影響鋁擠壓模具壽命的因素探討

　　1、前言

　　延長擠壓模具的使用壽命一直是鋁加工企業(yè)十分關(guān)注的問題，模具壽命的長短直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品成本，采取哪些得力措施來延長模具的使用壽命，不少企業(yè)都有自己的獨(dú)到之處。為了更好地改善鋁擠壓模具的質(zhì)量和提高其使用壽命，本文從模具的材質(zhì)選擇、模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)、熱處理工藝的選擇與模具的科學(xué)使用四個(gè)方面作了剖析，并有針對性地提出切實(shí)可行的對策。

　　2、影響因素分析

　　2．1 模具材料性能的影響

　　擠壓模具是在高溫高壓下作業(yè)，并承受周期載荷的作用，因此對模具鋼的性能要求相當(dāng)高，一般制造模具的材料應(yīng)具有熱穩(wěn)定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。前些年國內(nèi)常采用3Cr2W8V鋼制造模具，但它的韌性低，抗疲勞強(qiáng)度不好，即使采用高溫淬火等工藝處理措施亦不能滿足要求，模具的早期失效十分嚴(yán)重，近年來已被優(yōu)質(zhì)模具鋼4Cr5MoSiV1（H13鋼，其化學(xué)成分見表1）所取代，與3Cr2W8V鋼相比，4Cr5MoSiV1鋼具有兩個(gè)突出特點(diǎn)：一是有良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力；．二是組織中含有較多的Cr、Mo元素，氮化處理時(shí)能生成豐富穩(wěn)定的氮化物并彌散分布。所以，就延長模具的使用壽命而言，選用H13鋼加工模具還是比較合適的。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明：用H13鋼和3Cr2W8V鋼制造同種模具，前者的使用壽命是后者的3～5倍。

  　　　　　　　表1 4Cr5MoSiV1的化學(xué)成分

　　2．2 模具設(shè)計(jì)方案的影響

　　模具設(shè)計(jì)的合理得當(dāng)，是延長其使用壽命的重要環(huán)節(jié)。擠壓鋁型材一般存在斷面不對稱和壁厚不相等現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)給予重視，既要考慮模孔位置的排列，又要結(jié)合具體情況，通過改變模孔工作帶的高度來改善金屬的流動性。下面就模具設(shè)計(jì)存在的一般問題略作分析：
　　（1）對于壁厚不相等的型材，采用不等長工作帶的方法設(shè)計(jì)。見圖1的丁字型材，通常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h1/h2＝b1/b2來確定工作帶的高度。
　　式中 h1、h2－－－－表示截面處的相應(yīng)工作帶高度；
　　b1、b2－－－－表示截面處的相應(yīng)型材厚度。
　　因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)更能保證金屬流動的均勻性。

　　　　圖1 壁厚不相等的丁字型材

　　（2）適當(dāng)調(diào)整過渡圓角的半徑和工作帶長度，以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。見圖1，A處過渡圓角流動阻力較大，金屬不易充滿，此處工作帶的設(shè)計(jì)應(yīng)稍小于正常值，而B處過渡圓角的流動阻力就較小，金屬易充滿，對應(yīng)的工作帶長度應(yīng)略大于正常值。

　　（3）模孔尺寸的確定應(yīng)綜合考慮型材性質(zhì)和模具材料的收縮率，對于6063鋁合金與常用模具鋼4Cr5MoSiV1，設(shè)計(jì)時(shí)模孔的收縮率應(yīng)取1．01%－1．09%（可根據(jù)模孔尺寸的大小適當(dāng)選取）。

　　（4）根據(jù)延伸系數(shù)確定模孔數(shù)目。模孔數(shù)目直接影響到延伸系數(shù)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(jī)械性能下降，一般擠壓系數(shù)（延伸系數(shù)）宜在10－50之間。

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