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发布时间:2022-08-02 17:35:24 来源:一鼎机械网

延长挤压模具寿命的方法

为了更好地改善铝挤压模具的质量和提高其使用寿命,本文从模具材料的选择、热处理工艺、模具的优化设计与模具的科学使用四个方面作了深入浅出的剖析,并有针对性地给出了切实可行的对策。

1、模具材料的影响:

挤压模具是在高温高压环境下作业,并要承受周期载荷的作用,因此对模具钢的性能要求相当高,一般制造模具的材料应具有较高的热稳定性、热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。前些年我们常采用3Cr2W8V钢制造模具,但它的韧性低,抗疲劳强度不好,即使采用高温淬火等工艺处理措施亦不能满足要求,模具的早期失效十分严重,近年来已被4Cr5MoSiV钢取代。与3Cr2W8V裹包机械钢相比,4从国际而言Cr5MoSiV钢具有以下两个突出特点:一有良好的高温综合性能和较高的热疲劳抗力;Cr、Mo元素,氮化处理时能生成丰富稳定的氮化物并弥散分布。因此就延长模具使用寿命而言,选用4Cr5MoSi V钢加工模具还是比较合适的。统计数字表明,用4Cr5MoSiV钢和3Cr2W8V钢制造同种模具,前者的使用寿命是后进而助推两国各领域关系稳步发展者的2~4倍。

2、热处理工艺的影响:

要延长模具的使用寿命,热处理工艺的优化与否甚为重要,影响热处理质量的主要因素有加热速度、淬火温度、冷却速度和回火温度等。经过分析与实践,下列热处理工艺适合一般企业,能满足4Cr5MoSiV钢在高温下的机械性能要求。 (1)、预热。温度600 ~ 630℃,保温时间1.5~2h(视模具大小而定),然后升温到830~850℃,保温1.5~2h,此工艺过程为淬火前的预处理,它能合理调整工件内部的微观缺陷,为淬火准备必要的条件。 (2)、淬火。在预处理的基础上,把加热温度升到1040~1080℃,保温2~2.5h出炉油淬,待工件温度降到130℃左右从油中取出空冷。(3)、回火。淬火后工件内部有较大的内应力,必须及时对工件进行回火,以消除淬火时产生的应力。为了避免工件开裂,回火前也应加热均匀,具体方法为工件加热到380~400℃保温1h,再缓慢升温到580~600℃进行一次回火,保温时间为2h,然后出炉空冷至常温后进行二次回火,回火温度为560~580℃,保温时间为2h,随后出炉空冷。 针对上述热处理工艺,需要补充说明的是:由于4Cr5MoSiV钢对淬火温度很敏感,且在高温下的淬火性能优良,所以应对其实行高温淬火。

3、模具设计方案的影响 :

模具设计的合理与否是延长其使用寿命的重要环节。挤压铝型材一般存在断面不对称和壁厚不相等现象,在设计模具时应给予重视,既要考虑模孔位置的排列,又要结合具体情况,通过改变模孔工作带的高度来改善金属的流动性。下面就模具设计中存在的一般问题略作分析:我国化工新材料产业行将进入快速发展期 (1)、对于壁厚不等的型材应采用不等长工作带的设计方法。保证金属流动的均匀性。 (2)、适当调整过渡圆角的半径和工作带长度,可以避免应力集中现象。 (3)、模孔尺寸的确定应综合考虑型材性质和模具材料的收缩固定轮率。对于6063铝合金和常用模具钢4Cr5MoSiV,设计时模孔的收期间有球头、球座缩率应取1.01%~1.09%(可根据模孔尺寸适当选取)。 (4)、根据延伸系数确定模孔数目。模孔数目直接影响到延伸系数的大小,挤压比过大会使挤压力超过正常值而损坏模具,过小则会使挤压制品的机械性能陶瓷球阀下降,一般挤压系数(延伸系数)宜在10~50。 (5)、合理布置模孔位置。在设计时不宜将模孔布置得过于靠近模具边缘,否则将会降低模具强度,导致死区金属参与流动而影响制品表面质量。

4、模具使用方面的影响 :

要延长模具寿命,科学地使用模具也是不容忽视的一个方面。由于模具的工作环境极为恶劣(高温高压),生产中要采取一定的措施来确保它的组织性能。以下列出了要注意的3个重要方面: (1)、采用适宜的挤压速度。在挤压过程中,当挤压速度过快时,会造成金属流动不均匀,模具温度较高等现象,如果此时金属变形产生的余热不能及时带走,模具就可能因局部过热而失效,当挤压速度较适宜时,就避免了上述不良后果的发生,挤压速度一般应控制在25mm/s以下。 (2)、采用由低到高再到低的使用强度。模具刚进入服役期时,组织性能还处在浮动阶段,此期间应采用低强度的作业方案,以使模具向平稳期过渡。模具使用中期,可适当提高使用强度,因为此时模具的综合性能处在最佳状态。到模具使用的后期,其内部组织已部分恶化,热疲劳强度也较低,此时应适当降低模具的使用强度,以免在使用中出现不测。(3)、使用前期对模具进行渗氮处理。渗氮处理能使模具在保持足够韧性的情况下移动支架大大提高其表面硬度,以减少模具使用时的热磨损,但表面渗氮并不是一次性就能完成的,在模具服役期间应对之进行3~4次反复渗氮处理,一般要使渗氮层厚度达到0.15~0.20mm。

5、结束语:

挤压模具的使用寿命是一个综合性的技术问题,以上介绍的四个方面只是其中的部分,要全面理解模具使用

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