鋁型材擠壓模具的使用、維護及管理
來源：佳華 日期：2017-02-15
鋁型材生產廠家的模具成本在型材擠壓生產成本中占到35%左右。所以，鋁型材擠壓模具的使用、維護及管理直接決定了企業是否能夠正常、合格地生產出型材來。擠壓模具在型材擠壓生產中的工作條件是十分惡劣的，既需要在高溫、高壓下承受劇烈的摩擦、磨損作用，并且還需要承受周期性載荷作用。這都需要模具具有較高的熱穩定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。為達到上述要求，目前在國內普遍采用優質4Cr5MoSiV1（美國牌號H13）合金鋼，并采用真空熱處理淬火等方式來制作模具。
然而，在實際生產中，仍然有部分模具在擠壓時未能達到預定產量，嚴重的甚至擠壓不到20條棒或上機不到2次就提前報廢，致使采用昂貴的模具鋼制作的模具遠遠不能實現其應有的效益。這種現象在國內許多家鋁型材生產企業目前普遍存在。究其成因，需要從以下幾方面入手。
一、 鋁型材截面本身就千變萬化，并且鋁擠壓行業發展到今天，鋁合金具有重量輕，強度好等重要優點，目前已經有許多行業采用鋁型材來代替原有材料。由于部分型材的特殊導致模具由于型材截面特殊，設計和制作難度較大。如果還是使用采用常規的擠壓方法往往難于達到模具額定產量，必須采用特殊工藝，嚴格控制各項生產工藝參數才能正常進行生產。并且有的模具由于本身型材截面的特殊或模具本身的質量問題，而導致模具不能擠壓到額定產量，這就需要銷售人員在接單時與技術部門和模具廠進行充分溝通。同時模具設計制作部門需要不斷優化模具設計技術，提高模具制作精度，提高模具質量。
二、 選擇合適的擠壓機型進行生產。進行擠壓生產前，需對型材截面進行充分計算，根據型材截面的復雜程度，壁厚大小以及擠壓系數λ來確定擠壓機噸位大小。一般來講，當λ>8-45時，模具的使用壽命較長，型材生產過程較為順暢。當λ>70-80后則屬較難擠壓型材，模具普遍壽命較短。產品結構越復雜，越容易導致模具局部剛性不夠，模具腔內的金屬流動難于趨向均勻，并伴隨造成局部應力集中。型材生產時容易塞模和悶車或形成扭曲波浪，模具容易發生彈性變形，嚴重的還會發生塑性變形使模具直接報廢。
三、 合理選擇錠坯及加熱溫度。要嚴格控制擠壓錠坯的合金成分。目前一般企業要求鑄錠晶粒度達到一級標準，以增強塑性和減少各項異性。當鑄錠中有氣孔、組織疏松或有中心裂紋時，擠壓過程中氣體的突然釋放類似"放炮"，使得模具局部工作帶突然減載又加載，形成局部巨大的沖擊載荷，對模具影響很大。有條件的企業可對錠坯進行均勻化處理，在550~570C保溫8小時后強制冷卻，擠壓突破壓力可降低7-10%，擠壓速度可提高15%左右。
四、 優化擠壓工藝。要科學延長模具壽命，合理使用模具進行生產是不容忽視的一個方面。由于擠壓模具的工作條件極為惡劣，在擠壓生產中一定要采取合理的措施來確保模具的組織性能。（1）采取適宜的擠壓速度。在擠壓過程中，當擠壓速度過快時，會造成金屬流動難于均勻，鋁金屬流和模具腔內壁摩擦加劇致使模具工作帶磨損加速，模具溫度實際較高等現象。如果此時金屬變形產生的余熱不能及時被帶走，模具就可能因局部過熱而失效。如果擠壓速度適宜，就可避免上述不良后果的發生，擠壓速度一般應控制在25mm/s以下。（2）合理選擇擠壓溫度。擠壓溫度是由模具加熱溫度、盛錠筒溫度和鋁棒溫度來決定的。鋁棒溫度過低容易引起擠壓力升高或產生悶車現象，模具容易出現局部微量的彈性變形，或在應力集中的部位產生裂紋而導致模具早期報廢。鋁棒溫度過高會使金屬組織軟化，而使得黏附于模具工作帶表面甚至堵模（嚴重時模具在高壓下崩塌），未均勻鑄錠合理加熱溫度在460-520°C，經過均勻化的鑄錠合理加熱溫度在430-480°C。
五、 擠壓模具使用前期必須對模具進行合理的表面滲氮處理過程。表面滲氮處理能使模具在保持足夠韌性的前提下大大提高模具的表面硬度，以減少模具使用時的產生熱磨損。需要注意的是表面滲氮并不是一次就可以完成的，在模具服役期間必須進行3-4次的反復滲氮處理，一般要求滲氮層厚度達到0.15mm左右。比較合適的氮化過程為在模具入廠檢驗后進行第一次氮化。此時由于氮化層組織尚不穩定，應該在擠壓5-10條棒后再次氮化。第二次氮化后，可擠壓40-80條棒。第三次氮化后以不超過100-120條棒為宜。氮化前工作帶一定要拋光，模具腔內要清理干凈，不可殘留堿渣或異物顆粒。一般情況下模具的氮化次數不超過4-5次，因為此時氮化層如果不是工作帶被拉傷的話經過反復氮化和擠壓生產，氮化層組織已經相對穩定。要注意的是前期氮化時要經過合適的生產過程方能進行氮化，氮化次數不能過于頻繁，否則工作帶易脫層。
六、 模具上機前工作帶必須經過研磨拋光，工作帶一般要求拋光至鏡面。對模具工作帶的平面度和垂直度裝配前要進行檢查。氮化質量的好壞一定程度上決定了工作帶拋光的光潔度。模具腔內必須用高壓氣以及毛刷清理干凈，不得有粉塵或雜質異物，否則極易在金屬流的帶動下拉傷工作帶，使擠壓出來的型材產品出現面粗或劃線等缺陷。
