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    提高鋁擠壓模壽命的主要措施主要從以下幾方面下功夫


    1   失效形式 

     

            鋁擠壓模的失效形式,生產中會因模具的沖擊破裂、塑性變形、粘附及過早的磨損和熱裂、細頸或拉斷、壓彎等現象出現早期失效,也會由于技術問題、氮化問題等造成模具損壞,同時還會因模具問題而造成壓堵、間隙、擴、并口等故障,但擠壓模的失效主要表現為磨損、開裂、變形三種正常失效方式。

            (1) 磨損失效,鋁型材在擠壓過程中是通過沒有潤滑加工的高溫高壓下的擠壓材料碰上模具型腔的開口部分,一面與定徑帶平面直接接觸,一面滑動,從而產生很大的摩擦力,使型腔表面和定徑帶表面受到磨損而失效。同時模具在摩擦過程中,模具工作表面上粘附了一些坯料金屬使得模具的幾何形狀發生變化而不能使用,也視為磨損失效,其表現形式為刃口鈍化、棱角變圓、平面下陷、表面溝痕、剝落、粘模等。

            磨損失效的根本原因是摩擦。模具磨損的具體形式與摩擦過程的速度等諸多因素有關,如模具材料和被加工坯料的化學成分及機械性能、模具和坯料的表面粗糙度等以及擠壓過程中的壓力、溫度、速度等有關系。鋁擠壓模具的磨損主要是熱磨損,熱磨損是摩擦時,金屬表面因溫度升高而軟化和模具型腔表面發生互相咬合所造成的,模具型腔表面高溫軟化后,其耐磨性降低。熱磨損過程十分復雜,顯然溫度是影響熱磨損的主要因素,溫度愈高,熱磨損愈嚴重。

            (2) 開裂失效,在實際生產中裂紋分布在模具的某些部位,它經過一定的服役期,萌生細小的裂紋,并逐漸向縱深擴展,裂紋擴展到一定尺寸后,將嚴重削弱模具的承載能力而引起斷裂,或在原熱處理和加工制造模具時已經產生微裂紋,使模具在服役中容易擴展從而發生早期裂紋。失效原因在設計方面主要是模具強度設計及過渡處圓角半徑的選擇;制造方面主要是材質的預檢和加工時表面粗糙度及加損傷方面的注意,以及熱處理和表面處理質量的影響。在使用中主要注意模具預熱、擠壓比及錠坯溫度的掌握以及擠壓速度和金屬變形流動的控制。

            (3) 變形失效,變形失效就是模具在使用中出現懸臂偏心、下陷,分流模上模在使用中出現的舌頭偏心及下模出現的型腔塌陷、型孔脹大、棱角倒塌等失效形式,主要原因有材料強度不高;或模具材料雖選擇正確, 但熱處理工藝不正確, 未充分發揮模具鋼的強韌性;或分流模設計不當,使流速不均,造成對舌頭的側向力不均而產生偏心;還有就是分流模雖設計正確,但加工制造水平不高,使進入各分流孔的流速不均,造成側向力不同而導致偏心。

            2    提高鋁擠壓模壽命的主要措施

            影響鋁擠壓模壽命的因素很多,除了模具的結構設計與強度較核、模具材料、冷熱加工與電加工工藝、熱處理與表面處理工藝等內在因素的影響外,還有擠壓工藝與使用條件、模具維護與修理、擠壓產品材料特性與形狀、規格以及模具科學故的管理等外在因素有關,同時,影響的因素不是單一的,而是一個復雜多因素的綜合性問題。但基于上述失效形式及其原因的分析使得我們在如何提高鋁擠壓模壽命的時候有了思路和方法,筆者認為要提高模具壽命主要從以下幾方面下功夫:

            (1) 合理設計模具,模具設計的合理得當,是延長其使用壽命的重要環節。正確設計的模具結構,應保證在正常的使用條件下沒有產生沖擊破裂和應力集中的可能,因此,在設計模具時應盡量使各部分受力均勻,注意避免尖角、內凹角、壁厚差懸殊、扁寬薄壁截面等,以免產生過大的應力集中,引起熱處理變形、開裂和使用過程中脆性破裂或早期熱裂。同時標準化設計有利于模具的互換、保管和維修?偟恼f來,合理的模具結構設計和可靠的強度較核,還有不斷革新模具設計理論和方法,采用電子計算機輔助設計等是改進擠壓模具設計和提高使用壽命的主要途徑。

            (2) 模具材料的合理選擇,擠壓模具是在高溫高壓下作業,并承受周期載荷的作用,工作條件和環境十分惡劣,因此對模具鋼的性能要求相當高,制造模具的材料應具有良好的熱穩定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。目前國內常采用模具材料是4Cr5MoSiV1H13 鋼和3Cr2W8V鋼,但近年來由于3Cr2W8V鋼的韌性低,抗疲勞強度不好,即便采用高溫淬火等工藝處理措施也不能滿足要求,模具的早期失效比較嚴重,新型鋼種4Cr5MoSiV1H13  鋼具有良好的淬透性、熱強性、耐磨性和塑性,較高的沖擊韌性、抗冷熱疲勞性,熱處理變形小,抗裂紋擴展性好,能改善擠壓型材的表面粗糙度,易修模以及良好的高溫綜合性能和組織中含有較多的Cr、Mo元素,氮化處理時能生成豐富穩定的氮化物并彌散分布等突出特點,因此逐漸取代了Cr2W8V鋼,成為擠壓模具的首選材料,實踐數據也證明:用4Cr5MoSiV1鋼和3Cr2W8V鋼制造同種模具,4Cr5MoSiV1的壽命比3Cr2W8V 的壽命高3~5倍1,已成為標準模具用材。當然模具材料的選擇也是一個很復雜的問題,涉及面很廣,只有將研制新材料、提高材料本身質量與研究新型熱處理工藝和表面強化處理工藝有機結合起來,才是提高壽命的有效途徑。

            (3) 提高熱處理和表面處理質量,擠壓模具的使用壽命很大程度上取決于熱處理質量,因此,先進的熱處理方法和熱處理工藝以及強韌化處理和表面強化處理對提高模具使用壽命尤為重要,同時,嚴格控制熱處理和表面強化工藝,防止熱處理缺陷,調整淬火與回火工藝參數,增加預處理、穩定化處理和回火次數,注意溫控、升溫和冷卻強度,采用新型淬火介質以及研究強韌化處理、各種表面強化處理等新工藝、新設備,都有利于模具使用壽命的提高。

            (4) 提高模具制造中的加工質量,在模具的加工過程中,常見的加工方法有機械加工、線切割加工、放電加工等。機械加工是模具加工過程中不可缺少的重要工序,它不但改變模具的外觀尺寸,而且直接影響型材的質量及模具使用壽命;線切割加工?资悄>呒庸ぶ袕V泛使用的工藝方法,它提高了加工效率和加工精度,但也帶來了一些特殊問題,如經線切割加工的模具,如不經過回火處理而直接用于生產,易產生掉渣、剝落等現象,將降低模具的使用壽命。因此對線切割后的模具進行充分回火能改善表面拉應力狀態,降低殘余應力,提高模具使用壽命。應力集中是模具斷裂的主要原因,在圖紙設計允許的范圍內,線切割絲直徑越大越好,這不僅有利于提高加工效率,也可大大改善應力的分布狀態,防止應力集中的發生;放電加工是由放電時所產生的材料汽化、熔融和加工液蒸發現象的疊加作用所進行的一種電腐蝕加工。帶來的問題是由于加熱、冷卻的熱作用和加工液的電化學作用,在加工部位形成變質層產生應變和應力,在加工液為油的情況下,因油的燃燒而分解出的碳原子向被加工面擴散、滲碳,變質層在熱應力提高的同時,因脆硬而易產生裂紋,同時構成殘余應力而依附在工件上,這將造成疲勞強度降低,加速斷裂、應力腐蝕等現象。因此在加工過程中,應盡量防止上述問題的產生,提高加工質量。

            (5) 改善工況和改進擠壓工藝條件,擠壓模的工作條件極差和環境十分惡劣,因此,改進擠壓工藝方法和工藝參數,改善工作條件與工作環境對提高模具壽命有利。所以我們在擠壓前要認真擬訂擠壓方案,選擇最佳的設備系統與坯料規格,制定最佳的擠壓工藝參數(如擠壓溫度、速度、擠壓系數和擠壓壓力等)和改善擠壓時的工作環境(如采用水冷或氮氣冷卻、充分潤滑等),減輕模具的工作負擔(如降低擠壓力,減少激冷激熱和交變載荷等),建立與健全工藝操作規程和安全使用規程。

            3   結論

            在實際生產和工作過程中,擠壓模具的使用壽命是一個綜合性的技術問題,以上介紹的五個方面只是其中的主要部分,模具的合理使用和維護以及科學的管理對延長擠壓模具的使用壽命也至關重要。




    【上一個】 槽形截面零件的沖壓模具的結構分析 【下一個】 鑄造方法選擇的原則包括哪些?

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