如何修好鋁型材擠壓模具？多孔鋁型材擠壓模具的修模問題處理以及擠壓模具設計維護須知
如何修好鋁型材擠壓模具？多孔鋁型材擠壓模具的修模問題處理
在鋁型材生產企業中，模具成本在型材擠壓生產成本中占到35%左右。模具的好壞以及模具是否能夠合理使用和維護，直接決定了企業是否能夠正常、合格的生產出型材來。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。為滿足以上幾項要求，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，以滿足鋁型材生產中的各項要求。
多孔擠壓模具維修首先要解決出料長短問題，在模具修復時盡量不要動工作帶或燒焊，最好是通過調節導流板或焊合室的流量來達到模具的修復，這樣可以盡量保持擠壓模具的穩定性。對于多孔模具的清潔很有必要，很多角落、細微處有許多手工難以拋光打磨好的地方我們一般采用拋光噴砂機對其進行表面清潔。
擠壓模具合格后要馬上進行氮化處理，使擠壓模具表面強化后更好的應對鋁材生產。在鋁型材生產時要盡量避免模具的頻繁上下機，盡可能的減少模具因驟冷驟熱從而導致綜合性能的下降。擠壓模具后期的維護保養也很重要，在模具進倉前務必清潔干凈噴上防銹劑。
對多孔模壽命進行適當的提升是一項綜合的系統工程，必須實施全面的模具追蹤管控制度才能實現，下面我們來詳細講解這個工程：
一.提高多孔模具的制造質量
1.通常來講，多孔模具的設計主要是以合理擺放孔位及考慮模具強度來實現優化效果的。一般根據型材形狀、截面積大小及出料狀況來確定機臺、孔數和擺放形式，基本上呈對稱分布但同時也有按奇數擺放的(見下圖)。為提升多孔模具的綜合性能一般采用進口鋼材。
2.擠壓模具在加工過程中主要分為熱前、熱中及熱后加工。熱前主要是鋸車及鉆銑粗加工，一般完成外圓車削及工頭和分流孔的初步成型。為實現精準加工和定位，分流孔的尺寸及光潔度由加工中心用刀粒分層銑削來保證，機床自動分中來定出螺銷孔位置。對于橋位眾多的多孔模具而言，要保證橋寬一致及過渡位順暢，在其加工過程中一定要考慮到刀具的損耗。電火花的導流及穿孔加工注重電極的精準和加工方法的一致性，鑒于多孔模的導流電極一般由石墨房提供確保尺寸精度，對于一件模有多條導流，最好由一個人完成確保加工手法的準確性。同時熱前的打磨也很關鍵，重在銳角棱邊的倒角及分流孔內橋位導流的接順。
3.多孔模具的熱處理，我司采用進口真空熱處理爐對其進行一次淬火加三次回火的工藝，確保最終硬度在HRC47-HRC51保證模具整體性能。
4.對于熱后模具精加工務必保證最終的模具精度。為有效防止出料偏壁及出料快慢，所有多孔模具一定要進行下空刀及焊合室的精銑。工作帶的精銑務必用新刀完成，這樣能避免由于刀具的細微損耗而造成工作帶的不垂直，致使形成工作帶上的促、阻流角從而影響出料快慢。
多孔模具工作帶的加工情況直接影響著出料狀況，多孔模在試模的時候往往容易出現出料快慢問題，各孔工作帶長短是否一致起著至關重要的作用。因此，電火花采用進口夏米爾機加工后空刀，其優勢是能準確加工出多孔模工作帶落差、空刀斜度且表面光潔度良好。和單孔模一樣鉗工都是最后的收尾工作，但多孔模更注重拋光打磨的對稱性，尤其是角位、螺絲位、導流及橋位的拋光倒角。經過加工中心的定位及線割的精密加工最終實現上、下模的完美匹配。組裝后的模具壁厚務必符合圖紙要求亦或同正同負。
5.試模工藝及擠壓條件
要真正實現一模多孔的效率，做好模具只是前提。后續的試模及擠壓也起著相當重要的作用，提升擠壓成品率及出材穩定性是關鍵。一般而言，多孔模具最好和模套一起加溫到430℃-460℃。同時一爐加溫多套模具時，務必注意其擺放形式控制好模與模之間的間距，避免加熱不均，最好一次加溫達標，盡量不要中途開爐取添模具。鋁棒一般加溫到450℃-480℃，更要注重鋁棒的質量。擠壓時一定要調整好中心位，避免偏心造成偏壁、塞模或壓塌。鑒于多孔模的出料情況，我司生產時在出料口和料架中間使用石墨條隔開采用牽引機進行適度的牽引。從而有效減少型材之間碰擦花，增強出材的穩定性。
二.多孔模具的維護使用
在多孔模具維修方面，首先要解決的就是出料長短問題，而在修復的過程中盡量不要動工作帶或燒焊，最好是通過調節導流板或焊合室的流量來達到完好修復，這樣可以較好的保持模具的穩定性。對于多孔模具的高效清潔相當之有必要，很多角落、細微處有許多手工難以拋光打磨好的地方。
在模具合格后第一時間進行氮化處理，使表面強化后更好的應對生產。在生產過程中盡量避免模具的頻繁上下機，盡可能的減少模具因驟冷驟熱從而導致綜合性能的下降。模具后期的維護保養也很重要，在進倉前務必清潔干凈噴上防銹劑。由以上看來，對多孔模壽命進行適當的提升是一項綜合的系統工程，必須實施全面的模具追蹤管控制度才能實現。
通過對多孔鋁型材擠壓模具在制造、使用過程中常見的問題及特性分析，淺析在制造過程中預見性的解決相應問題及后續的維護使用情況。總之，多孔模具的最終成功，依靠的是一整套環節。任何一個環節的疏忽都不可能使多孔模具的效能最大化。至此，一定要加強工序間的完美連接。同時我們更應在現有的經驗基礎上，不斷開拓出更多、更新、更好的對提升多孔擠壓模具壽命及效率的舉措。
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，多空鋁合金擠壓模具維護需要從以下幾方面入手。
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。
一、鋁型材的尺寸及偏差是由擠壓模具、擠壓設備和其他有關工藝因素決定的。選擇擠壓機噸位主要是根據擠壓比來確定。如果擠壓比低于10，鋁型材產品機械性能低；如果擠壓比過高，鋁型材產品很容易出現表面粗糙以及角度偏差等缺陷。實心鋁型材常推薦擠壓比在30左右，空心鋁型材則在45左右。
擠壓模具的外形尺寸是指擠壓模具的外圓直徑和厚度。擠壓模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和強度來確定。
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，λ>7-10。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。
七、擠壓生產時模具保溫時間一般在2-3小時左右，但不能超過8小時，否則模具工作帶氮化層硬度會降低而導致上機時不耐磨引起型材表面粗糙，嚴重的會引起劃線等缺陷。使用模具時要有與模具相配套的模支撐、模套和支承墊，避免因支承墊內孔過大而導致模具出口面與支承墊接觸面太小，使得模具變形或破裂。模具、擠壓筒、擠壓軸三者同心，同心度為±3mm以內，否則易產生偏心載荷以及模具各部位的設計流動速度改變，影響型材成型。
八、采用正確的堿洗(煮模)方法。模具卸模后，此時模具溫度在500°C以上，如果立即浸入堿水中，由于堿水溫度要比模具溫度低得多，如果模具溫度下降迅速，模具極易發生開裂現象。正確方法是等卸模后將模具在空氣中放置到100°-150°C再浸入堿水中。普通分流組合模在卸模前進行拔模操作，可以大大減少煮模工作量，縮短煮模時間。具體做法是擠壓結束后，擠壓桿先于擠壓筒后退，壓余留在擠壓筒中，然后擠壓筒后退，可同時將模具分流孔中的部分殘鋁隨同壓余拔出，然后再進行堿煮。有的分流組合模芯頭極小，甚至比鋼筆還細，這類模具擠壓結束后不允許拔模，煮模工開模時一定要事先看清楚模具結構，必須等模具腔中的殘鋁基本都煮掉才能開模。否則稍不留神就會將芯頭碰斷，致使模具報廢。
九、模具使用上采用由低到高再到低的使用強度。模具剛進入服役期時，內部金屬組織性能還處于浮動階段，在此期間應采用低強度的作業方案，以使模具向平穩期過渡。模具使用中期，由于模具的各項性能已基本處于平穩狀態，類似與剛過磨合期的汽車，可適當提高使用強度。到后期，模具的金屬組織已經開始惡化，疲勞強度，穩定性和韌性經過長期的生產服役已經開始走入下降曲線，此時應適當降低模具的使用強度直至模具報廢。
十、加強模具在擠壓生產過程中的使用維護記錄，完善每套模具的跟蹤記錄檔案和管理。擠壓模具從入廠驗收到模具使用結束報廢，這中間時間短則幾個月，長的達一年以上。基本上來講，模具的使用記錄也記載著型材生產的各個過程。擠壓模具數量大、品種多，對每套模具的使用過程進行管理，有利于幫助模具庫管理員、模具使用者和模具設計制造人員了解每套庫存模具的真實情況。模具的跟蹤記錄包括：
(1)模具的制造信息，包括每套模具的設計圖紙，制作記錄、檢驗記錄(精度值，硬度值)等。
(2)模具每次上機擠壓的工藝信息，如加溫時間、鋁棒溫度、模具溫度、擠壓速度、擠壓力、突破壓力、鋁棒長度、合格品支數、型材線密度、成材率等。
(3)每套模具的前三次修模方案、氮化處理時間、出入模具庫時間、報廢或返回模具廠維修的時間和原因等，這些記錄的收集對改進模具管理、核算模具成本、優化模具設計和修模、評判模具質量好壞、提高擠壓生產的穩定性、合理使用模具、確定模具最低庫存等工作都有著直接的影響。
普通的問題都有一套在很多代修模工的努力下總結出來的經驗和方法，特殊的問題就比較微觀了，具體情況具體對待，也和個人的經驗有關系，沒有循規蹈矩的方法，只能在基礎上衍生。其中涉及到模具本身材質和實時狀況，比如有無彈變，使用溫度，鋁錠溫度等。
鋁型材市場競爭的日益加劇，迫使各鋁型材生產企業在擠壓模具的采購、使用、維護與管理投入巨大的精力，這要求企業在改變以前的粗放式生產管理的同時改變自身觀念，從細節抓起，做好模具的統計分析和成本消耗管理，才能適應新的市場形勢，在市場中奪得先機。
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