鋁合金擠壓模具壽命影響因素

田建強(qiáng)

（甘肅省西北鋁加工廠,甘肅 隴西 748111）

鋁合金擠壓模具壽命影響因素

田建強(qiáng)

（甘肅省西北鋁加工廠,甘肅 隴西 748111）

本文論述了模具材料、熱處理、使用和管理對模具壽命的影響。

擠壓模具；使用壽命；模具材料；熱處理技術(shù)

1 引言

模具是擠壓生產(chǎn)中的必不可少工藝裝備，隨著鋁合金擠壓材向大型化、復(fù)雜化、精密化、多品種、多用途方向發(fā)展，對擠壓工模具提出了更高的要求。一般來說，在擠壓鋁合金制品時(shí)，模具要承受擠壓環(huán)境下的惡劣因素，使得模具的強(qiáng)度變低，容易產(chǎn)生裂紋、變形等缺陷，最后導(dǎo)致工模具失效、報(bào)廢，縮短了工模具使用壽命，增加了成本，因而，如何提高模具的質(zhì)量、延長使用壽命和降低生產(chǎn)成本已成為各個(gè)廠家迫切需要解決的問題。

2 模具的失效

擠壓工模具質(zhì)量的好壞，特別是使用壽命的高低，很大程度上取決于材料的選用和熱處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因材料和模具熱處理問題造成的失效占整個(gè)失效的60%左右。

裂紋、磨損、塑性變形是鋁合金擠壓模具失效的主要原因，而裂紋造成模具失效的危害相比其他兩種要大的多。

2.1 裂紋

無論是空心還是實(shí)心型材模具，在模子模孔的角部都會(huì)產(chǎn)生裂紋，并會(huì)沿著徑向擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展到一定的程度，將嚴(yán)重削弱模具的承載能力而引起斷裂。造成模具產(chǎn)生裂紋有模具設(shè)計(jì)、模具材料、加工工藝等諸多因素，如圖1。

圖1

2.2 磨損

一旦模具本身的工作帶光潔度達(dá)不到要求，加之鋁料在高溫高壓下經(jīng)過模孔，產(chǎn)生摩擦，就會(huì)產(chǎn)生磨損，它產(chǎn)生的模具失效形式主要是壓坑、麻面、擦傷和尺寸超差等。

2.3 變形

模具在使用中如果出現(xiàn)型材中心與模具中心偏心、模孔達(dá)不到垂直度或平行度要求，使擠壓出來的制品出現(xiàn)尺寸或形狀發(fā)生變化等現(xiàn)象，就是變形失效。

3 擠壓模具材料的選擇

擠壓模具要有熱穩(wěn)定性、熱強(qiáng)性、熱耐磨性和熱疲勞強(qiáng)度等性能要求才能滿足其惡劣的工作環(huán)境。

因擠壓模具的工作條件差，故選擇模具鋼非常嚴(yán)格，一般模具鋼要有適應(yīng)擠壓環(huán)境所必需的性能如高強(qiáng)度、硬度、高的耐熱性等等。還要結(jié)合實(shí)際條件選擇材料，不能盲目的看價(jià)格高低。選擇的模具鋼要滿足工模具設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，要求鍛造的必須鍛造，否則，加工的模具達(dá)不到設(shè)計(jì)者初期要求。

4 模具設(shè)計(jì)要合理

擠壓模具設(shè)計(jì)是否合理將直接影響模具的使用壽命、產(chǎn)品的表面質(zhì)量等因素。無論是型材模具，還是棒材模具，在模具設(shè)計(jì)時(shí)都要遵循一定的原則。因此，要使模具設(shè)計(jì)的合理，應(yīng)著重做好以下幾方面的工作。

（1）型材模具比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)模具時(shí)因?yàn)槟？椎募饨侨菀桩a(chǎn)生應(yīng)力集中，因此，要考慮模子的強(qiáng)度，避免模孔間距和模孔邊緣距離太小。

（2）實(shí)心型材由于形狀比較復(fù)雜、大多型材存在不對稱性或型材各處的壁厚相差很大，往往由于模孔離擠壓筒中心的距離不同，金屬流出模孔時(shí)的速度有差異而造成型材的扭擰、波浪、彎曲及裂紋等廢品，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮將金屬難以流動(dòng)型材壁薄的部分靠近模子中心，而壁厚的部分靠近模子邊緣，如圖2。

圖2

設(shè)計(jì)模具的模孔尺寸時(shí)我們考慮不同鋁合金的性質(zhì)和模具材料的冷收縮率，不同的鋁合金，它的收縮率各不相同，在設(shè)計(jì)模子時(shí)，也應(yīng)該根據(jù)不同合金來確定模孔的尺寸。

為了對延長模具使用壽命，定徑帶的長度也要設(shè)計(jì)的得當(dāng)。定徑帶長度過短，制品尺寸就不能保證在很穩(wěn)定的范圍，而且容易產(chǎn)生波紋、橢圓等廢品，同時(shí)，模具在擠壓制品時(shí)所承受的擠壓力相當(dāng)大，定徑帶也容易磨損或被壓塌，會(huì)大大降低模具的使用壽命；但也不能過長，過長會(huì)增大與金屬的摩擦，定徑帶易粘金屬，如果定徑帶表面光潔度達(dá)不到要求，制品表面出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面、波浪等缺陷的幾率就會(huì)大大增加。

5 提高模具的熱處理質(zhì)量與表面處理

擠壓工模具質(zhì)量的好壞，使用壽命的長短，熱處理的質(zhì)量起很大的作用。近年來，為了不斷提高模具的質(zhì)量、壽命，廣泛采用先進(jìn)的真空爐加熱技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：模具受熱均勻，熱處理變形只是常規(guī)熱處理變形的1/5～1/3，抑制了表面氧化脫碳程度，模具表面清潔，提高了耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。

模具因?yàn)樵诩庸み^程中會(huì)產(chǎn)生加工缺陷，我們一般通過熱處理來消除，是模具壽命大大增加，比如在尖角、拐點(diǎn)等處會(huì)產(chǎn)生過高應(yīng)力或裂紋，必須要經(jīng)過熱處理來保護(hù)。

模具要在使用前進(jìn)行表面氮化處理，使表面達(dá)到足夠的硬度、耐磨性、抗黏附性、耐疲勞性及抗腐蝕性等，而且能減少工模具的模孔磨損而模具的心部仍保持足夠的韌性。

6 工作條件與擠壓工藝

要按照制定的擠壓操作規(guī)程來擠壓產(chǎn)品；擠壓工藝參數(shù)，如擠壓力，擠壓溫度、擠壓速度等要進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格控制擠壓設(shè)備中心。改善惡劣的擠壓環(huán)境，以減輕工模具的工作負(fù)荷，若出現(xiàn)質(zhì)量事故，應(yīng)及時(shí)分析事故原因和模具失效原因，采取有效措施提高模具的使用壽命。

7 使用管理

模具的合理使用和及時(shí)正確的修理，以及對模具科學(xué)規(guī)范的管理也是提高模具使用壽命的必要措施。任何工模具都有管理、使用、維修的合理規(guī)定，一套合理的工模具使用管理規(guī)范，才能保證企業(yè)在工模具方面創(chuàng)造效益。

8 結(jié)束語

綜上所述，影響擠壓模具壽命的因素是多種多樣的，我們在平時(shí)的工作中應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，努力使工模具的消耗降到最低。

[1]趙云路,劉靜安.鋁型材工模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝優(yōu)化[M].西南鋁信息中心出版,1998（10）.