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    延長(zhǎng)擠壓模具的使用壽命一直是鋁加工企業(yè)十分關(guān)注的問(wèn)題，模具壽命的長(zhǎng)短直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品成本，采取哪些得力措施來(lái)延長(zhǎng)模具的使用壽命，不少企業(yè)都有自己的獨(dú)到之處。為了更好地改善鋁擠壓模具的質(zhì)量和提高其使用壽命，本文從模具的材質(zhì)選擇、模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)、熱處理工藝的選擇與模具的科學(xué)使用四個(gè)方面作了剖析，并有針對(duì)性地提出切實(shí)可行的對(duì)策。

    2.1 模具材料性能的影響

    擠壓模具是在高溫高壓下作業(yè)，并承受周期載荷的作用，因此對(duì)模具鋼的性能要求相當(dāng)高，一般制造模具的材料應(yīng)具有熱穩(wěn)定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。前些年國(guó)內(nèi)常采用3Cr2W8V鋼制造模具，但它的韌性低，抗疲勞強(qiáng)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，模具的早期失效十分嚴(yán)重，近年來(lái)已被優(yōu)質(zhì)模具鋼4Cr5MoSiV1(H13鋼，其化學(xué)成分見(jiàn)表1)所取代，與3Cr2W8V鋼相比，4Cr5MoSiV1鋼具有兩個(gè)突出特點(diǎn):一是有良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力；.二是組織中含有較多的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。所以，就延長(zhǎng)模具的使用壽命而言，選用H13鋼加工模具還是比較合適的。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明:用H13鋼和3Cr2W8V鋼制造同種模具，前者的使用壽命是后者的3~5倍。

表1 4Cr5MoSiV1的化學(xué)成分

    2.2 模具設(shè)計(jì)方案的影響

    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)。擠壓鋁型材一般存在斷面不對(duì)稱(chēng)和壁厚不相等現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)給予重視，既要考慮?？孜恢玫呐帕?，又要結(jié)合具體情況，通過(guò)改變?？坠ぷ鲙У母叨葋?lái)改善金屬的流動(dòng)性。下面就模具設(shè)計(jì)存在的一般問(wèn)題略作分析：

    (1) 對(duì)于壁厚不相等的型材，采用不等長(zhǎng)工作帶的方法設(shè)計(jì)。見(jiàn)圖1的丁字型材，通常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h1/h2=b1/b2來(lái)確定工作帶的高度。

    式中 h1、h2----表示截面處的相應(yīng)工作帶高度；
         b1、b2----表示截面處的相應(yīng)型材厚度。

    因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)更能保證金屬流動(dòng)的均勻性。

圖1 壁厚不相等的丁字型材

    (2) 適當(dāng)調(diào)整過(guò)渡圓角的半徑和工作帶長(zhǎng)度，以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。見(jiàn)圖1,A處過(guò)渡圓角流動(dòng)阻力較大，金屬不易充滿，此處工作帶的設(shè)計(jì)應(yīng)稍小于正常值，而B(niǎo)處過(guò)渡圓角的流動(dòng)阻力就較小，金屬易充滿，對(duì)應(yīng)的工作帶長(zhǎng)度應(yīng)略大于正常值。

    (3) ?？壮叽绲拇_定應(yīng)綜合考慮型材性質(zhì)和模具材料的收縮率，對(duì)于6063鋁合金與常用模具鋼4Cr5MoSiV1，設(shè)計(jì)時(shí)模孔的收縮率應(yīng)取1.01%-1.09%(可根據(jù)?？壮叽绲拇笮∵m當(dāng)選取)。

    (4) 根據(jù)延伸系數(shù)確定?？讛?shù)目。?？讛?shù)目直接影響到延伸系數(shù)的大小，擠壓比過(guò)大會(huì)使擠壓力超過(guò)正常值而損壞模具，過(guò)小則會(huì)使擠壓制品的機(jī)械性能下降，一般擠壓系數(shù)(延伸系數(shù))宜在10-50之間。

    (5) 合理布置?？孜恢?。在設(shè)計(jì)時(shí)不宜將?？撞贾玫眠^(guò)于靠近邊緣，否則將會(huì)降低模具強(qiáng)度，導(dǎo)致死區(qū)金屬參與流動(dòng)而影響制品表面質(zhì)量。擠壓三角型材時(shí)，圖2的模孔布置就比較適宜。

圖2 角型材模孔布置圖

    2.3 熱處理工藝的影響

    要延長(zhǎng)模具的使用壽命，熱處理工藝的恰當(dāng)與否甚為重要，影響熱處理質(zhì)量的主要因素有加熱速度、淬火溫度、淬火速度和回火溫度等。經(jīng)過(guò)分析與實(shí)踐，下列熱處理工藝適合一般企業(yè)，能滿足4Cr5MoSiV1鋼在高溫下的機(jī)械性能要求(見(jiàn)圖3)。

圖3 4Cr5MoSiV1鋼的熱處理工藝示意圖

    (1) 預(yù)熱:溫度為600-630℃，保溫時(shí)間為1.5-2.Oh(視模具大小而定)，然后升溫到830~850℃，保溫1.5-2.Oh。此工藝過(guò)程為淬火前的預(yù)處理，它能合理調(diào)整工件內(nèi)部的微觀缺陷，為淬火準(zhǔn)備必要的條件。

    (2) 淬火:在預(yù)處理的基礎(chǔ)上，把加熱溫度升高到1040-1080℃，保溫2-2.5h出爐油淬，待工件溫度降<