工業鋁型材生產加工廠家

據不完全統計，由于鋁型材擠壓模具的早期失效和使用壽命低每年會造成大量的資金浪費，因此，世界各國十分重視和關注，紛紛撥出專款，組織專家對擠壓模具的失效問題進行跟蹤觀察、調查分析、統計歸類，研究各種失效形式產生的具體原因和理論機制，進而尋求防止出現早期失效的技術措施和提高模具使用壽命的途徑；早在20世紀80年代就有相關人員對鋁型材擠壓模具的失效、使用壽命、裂紋與磨損、破壞的熱力學、失效機理、提高模具壽命的途徑等問題進行了廣泛的研究，并發表了不少很有價值的論文或專著；進入20世紀90年代以來，各國科學家利用現代科學的巨大成就，如電子計算機技術、有限元等數值模擬與物理模擬技術、電子顯微鏡技術、斷裂力學、熱磨損熱疲勞模擬技術、現代表面技術等方面的研究成果與先進技術對鋁型材擠壓模具的失效和壽命問題進行了更深入廣泛更有實用價值的研究，并取得了長足的進步，他們的主要研究成果簡單歸納如下；

（1）對鋁型材擠壓模具早期失效與使用壽命的基本概念和定義更加清晰明確和科學化

鋁擠壓型材的形狀十分復雜，產品規格范圍有十分廣，就壽命而言，很難采用一般使用的某個數值來衡量；相關學者最近提出，采用該模具一直到報廢（最終失效）時所擠壓的產品總長度來表示是比較科學的；可見，鋁型材擠壓模具的使用壽命、早期失效與失效之間既有聯系又有區別；

（2）失效類型的調查與分類

為了深入研究擠壓模具的失效問題，各國學者對現場服役的模具進行了廣泛的調研；結果表明，鋁型材擠壓模具的具體失效形式很多，不下幾十種，但歸納起來不外是以下三種基本形式：

1）不可逆變形；局部壓塌、壓陷、鐓粗、彎曲、拉細、擴口、并口、組合模模芯偏斜等均屬于這種形式；在鋁型材擠壓模具失效中比例不大；

2）裂紋；龜裂、微裂、角裂、斷裂、指甲裂、折斷、環形裂紋、熱裂紋等均屬于這種形式；在平模中以角裂為常見；在分流組合模中以舌頭和模橋相交部分的向內、向外擴展的裂紋及環向裂紋為多見；

3）磨損；是鋁型材擠壓模具失效的主要形式，它常以磨蝕、拉毛進而產生溝槽形式出現；

（3）失效原因及機理研究

要使模具達到滿意的使用壽命并防止早期失效，必須嚴格滿足下列條件，這些條件多數是相互關聯的；

1）設計要兼顧模具的材料選擇和預定的加工工藝過程；

2）材料選擇要適合設計要求和加工工藝；

3）熱處理工藝要與設計和材料相適應；

4）表面硬化處理和其它特殊處理的控制；

5）磨削和其它精加工的控制；

6）模具在擠壓機上的安裝調試條件，特別是同心度的控制；

7）擠壓工藝條件，如溫度-速度條件，潤滑與摩擦條件，應力-應變條件等的控制；

大多數研究成果指出，設計不合理的工模具熱處理時可能開裂，其使用壽命為零，或者在擠壓生產過程中過早失效，只達到所預期壽命的一部分；最常見的導致設計失敗的兩個因素是：尖角設計不當和截面變化過大，模具材料的選擇總是很難同時顧及到高的高溫強度、耐磨性和韌性；機械加工和電加工過程中往往由于加工尺寸與圖紙尺寸不符，保留有尖角或不適當的圓角半徑；粗加工切削中產生深入表面內部的裂紋，造成應力集中的尖角；未能充分且均勻去除軟的脫碳層；電加工造成表面脆化等原因引起模具過早失效；熱處理不當是擠壓模具失效的最重要原因；一方面是熱處理工藝制訂不合理；另一方面是熱處理過程操作失誤或熱處理設備與有關儀表控制失靈，結果會導致模具變形，容易磨損或破裂；表面硬化處理是延遲模具失效的重要措施；不當的表面處理反而造成表面脆化、軟化或腐蝕，縮短使用壽命；磨削的失誤主要表現在：由于磨削速度過快而引起模具表面過燒；用鈍的或舊的砂輪磨削；使用磨粒尺寸不當的砂輪磨削，使用不合適的冷卻劑等；磨削不當會損傷模具表面，甚至產生磨削裂紋；鋁型材擠壓過程中的突然過載，沖擊載荷、過分的應力集中、激冷激熱、流速不均、潤滑不合理、未對準中心等都會引起模具過早的失效；

相關人員不僅要找到模具的具體失效原因，而且要深入研究模具失效的機理；目前，已總結出一套研究鋁型材擠壓模具失效程序，一般采取如下的步驟；

（1）調研完整的設計制造過程的歷史；

（2）調研擠壓模具整個擠壓加工的歷史；

（3）用火花鑒別和化學分析法驗證化學成分；

（4）進行裂紋或斷口宏觀檢驗，較容易查明失效特征明顯的熱裂紋、磨裂、指甲裂、斷裂和疲勞裂紋；在斷口上的回火顏色和氧化皮可指出裂紋源；模糊不清的情況；用電子顯微鏡檢驗斷口組織可以顯示裂紋源；與標準進行對比，評定斷口晶粒尺寸；

（5）用磁粉或超聲波探傷，探測鋼的純凈度或裂紋擴展，冷浸酸也是有益的揭示法；

（6）進行全面的顯微組織檢查，包括均勻性、晶粒度、脫碳、增碳和判定殘留奧氏體的級別；

（7）測定原始狀態和處理以后的硬度；

（8）必要時可進行力學性能、斷裂韌性Kjc、熱疲勞抗力和高溫磨損測試，進一步確定模具的失效機理；

（9）防止早期失效與提高使用壽命的措施；在以上研究分析的基礎上，各國學者針對各種失效形式產生原因和機制研究開發了許多有價值的提高模具壽命或延遲失效的方法和工藝措施；如研制出了多種具有高溫強度、耐高溫疲勞和磨損又有高的韌性的模具材料；在數值模擬和物理模擬的基礎上應用電子計算機設計模具和校核強度，研究開發了強韌化處理、真空熱處理，多次回火等新的熱處理工藝和三元共滲等新的表面強化處理工藝；開發了新的制模方法和修模方法等，都在鋁型材擠壓生產過程中產生了明顯的效果；