鋁擠壓模的失效形式及提高壽命的途徑

　?。ǎ保┠p失效，鋁型材在擠壓過程中是通過沒有潤(rùn)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(dòng)，從而產(chǎn)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(shí)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(fā)生變化而不能使用，也視為磨損失效，其表現(xiàn)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(guān)，如模具材料和被加工坯料的化學(xué)成分及機(jī)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(guān)系。鋁擠壓模具的磨損主要是熱磨損，熱磨損是摩擦?xí)r，金屬表面因溫度升高而軟化和模具型腔表面發(fā)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(fù)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(yán)重。
　?。ǎ玻╅_裂失效，在實(shí)際生產(chǎn)中裂紋分布在模具的某些部位，它經(jīng)過一定的服役期，萌生細(xì)小的裂紋，并逐漸向縱深擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展到一定尺寸后，將嚴(yán)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(shí)已經(jīng)產(chǎn)生微裂紋，使模具在服役中容易擴(kuò)展從而發(fā)生早期裂紋。失效原因在設(shè)計(jì)方面主要是模具強(qiáng)度設(shè)計(jì)及過渡處圓角半徑的選擇；制造方面主要是材質(zhì)的預(yù)檢和加工時(shí)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(zhì)量的影響。在使用中主要注意模具預(yù)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(dòng)的控制。
　　（３）變形失效，變形失效就是模具在使用中出現(xiàn)懸臂偏心、下陷，分流模上模在使用中出現(xiàn)的舌頭偏心及下模出現(xiàn)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(qiáng)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(fā)揮模具鋼的強(qiáng)韌性；或分流模設(shè)計(jì)不當(dāng)，使流速不均，造成對(duì)舌頭的側(cè)向力不均而產(chǎn)生偏心；還有就是分流模雖設(shè)計(jì)正確，但加工制造水平不高，使進(jìn)入各分流孔的流速不均，造成側(cè)向力不同而導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)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(nèi)在因素的影響外，還有擠壓工藝與使用條件、模具維護(hù)與修理、擠壓產(chǎn)品材料特性與形狀、規(guī)格以及模具科學(xué)故的管理等外在因素有關(guān)，同時(shí)，影響的因素不是單一的，而是一個(gè)復(fù)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?cè)谌绾翁岣咪X擠壓模壽命的時(shí)候有了思路和方法，筆者認(rèn)為要提高模具壽命主要從以下幾方面下功夫：
　?。ǎ保┖侠碓O(shè)計(jì)模具，模具設(shè)計(jì)的合理得當(dāng)，是延長(zhǎng)其使用壽命的重要環(huán)節(jié)。正確設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證在正常的使用條件下沒有產(chǎn)生沖擊破裂和應(yīng)力集中的可能，因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)盡量使各部分受力均勻，注意避免尖角、內(nèi)凹角、壁厚差懸殊、扁寬薄壁截面等，以免產(chǎn)生過大的應(yīng)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(shí)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有利于模具的互換、保管和維修。總的說來，合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠的強(qiáng)度較核，還有不斷革新模具設(shè)計(jì)理論和方法，采用電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等是改進(jìn)擠壓模具設(shè)計(jì)和提高使用壽命的主要途徑。
　?。ǎ玻┠＞卟牧系暮侠磉x擇，擠壓模具是在高溫高壓下作業(yè)，并承受周期載荷的作用，工作條件和環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)模具鋼的性能要求相當(dāng)高，制造模具的材料應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。目前國(guó)內(nèi)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(qiáng)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(yán)重，新型鋼種４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１Ｈ１３鋼具有良好的淬透性、熱強(qiáng)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(kuò)展性好，能改善擠壓型材的表面粗[pagebreak]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(shí)能生成豐富穩(wěn)定的氮化物并彌散分布等突出特點(diǎn)，因此逐漸取代了Ｃｒ２Ｗ８Ｖ鋼，成為擠壓模具的首選材料，實(shí)踐數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)模具用材。當(dāng)然模具材料的選擇也是一個(gè)很復(fù)雜的問題，涉及面很廣，只有將研制新材料、提高材料本身質(zhì)量與研究新型熱處理工藝和表面強(qiáng)化處理工藝有機(jī)結(jié)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(zhì)量，擠壓模具的使用壽命很大程度上取決于熱處理質(zhì)量，因此，先進(jìn)的熱處理方法和熱處理工藝以及強(qiáng)韌化處理和表面強(qiáng)化處理對(duì)提高模具使用壽命尤為重要，同時(shí)，嚴(yán)格控制熱處理和表面強(qiáng)化工藝，防止熱處理缺陷，調(diào)整淬火與回火工藝參數(shù)，增加預(yù)處理、穩(wěn)定化處理和回火次數(shù)，注意溫控、升溫和冷卻強(qiáng)度，采用新型淬火介質(zhì)以及研究強(qiáng)韌化處理、各種表面強(qiáng)化處理等新工藝、新設(shè)備，都有利于模具使用壽命的提高。
　?。ǎ矗┨岣吣＞咧圃熘械募庸べ|(zhì)量，在模具的加工過程中，常見的加工方法有機(jī)械加工、線切割加工、放電加工等。機(jī)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(zhì)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(jīng)線切割加工的模具，如不經(jīng)過回火處理而直接用于生產(chǎn)，易產(chǎn)生掉渣、剝落等現(xiàn)象，將降低模具的使用壽命。因此對(duì)線切割后的模具進(jìn)行充分回火能改善表面拉應(yīng)力狀態(tài)，降低殘余應(yīng)力，提高模具使用壽命。應(yīng)力集中是模具斷裂的主要原因，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，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(yīng)力的分布狀態(tài)，防止應(yīng)力集中的發(fā)生；放電加工是由放電時(shí)所產(chǎn)生的材料汽化、熔融和加工液蒸發(fā)現(xiàn)象的疊加作用所進(jìn)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(xué)作用，在加工部位形成變質(zhì)層產(chǎn)生應(yīng)變和應(yīng)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(kuò)散、滲碳，變質(zhì)層在熱應(yīng)力提高的同時(shí)，因脆硬而易產(chǎn)生裂紋，同時(shí)構(gòu)成殘余應(yīng)力而依附在工件上，這將造成疲勞強(qiáng)度降低，加速斷裂、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象。因此在加工過程中，應(yīng)盡量防止上述問題的產(chǎn)生，提高加工質(zhì)量。
　?。ǎ担└纳乒r和改進(jìn)擠壓工藝條件，擠壓模的工作條件極差和環(huán)境十分惡劣，因此，改進(jìn)擠壓工藝方法和工藝參數(shù)，改善工作條件與工作環(huán)境對(duì)提高模具壽命有利。所以我們?cè)跀D壓前要認(rèn)真擬訂擠壓方案，選擇最佳的設(shè)備系統(tǒng)與坯料規(guī)格，制定最佳的擠壓工藝參數(shù)（如擠壓溫度、速度、擠壓系數(shù)和擠壓壓力等）和改善擠壓時(shí)的工作環(huán)境（如采用水冷或氮?dú)饫鋮s、充分潤(rùn)滑等），減輕模具的工作負(fù)擔(dān)（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(guī)程和安全使用規(guī)程。
　　3、結(jié)論
　　在實(shí)際生產(chǎn)和工作過程中，擠壓模具的使用壽命是一個(gè)綜合性的技術(shù)問題，以上介紹的五個(gè)方面只是其中的主要部分，模具的合理使用和維護(hù)以及科學(xué)的管理對(duì)延長(zhǎng)擠壓模具的使用壽命也至關(guān)重要。