具設計既要考慮??孜恢玫呐帕?,又要結合具體情況考慮出料、調直、整形、修模的方便。模具??坠ぷ鲙Ц鶕筒谋诤?、離中心位遠近、懸壁長短、分流橋位置等設計不等長的工作帶來改善金屬的流動性。下面就模具設計中存在的一般問題簡略分析:

(1)、對于壁厚不等的型材應采用不等長工作帶的方法設計,保證金屬流動的均勻性。

(2)、適當調整模具加工的過渡圓角的半徑,以免出現應力集中現象。

(3)、??壮叽绲拇_定應綜合考慮型材性質和模具材料的收縮率。對于6063鋁合金和常用H13模具鋼,設計時??椎氖湛s率應取1.01%左右。對不同壁厚及尺寸可以根據壓力平衡適當調整收縮率設計。

(4)、根據擠壓系數和型材截面的外形等確定??讛的?。??讛的恐苯佑绊懙綌D壓系數的大小,擠壓比過大會使擠壓力超過正常值而損壞模具,過小則會使擠壓制品的機械性能下降,一般擠壓系數宜在10-120。

(5)、合理布置??孜恢?。在設計時,進料口或??讘∮阡X棒直徑5mm以上,模具規格及鋁棒直徑越大,余量也需適當增大。否則導致死區金屬參與流動而影響制品表面質量。


4、鋁型材擠壓模具使用方面的影響

要延長鋁型材擠壓模具壽命,科學地使用模具也是不容忽視的一個方面。由于模具的工作環境極為惡劣(高溫高壓),生產中要采取一定的措施來確保它的組織性能。以下列出了要注意的3個重要方面:

(1)、采用適宜的擠壓速度。在擠壓過程中,當擠壓速度過快時,會造成金屬流動不均勻,模具溫度較高等現象,如果此時金屬變形產生的余熱不能及時帶走,模具就可能因局部過熱而失效,當擠壓速度較適宜時,就避免了上述不良后果的發生。

(2)、采用低-高-低的使用強度。模具剛進入服役期時,組織性能還處在浮動階段,此期間應采用低強度的作業方案,以使模具向平穩期過渡。模具使用中期,可適當提高使用強度,因為此時模具的綜合性能處在***狀態。到模具使用的后期,其內部組織已部分惡化,熱疲勞強度也較低,此時應適當降低模具的使用強度,以免使用中出現模具變形、裂紋等缺陷。

(3)、使用期間應對鋁型材擠壓模具進行反復滲氮處理。滲氮處理能使模具在保持足夠韌性的情況下大大提高其表面硬度,以減少模具使用時的熱磨損,但表面滲氮并不是一次性就能完成的,擠壓到一定的產量就要氮化處理,做好保養,否則模具極易裂橋或其它方面原因報廢,在模具服役期間應對之進行3-4次反復滲氮處理,一般要使滲氮層厚度達到0.15-0.20mm間。


總之,鋁型材擠壓模具的使用壽命是一個綜合性的技術問題,以上介紹的4個方面只是其中的部分,在模具的加工制造中選擇***工藝和模具使用后及時修模和保養等,對延長模具壽命也很重要。希望以上簡要分析能起到拋磚引玉的作用,具體的細節工作需各工序人員不斷的總結經驗,在提高模具壽命方面不斷下功夫,以降低生產成本。


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