零工作带法
提高铝型材挤压速度是铝型材挤压企业普遍追求的目标，是降低成本、提高效率、节约能源的重要技术手段，特别是对于挤压性能差、难度大的工业铝型材。
在进行挤压模具设计时，相比常规的设计方法，整体降低挤压模具工作带的高度，甚至采用“零工作带”的设计方法。“零工作带”的设计采用多级导流腔对金属的流动进行控制，而型材各个位置工作带高度相等，同时采用2°的外锥角，使工作带对变形金属的阻碍作用达到最小，减少摩擦，从而能够大大的提高挤压速度。图2是“零工作带”的模具图片。
一种零工作带模具，包括模套，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撑垫和第二支撑垫，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；其特征是：所述工作带倾斜设置于导流坑的出料端面。本发明能够保证在挤压过程中产品尺寸的稳定性和产品的挤压速度，相应地提高生产效率和模具的寿命。
图2 “零工作带”模具
“零工作带”工模具设计概念：
首先我们要了解工模具设计的结构名称，它通常包括分流孔、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重要的基本参数之一，工作带是工模具中垂直工作端面并用以保证压制品的形状、尺寸和表面质量。
“零工作带” 顾名思议就是工作带的长度为“零”，为减少与金属的摩擦阻力，降低挤压力防止黏结金属，提高挤压速度有很好的效果。
“零工作带”工模具的应用前必须制定严格的生产加工工艺和使用要求，才能发挥它达到快速挤压、提高模具寿命的优点。
“零工作带”工模具设计要求：
“零工作带”工模具设计必须建立在流量、流速均匀的情况下，不然需通过改变分流孔大小、增加多级焊合台阶等来进行调整，下面我们以一款实际运用的设计案例进行剖析：
设计参数：
挤压机吨位：2000T， 铝棒直径：￠203 合金状态：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、由于壁厚薄挤压比大采用一出六多孔设计方案；
2、为提高挤压速度采用上下模“零工作带”设计理念；
3、为保证型材尺寸精度、表面质量、流速均匀采用多级焊合和增加二级下空刀；
4、“零工作带”理论上工作带为零，但由于设备、加工等因素实际上工作带设计可以定为0～0.5MM左右；
5、为防止工作带黏结金属、保证工作区域强度，将出料空刀加工成5°促流角；
6、为减短金属与孔壁的摩擦阻力，模具规格做成三合一组合，上模厚度在保证强度的情况下减薄至极限，桥位宽度尽量偏薄；
“零工作带”工模具材料要求：
众所周知铝型材工模具在使用过程中需要承受十分恶劣的工作条件与环境，因此对工模具钢材的组织与性能提出了十分高的要求，组织方面要求基体组织的化学成分及分布、晶粒大小等都需符合国标GB/T 1299-2000标准，性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性能等等；
“零工作带”工模具由于特殊的工作带结构，需要优质的组织与性能，特别是高的耐磨性能。材料为4Cr5MoSiV1（H13），一般的锻造圆钢已不能满足“零工作带”工模具材料要求，为提高模具使用寿命要求使用锻造电渣重熔钢（二次炼钢过程）或引进国外的优质钢材如日本SKD62、瑞典的8407等，好的材料组织与性能是确保“零工作带”工模具开发成功的基石。
“零工作带”工模具热处理要求：
“零工作带”工模具比普通工模具对热处理的要求更高，特别是在热处理后组织性能更高，硬度要求更加均匀，“零工作带”工模具的使用寿命很大程度上取决热处理质量，为此“零工作带”工模具必须采用先进的热处理方法与工艺，火前预热、多次回火工艺等方法都能很好的提高材料热处理后的性能要求，降低热应力存在的风险，热处理后硬度控制在HRC48～51，为减少工模具因热处理后外形尺寸的变形、减少氧化脱碳、烧损等缺陷，最好的方式是采用先进的真空热处理炉设备，同时完成淬火与回火工作，既保证了表面光洁度又能保证组织性能。
“零工作带”工模具加工要求：
加工水平与加工精度是决定“零工作带”工模具成功开发的关键因素之一，为保证产品的表面质量，要求模孔、焊合腔、型腔的表面粗糙度Ra达到0.8～0.4μm，模具端面的粗糙度Ra达到1.6μm 以下,模具的型腔壁厚精度达到±0.01MM，如用传统的加工工艺和设备是根本达不到这种精度要求，因此必须采用先进的加工制造设备来保证，如数控车床、数控雕刻机、数控加工中心（CNC）、高精度慢走丝设备等，由于上模模芯工作带采用特殊工艺加工（促流角），故数控加工中心（CNC）对刀具的要求特别高，为了保证加工精度，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；同样下模采用特殊工艺工作带加工成一定角度的促流角，故对慢走丝的性能提出高要求，一般情况下选用夏米尔、三菱等进口设备。
“零工作带”工模具使用铸棒要求：
目前“零工作带”工模具只适合于挤压软合金材料，例如：Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金，合金强化相为Mg2Si，有良好的挤压性能和低的淬火敏感性，高温塑性好，淬火温度范围宽，临界淬火速度小。为不断提高“零工作带”工模具的使用寿命，对合金材料提出了较高的要求，通常要求铸棒表面光洁、组织细化，成分分布均匀。合理的调整Si、Mg元素的质量比例有助于提高材料的综合性能，Si元素适当过剩对晶粒细化，改善合金强度有益。为了减少和消除铸锭的晶内偏析，改善其化学成分和组织结构的不均匀性，对铝合金铸棒进行均匀化处理，有条件的使用长棒加温炉对铸棒延长加温时间，也能起到一定程度上对铸棒均质的效果。
“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格的要求，例如：上述案例制定的工艺要求是：铸棒加热温度：460℃；模具加热温度：470℃，模具加热时间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。（附生产效果图）
操作工艺要求：
1、定期或不定期的对“三温”进行测量并作好运行记录；
2、为保证出料的稳定与真实性，“零工作带”工模具试模棒数不少于三棒；
3、多孔模具必须配备单牵引或双牵引设备；
4、为防止模具弹变影响“零工作带”的有效作用，必须配备专用模垫与仿形支承垫；
5、对于一模多孔模具在出料口配备专用石墨导流筒（附图1）
6、为防止多支料出料互相缠绕，制做专用的分离架（附图2）
7、任何一款模具上机前需认真检查和调正模架中心，确保工模具中心与挤压筒、轴在同一轴心线上；
“零工作带”工模具维护保养要求：
“零工作带”工模具维护保养有别于常规工模具，因其型腔工作区域的不同，维护保养要求就显得相当重要。
首先探讨修模方法与常规模具的不同之处，
流速问题：工模具如存在流速不均导致出料不符合型材尺寸要求，需采用合金铣刀对型模多级焊合腔的高度或宽度进行调整，也可以对模芯下空刀宽度进行调整，最终达到各节点流速均匀；
流量问题：由于分流孔布置不合理 （各孔金属流动均匀性）导致型材出料快慢不一，甚至出现塞模现象发生，修模方法方面在保证模具强度的情况下首先采取模具进料面沉桥加快流量的办法，下沉深度和桥位位置根据出料情况结合设计思路进行计算确定；
为提高模具的使用寿命，表面处理相当重要，“零工作带”工模具上机调试前必须先进行一次表面渗氮处理，表面渗氮处理能使模具在保持足够韧性的前提下大大提高模具的表面硬度，以减少模具使用时产生热磨损。氮化前工作带区域、分流孔、焊合腔体等一定要进行清理干净，不可残留碱渣或异物颗粒。有条件的企业可以引进或采用目前较先进的表面处理方式，例如低温电渗硼化处理、PVD-TIN涂层处理等都能大大的提高表面硬度与强度，从而延长模具使用寿命。
