在鋁型材生產企業中,模具擠出生產成本約占35%。模具的好壞以及模具能否合理使用和維護,直接決定了企業能否正常、合格地生產型材。擠出模在型材擠出生產中條件非常差,既要在高溫、高壓下承受劇烈的摩擦、磨損,又要承受周期性的載荷。這就要求模具具有高的熱穩定性、熱疲勞、熱耐磨性和足夠的韌性。為滿足上述要求,目前廣泛采用國內優質4Cr5MoSiV1 (US級H13)合金鋼,并采用真空熱處理淬火等方式生產模具,以滿足鋁型材的生產要求。
然而,實際生產中,仍有一些模具擠壓未能達到預定的輸出,嚴重的甚至擠不到20棒或小于2倍的機器上提前報廢,導致昂貴的模具鋼模具的使用遠遠無法實現其效益。這種現象在國內許多鋁型材生產企業中目前普遍存在。原因需要從以下幾個方面著手。
首先,流水線鋁型材型材本身就在不斷的變化,而鋁型材擠壓行業的發展到今天,鋁型材具有重量輕、強度好等重要優點,很多行業都用鋁型材代替了原有的材料。由于型材的特殊零件模具由于型材的特殊截面,設計和生產比較困難。如果仍采用傳統的擠出方法往往難以達到額定模具的生產,必須采用特殊的工藝,并嚴格控制生產工藝參數,才能正常生產。而有些模具由于特殊截面的型材或模具本身的質量,導致模具無法壓縮到額定產量,這就要求銷售人員在訂貨時與技術部和模具廠充分溝通。同時模具設計部需要不斷優化模具設計工藝,提高模具制造精度,提高模具質量。
其次,選擇合適的擠壓模型進行生產。在擠壓生產之前,應充分計算剖面圖,根據剖面圖的復雜性,壁厚和擠壓系數λ來確定擠出機噸位的大小。一般來說,λ> 7 - 10。當λ> 8-45,模具壽命長,生產過程更加順利。產品結構越復雜,越容易引起模具零件的剛性不夠,模具型腔內的金屬流動就難以變得均勻,并伴有局部應力集中。型材生產時容易堵塞模具和鏜孔或形成扭波,模具容易發生彈性變形,嚴重的塑性變形會直接使模具報廢。
三是合理選擇鋼坯和加熱溫度。擠壓坯料的合金成分應嚴格控制。目前,一般企業要求鋼錠的晶粒尺寸達到一級,以增強塑性,減少異性。當毛孔的錠,松散的組織或中央裂,氣體的突然釋放在擠壓類似于“爆破”,使模具的一部分工作突然甩負荷和負荷,形成局部沖擊載荷,模具的影響大。有條件的企業可在鋼錠上均勻化,550 ~ 570C保溫8小時后強制冷卻,擠出壓力可降低7-10%,擠出速度可提高15%左右。
四是優化擠出工藝。為了科學地延長模具的使用壽命,模具生產的合理使用是一個不容忽視的方面。由于擠壓模具的工作條件極其惡劣,在擠壓生產中必須采取合理的措施,保證模具的組織性能。
(1)采取合適的擠出速度。在擠出過程中,當擠出速度過快時,就會造成金屬流動難以均勻,鋁型材金屬流動與模具型腔壁面摩擦造成的摩擦產生磨損,模具溫度實際上更高等等。如果此時金屬變形產生的余熱不能及時帶走,模具可能會因為局部過熱而失效。如果擠出速度合適,可以避免上述不良后果的發生,擠出速度一般應控制在25mm / s或以下。
(2)擠出溫度的合理選擇。擠出溫度由模具加熱溫度、面粉溫度和鋁型材棒溫度決定。鋁型材棒材溫度過低容易導致擠壓壓力增大或產生鏜孔現象,模具容易發生局部微彈性變形,或在應力集中的部位造成模具裂紋提前報廢。