提高挤压模具寿命的方法东北轻合金加工厂王孙纹【摘要】简要介绍了几种典型的铝合金挤压产品。 通过应用不同类型的模具结构型式和模具处理的先进工艺技术，来阐述提高产品质量和模具使用寿 命的方法。关键词保护模，宽展模，整体式分流模，导流保护式分流模１前言在挤压生产的诸因素 中模具是一项关键因“素，生产实践证明，没有高质量模具作保证，挤压生产就无法正常进行。所 以，学习国内外先进模具技术，总结经验，不断改进、创新，以适应不同类型产品生产需要，不断 应用新技术，提高产品质量、生产效率和模具寿命，才能降低生产成本，创造更好的经济效益。２ 产品更新、模具创新、延长寿命为适应市场需求，就得不断开发新的产品。目前就铝及其合金挤压 产品发展趋势来看，向着截面形状复杂化、壁薄轻量化、外形微形化或大型化、尺寸形位精密化的 方向发展。相应对模具质量提出了更高的要求，只有不断改进、创新模具结构形式，才能满足不同 类型产品的生产需要，才能提高产品质量和模具寿命，下面举以几个方面实例说明。２·１保护模 它是分流模的一种结构型式，是在普通分流模的上模前面外加一个保护板’‘’，它与上模相联接 的面带有应力消减间隙，生产中它改善了上模受力状态，提高模具强度，减少模具变形或断裂，提 高了产品质量和模具寿命·所以这种模也称保护式分流模。该技术８０年代初首先应用于喷灌管生 产，即大直径铝合金薄壁管（如公１２５ｍｍＸ２·ｓｍｍ，ＬＤＺ）。因产量大，用双动挤压机 生产满足不了需要，故改革生产工艺，应用分流模生产。但出现模具早期断裂失效，寿命短，有的 挤几个料模桥就断裂报废。为此研究应用保护模（见图１），每块模寿命由亚．３ｔ增到１４ｔ多 ，模平均寿命提高１０多倍，获得显著效益。后来，对外形尺寸大、形状复杂产品的模具设计均采 用该技术，如自动线、提升机立柱等型材生产，均获较佳效果。图１保护模２．２整体式分流模它 是分流模的一种特殊结构型式「’‘，没有像普通分流模那样的下模，而是上、下模联成一个整体 ，故也称为整体式分流模。它由分流套、整体分流模及分流模座组成（见图２）。在整体分流模上 加工模孔及焊合室，而分流腔由分流套与整体分流模组装而成，有的分流腔也可加工在整体模上。 此类模具适用于半空心型材生产。它可大大改善型材悬臂处王孙纹——哈尔滨东北轻合金加为厂高 级工程师（邮编：１５００６０）受力状态，提高模具强度，也大大提高模具寿命。我厂应用此技 术生产了几种半空心型材产品，取得较好效果，但此类模具制造难度大些，从而也限制实际应用范 围。２·３导流保护模它也是分流模的一种结构型式［’：，由上、下模组成，也有焊合室。利用 模桥保护型材的悬臂，防止金属流动过快，改变焊合室深浅，来调整变形金属流动速度，故此类模 也称为导流保护式分流模（见图３）。它适用于半空心型材生产，尤其适用于外形尺寸大、断面形 状复杂，壁厚相差悬殊、舌型比大的半空心型材（如大型散热器型材）。此类型材，如果采用普通 平模结构·无论采取什么措施，也难以调整金属流动速度趋于均匀，制品质量也难保证，而且模具 悬壁处强度不足，极易断裂损坏。我厂应用此类模具结构，解决了大型散热器（Ｄｏ９２５～Ｄｏ ９２６）型材生产问题。把型材中心部位最大壁厚处置于十字桥中心下，壁薄处置于分流腔处．调 整由于壁厚相差悬殊而造成的很大流速差·均衡型孔各处流速·同时使型材悬臂的最大处置于十字 桥下面，改善模具悬臂处受力状态·从而保证了模具强度，提高了模具寿命·为用户提供了１００ 多吨优质产品，并取代了进口。２·４·宽展模它是导流模的一种结构型式，是在平面模的前面加 一个宽展的腔室（见图４），它适用于挤压宽高比大的壁板型材或外接圆直径大（有的等于甚至大 于挤压简直径）的型材．由于宽展模可以做成与模孔形状相近的导流孔．所以变形金属流动均匀． 可实现半连续或连续挤压，保证制品质量，提高模具质量和寿命。现在，对型材宽度等于或大于挤 压简直径９０％的均设计成宽展模，生产中都取得较好的效果。２·５多模孔分流模由于受挤压机 设备和挤压筒规格的条件限制，当仅一台机及仅配一种规格筒任时．为适应各种薄壁小管及形状复 杂，尺寸精度要求严格的微型空心型材生产，不得不采用多模孔工艺，但多模孔分流模生产中出现 的最大难题是壁厚偏的问题，许多设计者从模具结构，制造装配方面也想过各种办法，力图解决此 难题，但均未得到满意结果。我们在生产某制品时从偶然发现中得到启示，并把该发现转用和移植 到多模孔分流模生产薄壁小管图２整体分流模图３导流保护模图４宽展模材上，如公１１ｍｍＸＩ ．ｏｍｍ的小管材，减少了壁厚偏的问题（见图５），通过生产实践，效果令人满意。图５多模孔 分流模３延长模具寿命的其他因素众所周知，模具寿命是受诸方面因素影响和制约的，为提高模具 寿命，采用电子计算机进行辅助设计和辅助加工（ＣＡＤ／ＣＡＭ）是我们模具工业的发展方向， 但目前在不具备条件的情况下，在重视模具设计改进、创新的同时，还必须重视模具材料的研究选 择，模具制造、热处理及表面处理应用先进技术、工艺及装备，模具使用中应用先进的合理工艺和 科学的管理方法，合理地使用与维护，严格生产过程的质量控制，对提高模具寿命也起着更为重要 的作用。３·ｌ选择性能更优的模具材料由于铝合金挤压模具所处工作条件恶劣，在挤压生产中一 个重要实际问题是模具寿命短、消耗大，一般占生成本的３％～１０％左右，为延长模具寿命，选 择性能更优的材料也是重要一环，要求模具材料有更好的高温·强度、耐磨性、耐蚀性、韧性和抗 热疲劳、抗回火稳定性。４Ｃｒ５ＭｏｓｉＶＩ钢（Ｈ１３）的推广应用，取得了显著经济效益， 模具寿命提高２～３倍。据介绍，目前国外已研究出性能更优的模具钢，如日本的ＡＥ３１钢［‘ ：，德国的ＱＲ０８０钢，寿命比Ｈ１３钢又提高一倍。３．２应用先进模具热处理及表面处理技 术（ｌ）模具钢强韧化处理。模具钢强韧化处理，大幅度提高断裂韧性，也提高了型腔表面强度、 红硬性、耐磨性及抗疲劳性，所以改善了钢的组织和性能，使工模具寿命可提高２～３倍。（２） 等离子化学气相沉积法（ＰＶＣＤ法）表面强化技术。由北京航空航天大学开发的这项模具强化技 术，已申请国家发明专利，应用热挤压模具，可提高模具寿命一倍以上。（３）电火花表面强化处 理。该法利用火花放电时释放的能量，将一种导电材料熔渗到工件表面，构成合金化表面强化层， 达到改善表面层性能之目的，提高耐磨、耐蚀、耐热等性能，可提高模具寿命一倍以上。目前在模 具修理时，多用此法，达到延长模具寿命的目的。（４）稀土软氨化表面处理。该法是哈尔滨工业 大学向我厂转让的“稀土催渗”的一项专利技术，它与普通气体氮化相比，具有渗速提高２０％， 表面硬度提高ＨＶ１００～２００，白亮层致密，减少脆性；增加了耐磨性、抗蚀性，从而使模具 寿命提高了５０％以上。３．３严格Ｈ模具设计、制造和使用全过程的质量控制按ＩＳＯ９０００ 系列标准，更侧重质量控制，强调管理，把管理职责作为第一要素。所以，严格工模具从设计、制 造到使用过程中质量控制，显得更为重要，只有这样，才能真正保证工模具质量，才能达到大幅度 提高工模具寿命之目的。参考文献｜｜１藏学府，轻合金加工技术，１９８２，Ｎｏ．３～４，８ ０．２内部交流，挤压工艺、设备、工具，１９８１，３３４．３刘静安，轻合金挤压工具与模具 （下册），１９９４，１１１．提高挤压模具寿命的方法@王孙纹$东北轻合金加工厂保护模，宽 展模，整体式分流模，导流保护式分流模简要介绍了几种典型的铝合金挤压产品。通过应用不同类 型的模具结构型式和模具处理的先进工艺技术，来阐述提高产品质量和模具使用寿命的方法。１藏 学府，轻合金加工技术，１９８２，Ｎｏ．３～４，８０．２内部交流，挤压工艺、设备、工具， １９８１，３３４．３刘静安，轻合金挤压工具与模具（下册），１９９４，１１１．改进、创新 的同时，还必须重视模具材料的研究选择，模具制造、热处理及表面处理应用先进技术、工艺及装 备，模具使用中应用先进的合理工艺和科学的管理方法，合理地使用与维护，严格生产过程的质量 控制，对提高模具寿命也起着更为重要的作用。３·ｌ选择性能更优的模具材料由于铝合金挤压模 具所处工作条件恶劣，在挤压生产中一个重要实际问题是模具寿命短、消耗大，一般占生成本的３ ％～１０％左右，为延长模具寿命，选择性能更优的材料也是重要一环，要求模具材料有更好的高 温·强度、耐磨性、耐蚀性、韧性和抗热疲劳、抗回火稳定性。４Ｃｒ５ＭｏｓｉＶＩ钢（Ｈ１３ ）的推广应用，取得了显著经济效益，模具寿命提高２～３倍。据介绍，目前国外已研究出性能更 优的模具钢，如日本的ＡＥ３１钢［‘：，德国的ＱＲ０８０钢，寿命比Ｈ１３钢又提高一倍。３ ．２应用先进模具热处理及表面处理技术（ｌ）模具钢强韧化处理。模具钢强韧化处理，大幅度提 高断裂韧性，也提高了型腔表面强度、红硬性、耐磨性及抗疲劳性，所以改善了钢的组织和性能， 使工模具寿命可提高２～３倍。（２）等离子化学气相沉积法（ＰＶＣＤ法）表面强化技术。由北 京航空航天大学开发的这项模具强化技术，已申请国家发明专利，应用热挤压模具，可提高模具寿 命一倍以上。（３）电火花表面强化处理。该法利用火花放电时释放的能量，将一种导电材料熔渗 到工件表面，构成合金化表面强化层，达到改善表面层性能之目的，提高耐磨、耐蚀、耐热等性能 ，可提高模具寿命一倍以上。目前在模具修理时，多用此法，达到延长模具寿命的目的。（４）稀 土软氨化表面处理。该法是哈尔滨工业大学向我厂转让的“稀土催渗”的一项专利技术，它与普通气体氮化相比，具有渗速提高２０％，表面硬度提高ＨＶ１００～２００，白亮层致密，减少脆性；增加了耐磨性、抗蚀性，从而使模具寿命提高了５０％以上。３．３严格Ｈ模具设计、制造和使用全过程的质量控制按ＩＳＯ９０００系列标准，更侧重质量控制，强调管理，把管理职责作为第
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