Page 55 - 理化检验-物理分册2023年第九期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202309011
铝型材挤压模具开裂原因
冯明明 1 , 2
( 1. 唐山志威科技有限公司, 遵化 064200 ;
2. 河北省工模具钢技术创新中心, 遵化 064200 )
摘 要: 某铝型材挤压模具在服役期间发生开裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测试、 非
金属夹杂物评定、 金相检验和扫描电镜分析等方法对模具开裂的原因进行分析。结果表明: 电火花
加工的工艺参数选择不当, 使模具型腔表面产生很厚的白亮层, 并伴有微裂纹, 微裂纹延伸至热影
响区, 破坏了材料的连续性, 降低了模具的耐疲劳性能; 加工过程中尖端部位产生应力集中, 在挤压
力和热应力的作用下, 裂纹不断萌生并扩展, 最终导致模具发生开裂。
关键词: H13钢; 铝型材挤压模具; 疲劳开裂; 电火花加工; 白亮层
中图分类号: TB31 ; TG147 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 09-0039-04
Reasonsforcrackin g ofaluminump rofileextrusionmolds
FENGMin g min g 1 , 2
( 1.Tan g shanZhiweiTechnolo gyCo. , Ltd. , Zunhua064200 , China ;
2.CenterofTechnolo gy InnovationforTool& MouldSteelHebei , Zunhua064200 , China )
Abstract : Thealuminump rofileextrusionmoldcrackeddurin gservice.Macrosco p icobservation , chemical
com p ositionanal y sis , hardnesstest , non-metallicinclusionevaluation , metallo g ra p hicexaminationandscannin g
electronmicrosco py anal y siswereusedtoanal y zethecausesofmoldcrackin g .Theresultsshowthattheim p ro p er
selectionofelectricaldischar g emachinin gp rocessp arametersresultedinathickwhitela y eronthesurfaceofthe
moldcavit y , accom p aniedb y microcracks , whichextendedtotheheataffectedzone , destro y edthe material
continuit yandreducedthefati g ueresistanceofthe mold.Durin gthe machinin g p rocess , there wasstress
concentrationattheti p .Undertheactionofextrusion p ressureandthermalstress , crackscontinuousl y initiatedand
ex p anded , ultimatel y ledtomoldcrackin g .
Ke y words : H13steel ; aluminump rofileextrusionmold ; fati g uecrackin g ; electricaldischar g emachinin g ;
whitela y er
H13钢的韧性较高, 抗疲劳龟裂性和抗黏性较 列理化检验方法对该模具开裂的原因进行分析, 并
好, 与熔融金属相互作用较小, 广泛用于制作压铸、 提出了改进措施, 以避免该类问题再次发生。
挤压、 热锻等模具 [ 1 ] 。某铝型材厂采用 H13钢制备
的挤压模具对铝合金挤压成型, 该模具的加工工艺 1 理化检验
流程为: 开粗框→调质热处理→电火花加工或线切 1.1 宏观观察
割型腔→精磨。该模具在服役期间发生开裂。影响 开裂模具的宏观形貌如图1所示, 模具外观尺
挤压模具使用寿命的因素包括: 模具的材料、 热处理 寸为200mm×60mm ( 外径×壁厚)。图1中两处
工艺、 设计、 加工工艺、 表面处理等。目前, 对模具加 白色箭头所指处存在开裂裂纹。使用线切割方法在
工、 表面处理等方面的报道较少 [ 2-5 ] 。笔者采用一系 垂直于裂纹1位置截取试样并进行宏观观察, 结果
如图2所示。由图2可知: 裂纹起始于型腔的拐角
处, 并向外扩展, 裂纹长度为 5mm ; 该挤压模具存
收稿日期: 2022-10-10
作者简介: 冯明明( 1987- ), 女, 硕士, 中级工程师, 主要从事金
在3处变径区域, 分别为 B 、 C 、 D 区域。
属材料及热处理方面的生产工作, fen g min g min g 2022@163.com
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