铝型材常见问题解析
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常见问题

哪些因素影响铝型材挤压模具的使用寿命?

挤压模具的使用寿命是指模具从投入生产到报废,这个服役期间所挤压出来的铝型总长度或总吨数,模具的使用寿命受到材料、模具结构和后期保养方法等多方面因素的影响,所以这个数值并不能一概而论统计得十分精确,任何一方面的改变都会影响模具的使用寿命。


1、材料的选择


这个材料的选择包括二个方面,一方面是指模具本身所使用的结构材质构成,另一方面是指需要挤压的材料品种:


①模具选材:铝型材挤压模具一般采用来自美国的H13热作模具钢,按照GB/T1299-2000的执行标准,是在碳工钢的基础上加入其它的合金元素制成的,其化学成分如下表:


                 (1H13模具钢的化学成分表


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



模具钢中可以通过提高碳的含量来提高它的强度,但是碳含量并不是越高越好,碳含量越高,模具钢的耐高温、强度与硬度以及耐磨性越好,但是韧性会降低,所以H13钢的含碳量在0.3-0.4%时抗拉强度是1550MPa时的塑性与韧性是最协调的。当铬的含量在5%时,H13模具钢的韧度是最高的,对于降低模具中的碳的含量和稳定其内部组织都非常重要,所以铝型材挤压模具应参照国家规定的执行标准来进行选材,另外合金钢要比碳素钢的使用寿命长。


②需要挤压的材料:挤压模具需要挤压的材料品种,是指被挤压的是钢材还是铝型材,众所周知,在诸多的金属材料中,钢材的硬度可以算是最大的,铝材、铜材的硬度要低很多,在挤压钢材时,模具所受到的摩擦力与冲击力较大,损伤程度也很高,所以挤压钢材模具要比挤压铝材模具的挤压寿命短。


铝型材货架
 


2、模具的结构设计


在设计铝型材挤压模具时,要考虑到模具的结构和外形尺寸,模具结构包括:模角α、定径带长度h和出口直径d、以及模子入口圆角r;模具的外形尺寸是指模子的外圆直径d h以及外形锥角α,外形尺寸主要由模具的强度来决定,和挤压机的吨位大小也有很大的关系。


在设计模具时要充分考虑各方面的参数带来的影响,如确定定径带的长度h时,要充分考虑它的尺寸,过长或过短都不好,定径带过长时容易增大挤压力,粘结的金属会给铝型材表面造成毛刺、划伤和波纹等外观缺陷;定径带过短时容易磨损模具,对于型材的尺寸也难以掌控,出现报废的机率会上升。为了延长模具的使用寿命,在设计时可参照模具的外形尺寸标准来进行模具结构设计,尽可能考虑到更多的参数。


3、热处理工艺


铝型材挤压模具的热处理工艺也是一个不容忽视的环节,热处理质量的好坏直接影响模具的使用寿命,为了提高模具的硬度,模具要经过淬火工序,然后还要经过多次回火,目的是为了提高模具的韧度,消除热应力,使其内部组织更加稳定。在热处理时要根据模具的型号大小来确定硬度值,挤压机大小与硬度值参数在这个范围之内才算是合格产品,如下表所示:


                   (2)铝型材挤压模具硬度值标准


模具型号

大型挤压模具(F500mm

中型挤压模具(F300-500mm

小型挤压模具(F300mm

硬度值(HRC)

45-48

47-50

48-51


根据制定的硬度值标准,铝型材挤压模具淬火后要及时回火,防止模具裂纹的产生;如果热处理后的模具达不到硬度,要及时进行退火处理,然后重新进行热处理;对于结构复杂的模具要进行多次回火,以消除模具内部应力,以提高它的力学性能和使用寿命。


4、模具的保养


铝型材挤压时的生产条件是十分恶劣的,常常要面对高温高压以及高摩擦强度,要求挤压模具具有高强度、高耐磨性与韧性,因为模具成本占挤压生产成本的1/3,铝型材生产厂家的经济效益与模具成本也是直接挂钩的,所以模具的日常维护工作就显得十分重要。


当模具在投入使用时,首先要将工作带抛光至镜面,其次要对模具进行渗氮处理,最后要对模腔进行清洁处理。氮化处理的好坏直接影响工作带的光洁度,模具型腔内的清洁卫生要做到位,防止灰尘与杂物通过模腔影响工作带,对铝型材产生表面粗糙缺陷。在氮化处理时要注意氮化的次数,一般在经过三次渗氮处理后就可以使模具的氮化层组织稳定,如果超过5次,反而会使工作带脱落,氮化层的厚度要达到0.15mm,氮化处理的频率如下图所示:


挤压模具检验合格→工作带抛光→渗氮处理→第一次氮化(挤压5-10根铝棒)→第二次氮化(挤压40-80根铝棒)→第三次氮化(挤压100-120根铝棒)→氮化层厚度达0.15mm


除了以上几个主要因素外,铝型材挤压模具的使用寿命还受到挤压机吨位大小、铝型材尺寸以及挤压温度与速度的影响,在后面的章节中会陆续为大家讲解。

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