铝材模具设计新工艺:零工作带法

零工作带法

提高铝型材挤压速度是铝型材挤压企业遍及 寻求 的方针，是下降 本钱 、提高效力 、勤俭 能源的主要 手艺 手段，稀奇是对 挤压机能 差、难度年夜 的工业铝型材。

在进行挤压模具设计时，比拟 常规的设计方式 ，整体下降 挤压模具工作带的高度，乃至 采取 “零工作带”的设计方式 。“零工作带”的设计采取 多级导流腔对金属的活动 进行节制 ，而型材各个位置工作带高度相等，同时采取 2°的外锥角，使工作带对变形金属的阻碍感化 到达 最小，削减 磨擦 ，从而可以或许 年夜 年夜 的提高挤压速度。图2是“零工作带”的模具图片。

一种零工作带模具，包罗模套，在模套中设置模面和模垫，模面的出料端与模垫的进料端贴合，模垫的出料端设置第一支持 垫和第二支持 垫，在模垫上设置模垫出料孔；在所述模面上设有导流坑、工作带和模面出料空刀，导流坑位于模面的进料端，横面出料空刀位于模面的出料端，工作带位于导流坑和模面出料空刀之间；其特点 是：所述工作带倾斜设置于导流坑的出料端面。本发现 可以或许 包管 在挤压进程 中产物 尺寸的不变性和产物 的挤压速度，响应 地提高出产效力 和模具的寿命。

图2 “零工作带”模具

“零工作带”工模具设计概念：

起首 我们方法 会工模具设计的构造 名称，它凡是包罗分流孔、桥位、桥墩、倒桥、空刀、模角、工作带（定径带）、焊合室、模芯等等名称。工作带是工模具设计中一个最主要 的根基 参数之一，工作带是工模具中垂直工作端面并用以包管 压抑 品的外形 、尺寸和皮相质量。

“零工作带” 顾名思议就是工作带的长度为“零”，为削减 与金属的磨擦 阻力，下降 挤压力避免 黏结金属，提高挤压速度有很好的结果 。

“零工作带”工模具的运用 前必需 拟定严厉 的出产加工工艺和利用 要求，才能施展 它到达 快速挤压、提高模具寿命的长处 。

“零工作带”工模具设计要求：

“零工作带”工模具设计必需 创立在流量、流速平均 的情况下，否则 需经由过程 改变分流孔年夜 小、增添 多级焊合台阶等来进行调剂 ，下面我们以一款现实 运用的设计案例进行理会 ：

设计参数：

挤压机吨位：2000T， 铝棒直径：￠203 合金状况 ：6063-T5 挤压比：72模具规格：￠300*135 壁厚: 0.6MM 断面外接圆: ￠42 孔数: 六孔

设计特点:

1、因为 壁厚薄挤压比年夜 采取 一出六多孔设计方案；

2、为提高挤压速度采取 上下模“零工作带”设计理念；

3、为包管 型材尺寸精度、皮相质量、流速平均 采取 多级焊合和增添 二级下空刀；

4、“零工作带”理论上工作带为零，但因为 装备 、加工等身分 现实 上工作带设计可以定为0～0.5MM阁下 ；

5、为避免 工作带黏结金属、包管 工作区域强度，将出料空刀加工成5°促流角；

6、为减短金属与孔壁的磨擦 阻力，模具规格做成三合一组合，上模厚度在包管 强度的情况下减薄至极限，桥位宽度尽可能 偏薄；

“零工作带”工模具材料要求：

尽人皆知 铝型材工模具在利用 进程 中需要承受十分卑劣 的工作条件与情况 ，是以 对工模具钢材的组织与机能 提出了十分高的要求，组织方面要求基体组织的化学成份 及散布 、晶粒年夜 小等都需吻合国标GB/T 1299-2000尺度 ，机能 方面要具有高的强度和硬度、高的冲击与断裂韧性、高的耐热性与回火性、高的耐磨性及高的加工机能 等等；

“零工作带”工模具因为 特别的工作带构造 ，需要优良 的组织与机能 ，稀奇是高的耐磨机能 。材料为4Cr5MoSiV1（H13），一般的铸造 圆钢已不克不及 知足 “零工作带”工模具材料要求，为提高模具利用 寿命要求利用 铸造 电渣重熔钢（二次炼钢进程 ）或引进国外的优良 钢材如日本SKD62、瑞典的8407等，好的材料组织与机能 是确保“零工作带”工模具开辟 成功的基石。

“零工作带”工模具热处置惩罚 要求：

“零工作带”工模具比通俗 工模具对热处置惩罚 的要求更高，稀奇是在热处置惩罚 后组织机能 更高，硬度要求加倍 平均 ，“零工作带”工模具的利用 寿命很年夜 水平 上取决热处置惩罚 质量，为此“零工作带”工模具必需 采取 进步前辈的热处置惩罚 方式 与工艺，火前预热、屡次 回火工艺等方式 都能很好的提高材料热处置惩罚 后的机能 要求，下降 热应力存在的风险，热处置惩罚 后硬度节制 在HRC48～51，为削减 工模具因热处置惩罚 后外形尺寸的变形、削减 氧化脱碳、烧损等缺点 ，最好的方式是采取 进步前辈的真空热处置惩罚 炉装备 ，同时完成淬火与回火工作，既包管 了皮相光洁度又能包管 组织机能 。

“零工作带”工模具加工要求：

加工水平与加工精度是决议“零工作带”工模具成功开辟 的枢纽身分 之一，为包管 产物 的皮相质量，要求模孔、焊合腔、型腔的皮相粗拙 度Ra到达 0.8～0.4μm，模具端面的粗拙 度Ra到达 1.6μm 以下,模具的型腔壁厚精度到达 ±0.01MM，如用传统的加工工艺和装备 是底子达不到这类 精度要求，是以 必需 采取 进步前辈的加工制造装备 来包管 ，如数控车床、数控镌刻 机、数控加工中间 （CNC）、高精度慢走丝装备 等，因为 上模模芯工作带采取 特别工艺加工（促流角），故数控加工中间 （CNC）对刀具的要求稀奇高，为了包管 加工精度，选用进口耐磨的特质带有角度高强度钨钢刀，如：三特维特，三高维特等瑞士进口刀具；一样 下模采取 特别工艺工作带加工成必然 角度的促流角，故对慢走丝的机能 提出高要求，一般情况下选用夏米尔、三菱等进口装备 。

“零工作带”工模具利用 铸棒要求：

今朝 “零工作带”工模具只合适 于挤压软合金材料，例如：Al-Mg-Si系可热处置惩罚 强化铝合金，合金强化相为Mg2Si，有优越 的挤压机能 和低的淬火敏感性，高温塑性好，淬火温度规模宽，临界淬火速度小。为不休提高“零工作带”工模具的利用 寿命，对合金材料提出了较高的要求，凡是要求铸棒皮相光洁、组织细化，成份 散布 平均 。公道 的调剂 Si、Mg元素的质量比例有助于提高材料的综合机能 ，Si元素恰当 多余 对晶粒细化，改良 合金强度有益。为了削减 和消弭 铸锭的晶内偏析，改良 其化学成份 和组织构造 的不平均 性，对铝合金铸棒进行平均 化处置惩罚 ，有条件的利用 长棒加温炉对铸棒耽误 加温时候 ，也能起到必然 水平 上对铸棒均质的结果 。

“零工作带”工模具挤压操作工艺要求：

“零工作带”工模具对型材挤压的工艺有严厉 的要求，例如：上述案例拟定的工艺要求是：铸棒加热温度：460℃；模具加热温度：470℃，模具加热时候 3h以上；挤压筒加热温度400℃；挤压速度：30m/min；出料口温度525-540℃；冷却方式为在线风冷。（附出产结果 图）

操作工艺要求：

1、按期 或不按期 的对“三温”进行丈量 并作好运行纪录 ；

2、为包管 出料的不变与真实性，“零工作带”工模具试模棒数很多 于三棒；

3、多孔模具必需 配备单牵引或双牵引装备 ；

4、为避免 模具弹变影响“零工作带”的有用 感化 ，必需 配备专用模垫与仿形支承垫；

5、对 一模多孔模具在出料口配备专用石墨导流筒（附图1）

6、为避免 多支料出料相互 环绕纠缠 ，制做专用的离散架（附图2）

7、任何一款模具上机前需卖力 搜检 和调正模架中间 ，确保工模具中间 与挤压筒、轴在统一 轴心线上；

“零工作带”工模具保护 调养 要求：

“零工作带”工模具保护 调养 有别于常规工模具，因其型腔工作区域的分歧 ，保护 调养 要求就显得相当主要 。

起首 切磋修模方式 与常规模具的分歧 的地方 ，

流速问题：工模具如存在流速不均致使 出料不吻合型材尺寸要求，需采取 合金铣刀对型模多级焊合腔的高度或宽度进行调剂 ，也能够 对模芯下空刀宽度进行调剂 ，终究 到达 各节点流速平均 ；

流量问题：因为 分流孔安置 不公道 （各孔金属活动 平均 性）致使 型材出料快慢纷歧 ，乃至 呈现塞模现象发生，修模方式 方面在包管 模具强度的情况下起首 接纳 模具进料面沉桥加速 流量的法子，下沉深度和桥位位置按照出料情况连系 设计思绪 进行计较肯定 ；

为提高模具的利用 寿命，皮相处置惩罚 相当主要 ，“零工作带”工模具上机调试前必需 进步前辈行一次皮相渗氮处置惩罚 ，皮相渗氮处置惩罚 能使模具在连结 足够韧性的条件 下年夜 年夜 提高模具的皮相硬度，以削减 模具利用 时发生 热磨损。氮化前工作带区域、分流孔、焊合腔体等必然 要进行清算 清洁 ，不行残留碱渣或异物颗粒。有条件的企业可以引进或采取 今朝 较进步前辈的皮相处置惩罚 方式，例如低温电渗硼化处置惩罚 、PVD-TIN涂层处置惩罚 等都能年夜 年夜 的提高皮相硬度与强度，从而耽误 模具利用 寿命。