| 【摘要】：圍繞延長(cháng)鋁擠壓模具壽命這一主題，從材料的選擇、熱處理工藝、模具的優(yōu)化設計及科學(xué)使用四個(gè)方面作了深入淺出的分析，并有針對性的給出了改進(jìn)措施。% \\# B） Z9 P$ @: F 關(guān)鍵詞:擠壓模具;提高壽命;影響因素/ V） `& ]% r0 c9 Y 為了更好地改善鋁擠壓模具的質(zhì)量和提高其使用壽命，本文從模具材料的選擇、熱處理工藝、模具的優(yōu)化設計與模具的科學(xué)使用4個(gè)方面作了深入淺出的剖析，并有針對性地給出了切實(shí)可行的對策。 1 模具材料性能的影響bbs.cnal.com; [7 e% w* i（ D$ o! t8 O; c 擠壓模具是在高溫高壓環(huán)境下作業(yè)，并要承受周期載荷的作用，因此對模具鋼的性能要求相當高，一般制造模具的材料應具有較高的熱穩定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。前些年國內常采用3Cr2 W8 V鋼制造模具，但它的韌性低，抗疲勞強度不好，即使采用高溫淬火等工藝處理措施亦不能滿(mǎn)足要求，模具的早期失效十分嚴重，近年來(lái)已被4Cr5 MoSi VI鋼（又稱(chēng)H13鋼，化學(xué)成分見(jiàn)表1）取代。與3Cr2 W8 V鋼相比，4Cr5 MoSi VI鋼具有以下兩個(gè)突出特點(diǎn):一有良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力;夏旗織中含有較多的Cr、Mo元素，氮化處理時(shí)能生成豐富穩定的氮化物并彌散分布。因此就延長(cháng)模具使用壽命而言，選用4Cr5 MoSi VI鋼加工模具還是比較合適的。統計數字表明，用4Cr5 MoSi VI鋼和3Cr2 W8 V鋼制造同種模具，前者的使用壽命是后者的3-5倍。! r1 X/ o7 g$ ^1 D" x（ ]（ e
2 熱處理工藝的影響 要延長(cháng)模具的使用壽命，熱處理工藝的恰當與否甚為重要，影響熱處理質(zhì)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等。經(jīng)過(guò)分析與實(shí)踐，下列熱處理工藝（見(jiàn)圖1）適合一般企業(yè)，能滿(mǎn)足4Cr5 MoSi V1鋼在高溫下的機械性能要求。, ]; C" C） G+ q+ Z ?。?）預熱。溫度600 - 630℃，保溫時(shí)間1.5-2h（視模具大小而定），然后升溫到830一850℃，保溫1.5-2h，此工藝過(guò)程為淬火前的預處理，它能合理調整工件內部的微觀(guān)缺陷，為淬火準備必要的條件。中國鋁業(yè)論壇6 z! G# o3 N/ D* `4 }9 L ?。?）淬火。在預處理的基礎上，把加熱溫度升高到1040 - 108℃，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。 ?。?）回火。淬火后工件內部有較大的內應力，必須在1一2h內對工件進(jìn)行回火，以消除淬火時(shí)產(chǎn)生的應力。為了避免工件開(kāi)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580一600℃進(jìn)行一次回火，保溫時(shí)間為2h，然后出爐空冷至常溫后進(jìn)行二次回火，回火溫度為560一580'C，保溫時(shí)間為2h，隨后出爐空冷。# L" x- S8 Z1 C） } 針對上述熱處理工藝，需要補充說(shuō)明的是:由于4Cr5 MoSi V1鋼對淬火溫度很敏感，且在高溫下的淬火性能優(yōu)良，所以應對其實(shí)行高溫淬火。7 q$ F& R2 w- a# p. N% s 3 模具設計方案的影響 模具設計的合理與否是延長(cháng)其使用壽命的重要環(huán)節。擠壓鋁型材一般存在斷面不對稱(chēng)和壁厚不相等現象，在設計模具時(shí)應給予重視，既要考慮?？孜恢玫呐帕?，又要結合具體情況，通過(guò)改變?？坠ぷ鲙У母叨葋?lái)改善金屬的流動(dòng)性。下面就模具設計中存在的一般問(wèn)題略作分析:（ W I+ R& z4 o ?。?）對于壁厚不等的型材應采用不等長(cháng)工作帶的方法設計。圖2所示丁字型材通常依據經(jīng)驗公式h,/ h2一b,/ b2確定工作帶高度，公式中h,,hz表示截面處相應工作帶高度，bl、b2表示截面處相應型材厚度，這種設計更能保證金屬流動(dòng)的均勻性。 ?。?）適當調整過(guò)渡圓角的半徑和工作帶長(cháng)度，可以避免應力集中現象。圖2中A處過(guò)渡圓角流動(dòng)阻力較大，金屬不易充滿(mǎn)，此處工作帶的設計應稍小于正常值，而B(niǎo)處過(guò)渡圓角的流動(dòng)阻力較小，金屬易充滿(mǎn)，對應的工作帶長(cháng)度應略大于正常值。
?。?）?？壮叽绲拇_定應綜合考慮型材性質(zhì)和模具材料的收縮率。對于6063鋁合金和常用模具鋼4Cr5 MoSi VI，設計時(shí)?？椎氖湛s率應取1.O1%-1.09%（可根據?？壮叽邕m當選?。?。3 ^4 [3 q（ F' G9 u' B1 F- v ?。?）根據延伸系數確定?？讛的?。?？讛的恐苯佑绊懙窖由煜禂档拇笮?，擠壓比過(guò)大會(huì )使擠壓力超過(guò)正常值而損壞模具，過(guò)小則會(huì )使擠壓制品的機械性能下降，一般擠壓系數（延伸系數）宜在10-500。1 S7 X0 n4 p0 n" x/ v ?。?）合理布置?？孜恢?。在設計時(shí)不宜將?？撞贾玫眠^(guò)于靠近模具邊緣，否則將會(huì )降低模具強度，導致死區金屬參與流動(dòng)而影響制品表面質(zhì)量。 擠壓角型材時(shí)，圖3所示的?？撞贾镁捅容^適宜。
4 模具使用方面的影響 要延長(cháng)模具壽命，科學(xué)地使用模具也是不容忽視的一個(gè)方面。由于模具的工作環(huán)境極為惡劣（高溫高壓），生產(chǎn)中要采取一定的措施來(lái)確保它的組織性能。以下列出了要注意的3個(gè)重要方面:中國鋁業(yè)論壇（ F% M% E0 G+ ?. b2 }5 P8 P ?。?）采用適宜的擠壓速度。在擠壓過(guò)程中，當擠壓速度過(guò)快時(shí)，會(huì )造成金屬流動(dòng)不均勻，模具溫度較高等現象，如果此時(shí)金屬變形產(chǎn)生的余熱不能及時(shí)帶走，模具就可能因局部過(guò)熱而失效，當擠壓速度較適宜時(shí)，就避免了上述不良后果的發(fā)生，擠壓速度一般應控制在25mm/s以下。9 B7 g7 i6 Z' W' T! a3 _. M* Q- ]5 D ?。?）采用由低到高再到低的使用強度。模具剛進(jìn)入服役期時(shí)，組織性能還處在浮動(dòng)階段，此期間應采用低強度的作業(yè)方案，以使模具向平穩期過(guò)渡。模具使用中期，可適當提高使用強度，因為此時(shí)模具的綜合性能處在*狀態(tài)。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(shí)應適當降低模具的使用強度，以免在使用中出現不測。中國鋁業(yè)論壇5 y, k5 N$ e） n$ ? ?。?）使用前期對模具進(jìn)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(shí)的熱磨損，但表面滲氮并不是一次性就能完成的，在模具服役期間應對之進(jìn)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。 5 結束語(yǔ) 擠壓模具的使用壽命是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，以上介紹的4個(gè)方面只是其中的部分，要全面理解模具使用壽命的含義，在模具的加工制造中選擇*工藝和模具使用后及時(shí)修正，對延長(cháng)模具壽命也至關(guān)重要。 |
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