【正文】 荷的能力（保持形狀的屈服強度以及避免破斷的強度和韌性），而不過早的（一般為 550℃以下）產(chǎn)生退火和回火的現(xiàn)象。在工作溫度下，擠壓工模具材料的 σb 低于 850MPa；模具材料的 σb 不應(yīng)低于 1200MPa。 （ 3）在常溫和高溫下具有高的沖擊韌性和斷裂韌值，以防止模具在應(yīng)力條件下或沖擊載荷作用下產(chǎn)生脆斷。 （ 4）高的穩(wěn)定性。即在高溫下有高的抗氧化穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生氧化皮。 （ 5）高的耐磨性。即在長時間的高溫高壓和潤滑不良的情況下，表面有抵抗磨損的能力，特別是在擠壓鋁合金時，有抵抗金屬的“粘結(jié)”和磨損模具表面的能力。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 39 （ 6）具有良好的淬透性。以確保工具的整個斷面（特別是大型工模具的橫斷面）有高的且均勻的力學(xué)性能。 （ 7）具有激冷、激熱的適應(yīng)能力?？垢邿釕?yīng)力和抗止工具在連續(xù)、反復(fù)、長時間使用中產(chǎn) 生熱疲勞裂紋。 （ 8）高導(dǎo)熱性。能迅速的從工模具工作表面散發(fā)熱量，防止被擠壓工件和工模具本身產(chǎn)生局部過燒或過多的損失其力學(xué)強度。 （ 9）抗反復(fù)循環(huán)應(yīng)力性能強。即要求高的持久強度，防止過早疲勞破壞。 （ 10）具有一定的抗腐蝕性和良好的可氮化特性。 （ 11）具有小的膨脹系數(shù)和良好的抗蠕變性能。 （ 12）具有良好的工藝性能。即材料易熔煉、鍛造、加工和熱處理。 （ 13）容易獲取，并且盡可能符合最佳經(jīng)濟原則，即物美價廉。 、 擠壓工模具選材的特點 ： 為了提高模具的使用壽命，降低生產(chǎn)的成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的批量大小、工模具的結(jié)構(gòu)、形狀和大小、工作條件以及鋼材本身的熔煉、鍛造、加工和熱處理工藝性能，鋼材的價格和貨源等方面的情況，綜合權(quán)衡利弊，選擇經(jīng)濟而合理的工模具鋼材。歸納起來，選擇鋁合金擠壓工模具材料時一般應(yīng)考慮一下幾個因素。 （ 1）被擠壓金屬或合金的性能。根據(jù)被擠壓合金的性能來選擇合理的、最經(jīng)濟的工模具材料。前蘇聯(lián)在擠壓鋁合金選擇工模具材料一般推薦采用эи 38 3X2B8216。、 эи 43 4X2B2C。我國主要采用 3Cr2W8V、 4Cr2MoSiV4Cr5MoSiV 鋼作為擠壓鋁合金的模具材料，選 擇 3Cr2W8V、 4Cr5MoSiV畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 40 5CrNiMo， 5CrMnMo作為基本工具的材料。 （ 2）擠壓工模具的材料選用。擠壓圓棒和圓管時，采用中等強度的5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW 等鋼材，或強度更低的鋼材（ 45 號鋼）來制造工模具；而擠壓復(fù)雜形狀的空心型材和薄壁型材時，應(yīng)選用 3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1 等較高的材料來制造工模具；對于形狀復(fù)雜的空心型材以及寬厚比大于 50 的扁寬薄壁型材和帶肋壁板型材，則選用更高級的模具材料；對于品種單一、專業(yè)化程度高、批量大和要求壁薄、精度高、表面優(yōu)良的民 用建筑型材，則選用具有高強、高耐熱，耐磨、高抗蠕變且具有良好可氮化性能的鋼材（如日本選用 AE31 鋼）來制造模具。 （ 3）擠壓方法、工藝條件與設(shè)備結(jié)構(gòu)。模具材料的選擇與擠壓方法有很大關(guān)系，熱擠壓模具材料要求有高的熱強度和熱硬度、高的熱穩(wěn)定性和耐磨性等；而冷擠壓工模具必須在很高的壓力下工作，一般壓力可高達1500～ 2021MPa。當(dāng)連續(xù)生產(chǎn)時，模具工作部分的局部溫度可高達 150～200℃，同時，由于冷擠壓的工模具運動速度快，受沖力力作用較大，故工模具材料除要求具有高的強度和良好的韌性、碳化物偏析少以外，還必須有 良好的熱處理性能；靜液擠壓模具處于高壓包圍之中，模子呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，同時，靜液擠壓時的擠壓力比正、反擠壓時的壓力都要低，故可選用 3Cr2W8V 等模具鋼來制造工模具。 在擠壓工程中，當(dāng)工藝條件變化時，工模具也應(yīng)做相應(yīng)的變化如氮氣冷卻擠壓用模具等應(yīng)該使用良好的抗激冷激熱的材料來制造；正向無潤滑熱擠壓與潤滑擠壓時，模具材料的主要區(qū)別是前者應(yīng)選擇耐磨性更高的、熱表面硬度和氮化性能更好的材料。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 41 設(shè)備結(jié)構(gòu)不同也影響工模具材料的選擇。如 反擠壓軸的特殊結(jié)構(gòu)，裝在其中的模子、密封環(huán)和填充塊都要受到很大的壓力，故一般需 要采用 3Cr2W8V 或 H11～ H13（美國）材料；而普通的反擠壓軸及配套件，可用 5CrNiMo 鋼制造。 （ 4）擠壓工模具的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸。普通實心型材的平面摸，可選擇5CrNiMo 或 3Cr2W8V 鋼制造；形狀復(fù)雜的特殊的型材摸（如帶筋壁板摸，變斷面型材摸等）和空心型材用舌型摸、平面分流組合摸等，必須選用3Cr2W8V 或 4Cr5MoSiV1鋼或更高級的材料來制造。 工模具的尺寸也是選擇材料時應(yīng)該考慮的一個重要因素，受重載荷的小尺寸工模具選用 3Cr2W8V 或更高級的材料來制造；而對尺寸大、重量超過 1000kg 的 基本工具，由于剛材的熔煉、鑄造加工和熱處理質(zhì)量難以保證，故一般不宜采用 3Cr2W8V 鋼 （ 5）材料的價格及其他因素。為了降低擠壓的總成本，除了提高模具質(zhì)量，滿足工藝要求的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇價格更低的材料。 、 模具材料的選擇 ： 為了提高模具的壽命，各國對工模具材料進行了廣泛的研究。隨著熱處理新技術(shù)，特別是表面強化處理工藝的發(fā)展，工模具又出現(xiàn)了一種從高級材料 (一般熱處理 )、低級材料 (表面強化處理 )的發(fā)展趨勢。但二者并不矛盾，而是相輔相成的。目前，擠壓鋁合金多采用熱加工模具鋼。熱加工模具鋼應(yīng)滿足多種性能 要求，但其中最重要的是熱強性、熱穩(wěn)定性、熱疲勞強度和熱耐磨性。最常用的是含碳量為 %～ %的亞共析奧氏體合金鋼。在改進原材料質(zhì)量、改善鋼材的熔煉、鍛造、加工、熱處理工藝等畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 42 方面也達到了很高的水平。如高純材料的采用，電弧二次重煤油或電渣溶煤油、澆包熔煉法的應(yīng)用，等溫鍛造、真空熱處理、離子氮化處理和表面硬化處理等新技術(shù)新工藝的出現(xiàn)都大大改善了工模具材料的質(zhì)量。典型的熱擠壓模具鋼是在主要合金元素鉻、鎢的基礎(chǔ)上添加釩、鋁和鉆或在主要合金元素鉻、鋁的基礎(chǔ)上添加釩、鎢和鉆。隨著鉆的增加，其回火抗力增加，但當(dāng)鉆 的含量增加到 2%以上時會減緩鈷的沉淀硬化作用。在熱擠壓模具鋼中元素鎢可增加到較高的含量，當(dāng)鋼中的鎢含量達到 10%時，在擠壓溫度下模具仍有較高的回火抗力。另外，這些高合金的鉻 鎢含量鋼對急劇的溫度變化是十分敏感的，并且在 400～ 600 度的工作溫度范圍內(nèi)會發(fā)現(xiàn)明顯的脆化。它們經(jīng)受不了水的冷卻。鉻可降低臨界冷卻速度并增強了熱擠壓模具鋼的淬透性。鉻含量較高 (可達到 5%)時，其回火抗力也高，而耐磨性也獲得增強。這是因為碳化物沉淀硬化的作用。添加硅 (達 1%)將促進回火抗力的增高，而錳在熱擠壓模具鋼中含量與普 通鋼中的含量相近。高合金熱擠壓模具鋼的裂紋敏感性隨含碳量 (超過 3%)的增加而增大。 前些年，國內(nèi)多采用 3Cr2W8V 鋼制造模具，但是它的韌性低，抗疲勞性不好，耐磨性不足，采用高溫淬火等熱處理措施也不能滿足要求，模具易過早地產(chǎn)生失效。近幾年來，已逐漸被 4Cr5MoSiV1 鋼所取代。4Cr5MoSiV1 鋼又稱 H13 鋼，其化學(xué)成分見表 4— 1，室溫和高溫力學(xué)性能分別見表 4— 2 和表 4— 3。 C Cr Mo V Si Mn P Ni Cu Fe 余量 表 4— 1 H13鋼的化學(xué)成分 (%) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 43 淬火溫度/℃ 回火溫度 / 屈服強度/MPa 抗拉強度/MPa 斷面收縮率 /% 伸長率 /% 1000 550 1240 1490 600 958 1100 1100 550 1650 1830 600 1220 1380 1050 550 1730 1970 600 1110 1290 表 4— 2 H13鋼的室溫力學(xué)性能 實驗溫度 /℃ 屈服強度 /MPa 抗拉強度 /MPa 斷面收縮率 /% 伸長率 /% 550 902 1058 51 600 960 1117 51 650 980 1078 52 700 451 500 80 表 4— 3 H13鋼的高溫力學(xué)性能 與 3Cr2W8V 鋼相比， 4Cr5MoSiV1 鋼具有以下幾個突出特點 : （ 1）化學(xué)成分設(shè)計合理，易采用先進的熔鑄技術(shù)，從而使鋼材本身質(zhì)量較高： （ 2）具有好的熱處理特性，熱處理工藝穩(wěn)定 ，且具有十分好的表面化學(xué)熱處理性能，組織中含有較多的 Cr、 Mo 元素，氮化處理時能生成豐富穩(wěn)定的氮化物并彌散分布。 （ 3）熱處理后，具有良好的高溫綜合性能 (特別是韌性、塑性、斷裂韌性 )和較高的熱疲勞抗力。因此，綜合考慮各方面的因素，選用 4Cr5MoSiV1 鋼加工模具是比較合適的。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 44 總 結(jié) 經(jīng)過將近三個月的查閱、論證、設(shè)計、計算、繪圖，畢業(yè)設(shè)計終于做完，回想起做設(shè)計過程中的日日夜夜，既有高興也有失落，更多的是激動，高興的是終于獨立地將公司里的課題做了出來，失落是因為在設(shè)計過程中遇到很多難題，而這些難 題中有一部分是在大學(xué)課程中學(xué)過的，由于沒有掌握牢固，需要重新學(xué)習(xí)一遍；激動的是我所做的課題有點跨專業(yè)，很多知識是我原先以為一輩子都不會涉及和不懂的，由于設(shè)計的需要，我翻閱了很多相關(guān)資料也請教了很多人，臨時給自己沖了電，讓自己學(xué)到了很多新知識，并通過自己在自學(xué)中學(xué)到的知識終于獨立完成了本次畢業(yè)設(shè)計，道路雖然崎嶇但卻是很充實很快樂。 下面是我 在設(shè)計過程中 的一些體會； （ 1）按計劃完成任務(wù)， 養(yǎng)成良好的 工作習(xí)慣 。 在設(shè)計過程中一定要跟上進度，確保完成每一個階段的任務(wù)。不然把所有工作都堆積到最后是很被動的。設(shè)計剛開始我 就把文獻綜述和英文翻譯做拉出來，為后期寫說明書和繪圖節(jié)省下不少時間。 （ 2） 遇到問題要 冷靜，仔細(xì)思考 。 在剛拿到本課題的時候，我對制冷制熱的知識實在是了解的太少，甚至可以說一竅不通，根本不知道從哪里下手。經(jīng)過不斷查找資料，咨詢專業(yè)人士，請教指導(dǎo)老師，然后竟然逐漸熟悉起空調(diào)知識來。 （ 3） 查找資料很重要，要學(xué)會應(yīng)用圖書館的資源。在設(shè)計過程中，手中的資料有限，這就要求我們充分利用圖書館的資源。設(shè)計中遇到的很多問題 都是在圖書館的書籍中找到答案的，東莞市的圖書館留下了我很多的足畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 45 跡。 （ 4） 做設(shè)計要有根據(jù)，不能想當(dāng)然，憑空想象。 在設(shè)計本系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)相連接的過程中，由于沒有接觸過相關(guān)東西，各種書籍上對空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹的也不多，空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部連接都不知道怎么布置與設(shè)計，就想象著設(shè)計出來，結(jié)果都被指導(dǎo)老師一一用理論知識與實際運用來否決了。 （ 5） 要虛心學(xué)習(xí)。在做 設(shè)計 的過程中， 尤其是跨了專業(yè)， 遇到不懂的知識是很正常的，這就要求 設(shè)計者 虛心學(xué)習(xí)，不能轉(zhuǎn)移問題。可以向周圍的同事、同學(xué) 或老師學(xué)習(xí)，也可以在論壇中學(xué)習(xí)。 （ 6） 要合理安排時間。在設(shè)計過程中，由于自己是邊工作邊做畢業(yè)設(shè)計，由于前段時間不會合理安排時間即影響了工作而畢業(yè)設(shè)計也得不到進展，都是在做無用功。 （ 7）學(xué)會苦中求樂。 由于時間不能完全自己支配和知識的不全面等因素，曾經(jīng)一度給我?guī)砗芏酂?，后來發(fā)現(xiàn)帶著情緒工作不僅沒有效率也沒有質(zhì)量，且生活變得雜亂無章，后來調(diào)整心態(tài)后，慢慢的就習(xí)慣了節(jié)奏，自己既能快樂的工作又能快樂的生活。 雖然不滿意于自己的能力，但對于此次的進步還是感到欣慰。都說畢業(yè)設(shè)計很鍛煉人的，能學(xué)到很多知識，我深深體會到了這一點。非常高興能有機會在公 司遇到一位優(yōu)秀的老師和一幫熱情的同事。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 鋁合金邊封型材擠壓 模具設(shè)計 46 參考文獻 ： [1]劉靜安，黃凱，譚熾東 .鋁合金擠壓工模具技術(shù) .北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 [2]劉靜安 .鋁型材擠壓模具設(shè)計、制造、使用及維修 .北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 [3]劉靜安 .鋁合金擠壓工模具技術(shù)的發(fā)展概況與趨勢 . 鋁加工 .2021,(1).1623 [4] 李積彬，伍曉宇，毛大恒，等 .鋁型材擠壓模具 3D 設(shè)計 CAD/CAE 實用技術(shù) .北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 [5] 王剛 .擠壓鋁型材的懸臂模具設(shè)計 .輕合金加工技術(shù) .1998， 26(8).25～ 35 [6]洪深澤 .擠壓工藝及模具設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， ～ 242 [7]王文貴 .分流模在擠壓生產(chǎn)中的應(yīng)用 .模具制造技術(shù) .2021(3),40～ 56 [8]王祖唐，張新泉 .鋁型材擠壓導(dǎo)流模設(shè)計研究 .輕合金加工技術(shù) .1992,20(1).7 ～ 9 [9]洪深澤 .擠壓工藝