前面我們介紹過擠壓工模具在擠壓生產中的重要作用,今天我們就來談談它們的工作條件。
在擠壓機工作過程中,擠壓工、模具的工作條件是十分繁重的。特別是隨著現在擠壓產品品種的增加和規格大型化、形狀復雜化、尺寸精密化、材料高強化以及大型的高比壓擠壓筒和新的擠壓方法的不斷出現,擠壓工模具的工作條件變得越來越惡劣了,對他們的要求也越來越高。下面我們來分析下其使用條件及其損壞原因:
1.承受長時高溫作用。在擠壓過程中,直接與高溫鑄錠接觸的擠壓工具(擠壓筒、擠壓墊、穿孔針等)和模具(模子、模墊、模支撐等)的表面溫度有時局部可達550℃以上。承受高溫作用的時間一般為幾分鐘到幾十分鐘,長時間的高溫作用,大大惡化了金屬與工具之間的摩擦條件,降低了工模具材料的強度,以至于產生塑性變形,加速其破損。
2.承受長時高壓作用。經計算,擠壓純鋁產品時所需最小單位壓力為100~150MPa,擠壓鋁合金普通型材或棒材時為200~450MPa,擠壓鋁合金壁板和空心型材時為450~1000MPa。
3.承受急冷急熱作用。穿孔針、模具、擠壓墊等工具,在工作時間和非工作時間的溫差,擠壓鋁合金時可達200~300℃以上。在穿孔擠壓時,工模具的溫度梯度更大,變化更劇烈。加之,工模具材料的傳熱能力較低,很可能在工模具中產生大的熱應力,使其工作條件更為惡化。在急冷急熱的作用下,工模具極易產生微裂或熱疲勞裂紋。
4.承受反復循環應力作用。在工作時間,工模具要承受很高的壓力,而在非工作時間則突然卸載,應力變成零,而且有的工具(如穿孔系統的工具)在擠壓過程中有時受壓,有時受拉,因此,工模具的應力狀態是及其復雜和不穩定的,極易產生疲勞破壞。
總之,在穿孔或擠壓時,工模具的工作條件是十分惡劣的,引起其變形和損壞的因素也錯綜復雜。我們在設計時必須選擇合理的結構、合適的材料,規定合理的加工工藝和熱處理工藝。