工业铝型材生产加工厂家

据不完全统计，由于铝型材挤压模具的早期失效和使用寿命低每年会造成大量的资金浪费，因此，世界各国十分重视和关注，纷纷拨出专款，组织专家对挤压模具的失效问题进行跟踪观察、调查分析、统计归类，研究各种失效形式产生的具体原因和理论机制，进而寻求防止出现早期失效的技术措施和提高模具使用寿命的途径；早在20世纪80年代就有相关人员对铝型材挤压模具的失效、使用寿命、裂纹与磨损、破坏的热力学、失效机理、提高模具寿命的途径等问题进行了广泛的研究，并发表了不少很有价值的论文或专著；进入20世纪90年代以来，各国科学家利用现代科学的巨大成就，如电子计算机技术、有限元等数值模拟与物理模拟技术、电子显微镜技术、断裂力学、热磨损热疲劳模拟技术、现代表面技术等方面的研究成果与先进技术对铝型材挤压模具的失效和寿命问题进行了更深入广泛更有实用价值的研究，并取得了长足的进步，他们的主要研究成果简单归纳如下；

（1）对铝型材挤压模具早期失效与使用寿命的基本概念和定义更加清晰明确和科学化

铝挤压型材的形状十分复杂，产品规格范围有十分广，就寿命而言，很难采用一般使用的某个数值来衡量；相关学者最近提出，采用该模具一直到报废（最终失效）时所挤压的产品总长度来表示是比较科学的；可见，铝型材挤压模具的使用寿命、早期失效与失效之间既有联系又有区别；

（2）失效类型的调查与分类

为了深入研究挤压模具的失效问题，各国学者对现场服役的模具进行了广泛的调研；结果表明，铝型材挤压模具的具体失效形式很多，不下几十种，但归纳起来不外是以下三种基本形式：

1）不可逆变形；局部压塌、压陷、镦粗、弯曲、拉细、扩口、并口、组合模模芯偏斜等均属于这种形式；在铝型材挤压模具失效中比例不大；

2）裂纹；龟裂、微裂、角裂、断裂、指甲裂、折断、环形裂纹、热裂纹等均属于这种形式；在平模中以角裂为常见；在分流组合模中以舌头和模桥相交部分的向内、向外扩展的裂纹及环向裂纹为多见；

3）磨损；是铝型材挤压模具失效的主要形式，它常以磨蚀、拉毛进而产生沟槽形式出现；

（3）失效原因及机理研究

要使模具达到满意的使用寿命并防止早期失效，必须严格满足下列条件，这些条件多数是相互关联的；

1）设计要兼顾模具的材料选择和预定的加工工艺过程；

2）材料选择要适合设计要求和加工工艺；

3）热处理工艺要与设计和材料相适应；

4）表面硬化处理和其它特殊处理的控制；

5）磨削和其它精加工的控制；

6）模具在挤压机上的安装调试条件，特别是同心度的控制；

7）挤压工艺条件，如温度-速度条件，润滑与摩擦条件，应力-应变条件等的控制；

大多数研究成果指出，设计不合理的工模具热处理时可能开裂，其使用寿命为零，或者在挤压生产过程中过早失效，只达到所预期寿命的一部分；最常见的导致设计失败的两个因素是：尖角设计不当和截面变化过大，模具材料的选择总是很难同时顾及到高的高温强度、耐磨性和韧性；机械加工和电加工过程中往往由于加工尺寸与图纸尺寸不符，保留有尖角或不适当的圆角半径；粗加工切削中产生深入表面内部的裂纹，造成应力集中的尖角；未能充分且均匀去除软的脱碳层；电加工造成表面脆化等原因引起模具过早失效；热处理不当是挤压模具失效的最重要原因；一方面是热处理工艺制订不合理；另一方面是热处理过程操作失误或热处理设备与有关仪表控制失灵，结果会导致模具变形，容易磨损或破裂；表面硬化处理是延迟模具失效的重要措施；不当的表面处理反而造成表面脆化、软化或腐蚀，缩短使用寿命；磨削的失误主要表现在：由于磨削速度过快而引起模具表面过烧；用钝的或旧的砂轮磨削；使用磨粒尺寸不当的砂轮磨削，使用不合适的冷却剂等；磨削不当会损伤模具表面，甚至产生磨削裂纹；铝型材挤压过程中的突然过载，冲击载荷、过分的应力集中、激冷激热、流速不均、润滑不合理、未对准中心等都会引起模具过早的失效；

相关人员不仅要找到模具的具体失效原因，而且要深入研究模具失效的机理；目前，已总结出一套研究铝型材挤压模具失效程序，一般采取如下的步骤；

（1）调研完整的设计制造过程的历史；

（2）调研挤压模具整个挤压加工的历史；

（3）用火花鉴别和化学分析法验证化学成分；

（4）进行裂纹或断口宏观检验，较容易查明失效特征明显的热裂纹、磨裂、指甲裂、断裂和疲劳裂纹；在断口上的回火颜色和氧化皮可指出裂纹源；模糊不清的情况；用电子显微镜检验断口组织可以显示裂纹源；与标准进行对比，评定断口晶粒尺寸；

（5）用磁粉或超声波探伤，探测钢的纯净度或裂纹扩展，冷浸酸也是有益的揭示法；

（6）进行全面的显微组织检查，包括均匀性、晶粒度、脱碳、增碳和判定残留奥氏体的级别；

（7）测定原始状态和处理以后的硬度；

（8）必要时可进行力学性能、断裂韧性Kjc、热疲劳抗力和高温磨损测试，进一步确定模具的失效机理；

（9）防止早期失效与提高使用寿命的措施；在以上研究分析的基础上，各国学者针对各种失效形式产生原因和机制研究开发了许多有价值的提高模具寿命或延迟失效的方法和工艺措施；如研制出了多种具有高温强度、耐高温疲劳和磨损又有高的韧性的模具材料；在数值模拟和物理模拟的基础上应用电子计算机设计模具和校核强度，研究开发了强韧化处理、真空热处理，多次回火等新的热处理工艺和三元共渗等新的表面强化处理工艺；开发了新的制模方法和修模方法等，都在铝型材挤压生产过程中产生了明显的效果；