延長擠壓模具壽命的途徑
為了更好地改善鋁擠壓模具的質(zhì)量和提高其使用壽命谦秧,本文從模具材料的選擇适固、熱處理工藝月锅、模具的優(yōu)化設(shè)計與模具的科學(xué)使用四個方面作了深入淺出的剖析哈讯,并有針對性地給出了切實可行的對策透劈。
1、 模具材料的影響: 擠壓模具是在高溫高壓環(huán)境下作業(yè)奇颠,并要承受周期載荷的作用败去,因此對模具鋼的性能要求相當(dāng)高,一般制造模具的材料應(yīng)具有較高的熱穩(wěn)定性大刊、熱疲勞性为迈、熱耐磨性和足夠的韌性。前些年我們常采用3Cr2W8V鋼制造模具缺菌,但它的韌性低葫辐,抗疲勞強度不好,即使采用高溫淬火等工藝處理措施亦不能滿足要求伴郁,模具的早期失效十分嚴重耿战,近年來已被4Cr5MoSiV鋼取代。與3Cr2W8V鋼相比焊傅,4Cr5MoSiV鋼具有以下兩個突出特點:一有良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力;Cr剂陡、Mo元素,氮化處理時能生成豐富穩(wěn)定的氮化物并彌散分布狐胎。因此就延長模具使用壽命而言鸭栖,選用4Cr5MoSi V鋼加工模具還是比較合適的楣苇。統(tǒng)計數(shù)字表明,用4Cr5MoSiV鋼和3Cr2W8V鋼制造同種模具忽浓,前者的使用壽命是后者的2~4倍绿凄。
2、 熱處理工藝的影響: 要延長模具的使用壽命矮憔,熱處理工藝的優(yōu)化與否甚為重要蔓踩,影響熱處理質(zhì)量的主要因素有加熱速度、淬火溫度遭绝、冷卻速度和回火溫度等紧慧。經(jīng)過分析與實踐,下列熱處理工藝適合一般企業(yè)零硫,能滿足4Cr5MoSiV鋼在高溫下的機械性能要求盯窜。 (1)、預(yù)熱版鳞。溫度600 ~ 630℃剧灰,保溫時間1.5~2h(視模具大小而定),然后升溫到830~850℃程腹,保溫1.5~2h,此工藝過程為淬火前的預(yù)處理儒拂,它能合理調(diào)整工件內(nèi)部的微觀缺陷寸潦,為淬火準備必要的條件。 (2)社痛、淬火见转。在預(yù)處理的基礎(chǔ)上,把加熱溫度升到1040~1080℃蒜哀,保溫2~2.5h出爐油淬斩箫,待工件溫度降到130℃左右從油中取出空冷。(3)撵儿、回火乘客。淬火后工件內(nèi)部有較大的內(nèi)應(yīng)力,必須及時對工件進行回火淀歇,以消除淬火時產(chǎn)生的應(yīng)力易核。為了避免工件開裂,回火前也應(yīng)加熱均勻浪默,具體方法為工件加熱到380~400℃保溫1h牡直,再緩慢升溫到580~600℃進行一次回火,保溫時間為2h薛淆,然后出爐空冷至常溫后進行二次回火甜芭,回火溫度為560~580℃匿贴,保溫時間為2h,隨后出爐空冷霸臂。 針對上述熱處理工藝刚哼,需要補充說明的是:由于4Cr5MoSiV鋼對淬火溫度很敏感,且在高溫下的淬火性能優(yōu)良誓梦,所以應(yīng)對其實行高溫淬火丹残。
3、 模具設(shè)計方案的影響 :模具設(shè)計的合理與否是延長其使用壽命的重要環(huán)節(jié)夯饲。擠壓鋁型材一般存在斷面不對稱和壁厚不相等現(xiàn)象搬体,在設(shè)計模具時應(yīng)給予重視,既要考慮某庞辏孔位置的排列垮川,又要結(jié)合具體情況,通過改變拇鞑罚孔工作帶的高度來改善金屬的流動性逾条。下面就模具設(shè)計中存在的一般問題略作分析: (1)、對于壁厚不等的型材應(yīng)采用不等長工作帶的設(shè)計方法投剥。保證金屬流動的均勻性师脂。 (2)、適當(dāng)調(diào)整過渡圓角的半徑和工作帶長度江锨,可以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象吃警。 (3)、淖挠孔尺寸的確定應(yīng)綜合考慮型材性質(zhì)和模具材料的收縮率酌心。對于6063鋁合金和常用模具鋼4Cr5MoSiV,設(shè)計時奶敉悖孔的收縮率應(yīng)取1.01%~1.09%(可根據(jù)陌踩孔尺寸適當(dāng)選取)。 (4)氓英、根據(jù)延伸系數(shù)確定暮蠲悖孔數(shù)目。恼叮孔數(shù)目直接影響到延伸系數(shù)的大小躯饿,擠壓比過大會使擠壓力超過正常值而損壞模具,過小則會使擠壓制品的機械性能下降缚宜,一般擠壓系數(shù)(延伸系數(shù))宜在10~50犯弯。 (5)、合理布置男腿Γ孔位置意澡。在設(shè)計時不宜將年纪郑孔布置得過于靠近模具邊緣,否則將會降低模具強度蒜丙,導(dǎo)致死區(qū)金屬參與流動而影響制品表面質(zhì)量因饥。
4、 模具使用方面的影響 :要延長模具壽命溯童,科學(xué)地使用模具也是不容忽視的一個方面请立。由于模具的工作環(huán)境極為惡劣(高溫高壓),生產(chǎn)中要采取一定的措施來確保它的組織性能求馋。以下列出了要注意的3個重要方面: (1)捐憔、采用適宜的擠壓速度。在擠壓過程中迫筑,當(dāng)擠壓速度過快時宪赶,會造成金屬流動不均勻,模具溫度較高等現(xiàn)象脯燃,如果此時金屬變形產(chǎn)生的余熱不能及時帶走搂妻,模具就可能因局部過熱而失效,當(dāng)擠壓速度較適宜時辕棚,就避免了上述不良后果的發(fā)生欲主,擠壓速度一般應(yīng)控制在25mm/s以下。 (2)坟募、采用由低到高再到低的使用強度岛蚤。模具剛進入服役期時,組織性能還處在浮動階段懈糯,此期間應(yīng)采用低強度的作業(yè)方案,以使模具向平穩(wěn)期過渡单雾。模具使用中期赚哗,可適當(dāng)提高使用強度,因為此時模具的綜合性能處在最佳狀態(tài)乐慌。到模具使用的后期妈唯,其內(nèi)部組織已部分惡化,熱疲勞強度也較低飘含,此時應(yīng)適當(dāng)降低模具的使用強度燃悍,以免在使用中出現(xiàn)不測。(3)鼓笨、使用前期對模具進行滲氮處理箭瘫。滲氮處理能使模具在保持足夠韌性的情況下大大提高其表面硬度,以減少模具使用時的熱磨損锰胀,但表面滲氮并不是一次性就能完成的猩吕,在模具服役期間應(yīng)對之進行3~4次反復(fù)滲氮處理艺崔,一般要使?jié)B氮層厚度達到0.15~0.20mm。
5脸掘、 結(jié)束語: 擠壓模具的使用壽命是一個綜合性的技術(shù)問題藕壹,以上介紹的四個方面只是其中的部分,要全面理解模具使用壽命的含義纷臊,在模具的加工制造中選擇最佳工藝和模具使用后及時修正椿访,對延長模具壽命也至關(guān)重要。
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