铝型材挤压模具的合理使用、维护及管理

大老虎

在铝型材生产企业中，模具成本在型材挤压生产成本中占到35%左右。模具的好坏以及模具是否能够合理使用和维护，直接决定了企业是否能够正常、合格的生产出型材来。挤压模具在型材挤压生产中的工作条件是十分恶劣的，既需要在高温、高压下承受剧烈的摩擦、磨损作用，并且还需要承受周期性载荷作用。这都需要模具具有较高的热稳定性、热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。为满足以上几项要求，目前在国内普遍采用优质4Cr5MoSiV1（美国牌号H13）合金钢，并采用真空热处理淬火等方式来制作模具，以满足铝型材生产中的各项要求。
    然而，在实际生产中，仍然有部分模具在挤压时未能达到预定产量，严重的甚至挤压不到20条棒或上机不到2次就提前报废，致使采用昂贵的模具钢制作的模具远远不能实现其应有的效益。这种现象在国内许多家铝型材生产企业目前普遍存在。究其成因，需要从以下几方面入手。
    一、铝型材截面本身就千变万化，并且铝挤压行业发展到今天，铝合金具有重量轻，强度好等重要优点，目前已经有许多行业采用铝型材来代替原有材料。由于部分型材的特殊导致模具由于型材截面特殊，设计和制作难度较大。如果还是使用采用常规的挤压方法往往难于达到模具额定产量，必须采用特殊工艺，严格控制各项生产工艺参数才能正常进行生产。并且有的模具由于本身型材截面的特殊或模具本身的质量问题，而导致模具不能挤压到额定产量，这就需要销售人员在接单时与技术部门和模具厂进行充分沟通。同时模具设计制作部门需要不断优化模具设计技术，提高模具制作精度，提高模具质量。
    二、选择合适的挤压机型进行生产。进行挤压生产前，需对型材截面进行充分计算，根据型材截面的复杂程度，壁厚大小以及挤压系数λ来确定挤压机吨位大小。一般来讲，λ>7-10。当λ>8-45时，模具的使用寿命较长，型材生产过程较为顺畅。当λ>70-80后则属较难挤压型材，模具普遍寿命较短。产品结构越复杂，越容易导致模具局部刚性不够，模具腔内的金属流动难于趋向均匀，并伴随造成局部应力集中。型材生产时容易塞模和闷车或形成扭曲波浪，模具容易发生弹性变形，严重的还会发生塑性变形使模具直接报废。
    三、合理选择锭坯及加热温度。要严格控制挤压锭坯的合金成分。目前一般企业要求铸锭晶粒度达到一级标准，以增强塑性和减少各项异性。当铸锭中有气孔、组织疏松或有中心裂纹时，挤压过程中气体的突然释放类似"放炮"，使得模具局部工作带突然减载又加载，形成局部巨大的冲击载荷，对模具影响很大。有条件的企业可对锭坯进行均匀化处理，在550~570C保温8小时后强制冷却，挤压突破压力可降低7-10%，挤压速度可提高15%左右。
    四、优化挤压工艺。要科学延长模具寿命，合理使用模具进行生产是不容忽视的一个方面。由于挤压模具的工作条件极为恶劣，在挤压生产中一定要采取合理的措施来确保模具的组织性能。（1）采取适宜的挤压速度。在挤压过程中，当挤压速度过快时，会造成金属流动难于均匀，铝金属流和模具腔内壁摩擦加剧致使模具工作带磨损加速，模具温度实际较高等现象。如果此时金属变形产生的余热不能及时被带走，模具就可能因局部过热而失效。如果挤压速度适宜，就可避免上述不良后果的发生，挤压速度一般应控制在25mm/s以下。（2）合理选择挤压温度。挤压温度是由模具加热温度、盛锭筒温度和铝棒温度来决定的。铝棒温度过低容易引起挤压力升高或产生闷车现象，模具容易出现局部微量的弹性变形，或在应力集中的部位产生裂纹而导致模具早期报废。铝棒温度过高会使金属组织软化，而使得黏附于模具工作带表面甚至堵模（严重时模具在高压下崩塌），未均匀铸锭合理加热温度在460-520°C，经过均匀化的铸锭合理加热温度在430-480°C。