鋁合金擠壓模具壽命影響因素

田建強

（甘肅省西北鋁加工廠,甘肅 隴西 748111）

鋁合金擠壓模具壽命影響因素

田建強

（甘肅省西北鋁加工廠,甘肅 隴西 748111）

本文論述了模具材料、熱處理、使用和管理對模具壽命的影響。

擠壓模具；使用壽命；模具材料；熱處理技術

1 引言

模具是擠壓生產中的必不可少工藝裝備，隨著鋁合金擠壓材向大型化、復雜化、精密化、多品種、多用途方向發展，對擠壓工模具提出了更高的要求。一般來說，在擠壓鋁合金制品時，模具要承受擠壓環境下的惡劣因素，使得模具的強度變低，容易產生裂紋、變形等缺陷，最后導致工模具失效、報廢，縮短了工模具使用壽命，增加了成本，因而，如何提高模具的質量、延長使用壽命和降低生產成本已成為各個廠家迫切需要解決的問題。

2 模具的失效

擠壓工模具質量的好壞，特別是使用壽命的高低，很大程度上取決于材料的選用和熱處理。據統計，因材料和模具熱處理問題造成的失效占整個失效的60%左右。

裂紋、磨損、塑性變形是鋁合金擠壓模具失效的主要原因，而裂紋造成模具失效的危害相比其他兩種要大的多。

2.1 裂紋

無論是空心還是實心型材模具，在模子模孔的角部都會產生裂紋，并會沿著徑向擴展，裂紋擴展到一定的程度，將嚴重削弱模具的承載能力而引起斷裂。造成模具產生裂紋有模具設計、模具材料、加工工藝等諸多因素，如圖1。

圖1

2.2 磨損

一旦模具本身的工作帶光潔度達不到要求，加之鋁料在高溫高壓下經過模孔，產生摩擦，就會產生磨損，它產生的模具失效形式主要是壓坑、麻面、擦傷和尺寸超差等。

2.3 變形

模具在使用中如果出現型材中心與模具中心偏心、模孔達不到垂直度或平行度要求，使擠壓出來的制品出現尺寸或形狀發生變化等現象，就是變形失效。

3 擠壓模具材料的選擇

擠壓模具要有熱穩定性、熱強性、熱耐磨性和熱疲勞強度等性能要求才能滿足其惡劣的工作環境。

因擠壓模具的工作條件差，故選擇模具鋼非常嚴格，一般模具鋼要有適應擠壓環境所必需的性能如高強度、硬度、高的耐熱性等等。還要結合實際條件選擇材料，不能盲目的看價格高低。選擇的模具鋼要滿足工模具設計的技術要求，要求鍛造的必須鍛造，否則，加工的模具達不到設計者初期要求。

4 模具設計要合理

擠壓模具設計是否合理將直接影響模具的使用壽命、產品的表面質量等因素。無論是型材模具，還是棒材模具，在模具設計時都要遵循一定的原則。因此，要使模具設計的合理，應著重做好以下幾方面的工作。

（1）型材模具比較復雜，在設計模具時因為模孔的尖角容易產生應力集中，因此，要考慮模子的強度，避免模孔間距和模孔邊緣距離太小。

（2）實心型材由于形狀比較復雜、大多型材存在不對稱性或型材各處的壁厚相差很大，往往由于模孔離擠壓筒中心的距離不同，金屬流出模孔時的速度有差異而造成型材的扭擰、波浪、彎曲及裂紋等廢品，因此在模具設計時應考慮將金屬難以流動型材壁薄的部分靠近模子中心，而壁厚的部分靠近模子邊緣，如圖2。

圖2

設計模具的模孔尺寸時我們考慮不同鋁合金的性質和模具材料的冷收縮率，不同的鋁合金，它的收縮率各不相同，在設計模子時，也應該根據不同合金來確定模孔的尺寸。

為了對延長模具使用壽命，定徑帶的長度也要設計的得當。定徑帶長度過短，制品尺寸就不能保證在很穩定的范圍，而且容易產生波紋、橢圓等廢品，同時，模具在擠壓制品時所承受的擠壓力相當大，定徑帶也容易磨損或被壓塌，會大大降低模具的使用壽命；但也不能過長，過長會增大與金屬的摩擦，定徑帶易粘金屬，如果定徑帶表面光潔度達不到要求，制品表面出現劃傷、毛刺、麻面、波浪等缺陷的幾率就會大大增加。

5 提高模具的熱處理質量與表面處理

擠壓工模具質量的好壞，使用壽命的長短，熱處理的質量起很大的作用。近年來，為了不斷提高模具的質量、壽命，廣泛采用先進的真空爐加熱技術，其優點是：模具受熱均勻，熱處理變形只是常規熱處理變形的1/5～1/3，抑制了表面氧化脫碳程度，模具表面清潔，提高了耐磨性和抗疲勞強度。

模具因為在加工過程中會產生加工缺陷，我們一般通過熱處理來消除，是模具壽命大大增加，比如在尖角、拐點等處會產生過高應力或裂紋，必須要經過熱處理來保護。

模具要在使用前進行表面氮化處理，使表面達到足夠的硬度、耐磨性、抗黏附性、耐疲勞性及抗腐蝕性等，而且能減少工模具的模孔磨損而模具的心部仍保持足夠的韌性。

6 工作條件與擠壓工藝

要按照制定的擠壓操作規程來擠壓產品；擠壓工藝參數，如擠壓力，擠壓溫度、擠壓速度等要進行優化，嚴格控制擠壓設備中心。改善惡劣的擠壓環境，以減輕工模具的工作負荷，若出現質量事故，應及時分析事故原因和模具失效原因，采取有效措施提高模具的使用壽命。

7 使用管理

模具的合理使用和及時正確的修理，以及對模具科學規范的管理也是提高模具使用壽命的必要措施。任何工模具都有管理、使用、維修的合理規定，一套合理的工模具使用管理規范，才能保證企業在工模具方面創造效益。

8 結束語

綜上所述，影響擠壓模具壽命的因素是多種多樣的，我們在平時的工作中應總結經驗，努力使工模具的消耗降到最低。

[1]趙云路,劉靜安.鋁型材工模具設計與生產工藝優化[M].西南鋁信息中心出版,1998（10）.