前面我们介绍过挤压工模具在挤压生产中的重要作用,今天我们就来谈谈它们的工作条件。
在挤压机工作过程中,挤压工、模具的工作条件是十分繁重的。特别是随着现在挤压产品品种的增加和规格大型化、形状复杂化、尺寸精密化、材料高强化以及大型的高比压挤压筒和新的挤压方法的不断出现,挤压工模具的工作条件变得越来越恶劣了,对他们的要求也越来越高。下面我们来分析下其使用条件及其损坏原因:
1.承受长时高温作用。在挤压过程中,直接与高温铸锭接触的挤压工具(挤压筒、挤压垫、穿孔针等)和模具(模子、模垫、模支撑等)的表面温度有时局部可达550℃以上。承受高温作用的时间一般为几分钟到几十分钟,长时间的高温作用,大大恶化了金属与工具之间的摩擦条件,降低了工模具材料的强度,以至于产生塑性变形,加速其破损。
2.承受长时高压作用。经计算,挤压纯铝产品时所需最小单位压力为100~150MPa,挤压铝合金普通型材或棒材时为200~450MPa,挤压铝合金壁板和空心型材时为450~1000MPa。
3.承受急冷急热作用。穿孔针、模具、挤压垫等工具,在工作时间和非工作时间的温差,挤压铝合金时可达200~300℃以上。在穿孔挤压时,工模具的温度梯度更大,变化更剧烈。加之,工模具材料的传热能力较低,很可能在工模具中产生大的热应力,使其工作条件更为恶化。在急冷急热的作用下,工模具极易产生微裂或热疲劳裂纹。
4.承受反复循环应力作用。在工作时间,工模具要承受很高的压力,而在非工作时间则突然卸载,应力变成零,而且有的工具(如穿孔系统的工具)在挤压过程中有时受压,有时受拉,因此,工模具的应力状态是及其复杂和不稳定的,极易产生疲劳破坏。
总之,在穿孔或挤压时,工模具的工作条件是十分恶劣的,引起其变形和损坏的因素也错综复杂。我们在设计时必须选择合理的结构、合适的材料,规定合理的加工工艺和热处理工艺。