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      工業鋁型材百科

      如何延長工業鋁型材擠壓模具的工作壽命

      發布時間:2018-08-09 作者:無錫鑫恩鋁制品有限公司 點擊次數:1519

      工業鋁型材擠壓模具的工作壽命是指模具從投入生產到報廢,這個服役期間所擠壓出來的工業鋁型材總長度或總噸數,模具的使用壽命受到材料、模具結構和后期保養方法等多方面因素的影響,所以這個數值并不能一概而論統計得十分精確,那么如何做到延長工業鋁型材擠壓模具的工作壽命呢,請參考以下四點:


      1、材料的選擇

      這個材料的選擇包括二個方面,一方面是指模具本身所使用的結構材質構成,另一方面是指需要擠壓的材料品種:

      ①模具選材:鋁型材擠壓模具一般采用來自美國的H13熱作模具鋼,按照GB/T1299-2000的執行標準,是在碳工鋼的基礎上加入其它的合金元素制成的,其化學成分如下表:

      (1)H13模具鋼的化學成分表

      合金元素

      C

      Si

      Mn

      Cr

      V

      P

      S

      含量

      0.32-0.45

      0.80-1.20

      0.20-0.50

      4.75-5.50

      1.10-1.75

      0.030

      0.030


      模具鋼中可以通過提高碳的含量來提高它的強度,但是碳含量并不是越高越好,碳含量越高,模具鋼的耐高溫、強度與硬度以及耐磨性越好,但是韌性會降低,所以H13鋼的含碳量在0.3-0.4%時抗拉強度是1550MPa時的塑性與韌性是更協調的。當鉻的含量在5%時,H13模具鋼的韌度是更高的,對于降低模具中的碳的含量和穩定其內部組織都非常重要,所以鋁型材擠壓模具應參照國家規定的執行標準來進行選材,另外合金鋼要比碳素鋼的使用壽命長。

      ②需要擠壓的材料:擠壓模具需要擠壓的材料品種,是指被擠壓的是鋼材還是鋁型材,眾所周知,在諸多的金屬材料中,鋼材的硬度可以算是更大的,鋁材、銅材的硬度要低很多,在擠壓鋼材時,模具所受到的摩擦力與沖擊力較大,損傷程度也很高,所以擠壓鋼材模具要比擠壓鋁材模具的擠壓壽命短。

      工業鋁型材

      2、模具的結構設計

      在設計鋁型材擠壓模具時,要考慮到模具的結構和外形尺寸,模具結構包括:模角α、定徑帶長度h和出口直徑d、以及模子入口圓角r;模具的外形尺寸是指模子的外圓直徑d 和h以及外形錐角α,外形尺寸主要由模具的強度來決定,和擠壓機的噸位大小也有很大的關系。

      在設計模具時要充分考慮各方面的參數帶來的影響,如確定定徑帶的長度h時,要充分考慮它的尺寸,過長或過短都不好,定徑帶過長時容易增大擠壓力,粘結的金屬會給鋁型材表面造成毛刺、劃傷和波紋等外觀缺陷;定徑帶過短時容易磨損模具,對于型材的尺寸也難以掌控,出現報廢的機率會上升。為了延長模具的使用壽命,在設計時可參照模具的外形尺寸標準來進行模具結構設計,盡可能考慮到更多的參數。

      鋁型材框架

      3、熱處理工藝

      鋁型材擠壓模具的熱處理工藝也是一個不容忽視的環節,熱處理質量的好壞直接影響模具的使用壽命,為了提高模具的硬度,模具要經過淬火工序,然后還要經過多次回火,目的是為了提高模具的韌度,消除熱應力,使其內部組織更加穩定。在熱處理時要根據模具的型號大小來確定硬度值,擠壓機大小與硬度值參數在這個范圍之內才算是合格產品,如下表所示:

      (2)鋁型材擠壓模具硬度值標準


      模具型號

      大型擠壓模具(F500mm

      中型擠壓模具(F300-500mm

      小型擠壓模具(F300mm

      硬度值(HRC)

      45-48

      47-50

      48-51

      根據制定的硬度值標準,鋁型材擠壓模具淬火后要及時回火,防止模具裂紋的產生;如果熱處理后的模具達不到硬度,要及時進行退火處理,然后重新進行熱處理;對于結構復雜的模具要進行多次回火,以消除模具內部應力,以提高它的力學性能和使用壽命。

      鋁型材工作臺

      4、模具的保養

      鋁型材擠壓時的生產條件是十分惡劣的,常常要面對高溫高壓以及高摩擦強度,要求擠壓模具具有高強度、高耐磨性與韌性,因為模具成本占擠壓生產成本的1/3,鋁型材生產廠家的經濟效益與模具成本也是直接掛鉤的,所以模具的日常維護工作就顯得十分重要。

      當模具在投入使用時,首先要將工作帶拋光至鏡面,其次要對模具進行滲氮處理,后要對模腔進行清潔處理。氮化處理的好壞直接影響工作帶的光潔度,模具型腔內的清潔衛生要做到位,防止灰塵與雜物通過模腔影響工作帶,對鋁型材產生表面粗糙缺陷。在氮化處理時要注意氮化的次數,一般在經過三次滲氮處理后就可以使模具的氮化層組織穩定,如果超過5次,反而會使工作帶脫落,氮化層的厚度要達到0.15mm,氮化處理的頻率如下圖所示:

      擠壓模具檢驗合格→工作帶拋光→滲氮處理→次氮化(擠壓5-10根鋁棒)→第二次氮化(擠壓40-80根鋁棒)→第三次氮化(擠壓100-120根鋁棒)→氮化層厚度達0.15mm

      除了以上幾個主要因素外,工業鋁型材擠壓模具的工作壽命還受到擠壓機噸位大小、鋁型材尺寸以及擠壓溫度與速度的影響,在后面的章節中會陸續為大家講解。


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