很多有色金屬和鋼的型材、管材和異型材是采用熱擠壓工藝成形的。熱擠壓模具是在高溫、高壓、磨損和熱疲勞等惡劣條件下服役的。熱擠壓是塑性的金屬坯料在壓力的作用下通過(guò)擠壓模具型腔形成所要求形狀的型材或管材的過(guò)程。常用金屬熱擠壓坯料的溫度見(jiàn)表
1-1-15。
表1-1-15 常用金屬的熱擠壓坯料加熱溫度范圍
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金屬種類 |
坯料加熱溫度范圍/℃ |
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鉛合金 |
90~260 |
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鎂合金 |
340~430 |
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鋁合金 |
340~510 |
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銅合金 |
650~1100 |
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鈦合金 |
870~1040 |
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鎳合金 |
1100~1260 |
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鋼 |
1100~1260 |
熱擠壓模具主要由擠壓筒、壓頭、擠壓頂頭、墊塊、凹磨和心棒（用于擠壓管材）等主要部件組成。熱擠壓模具的失效，主要是破裂、磨損、沖刷腐蝕、過(guò)熱和熱疲勞裂紋等原因造成的。
當(dāng)進(jìn)行輕合金擠壓時(shí)，凹模墊塊和心軸材料主要采用鉻鉬系中合金熱作模具鋼4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1鋼等，熱處理硬度為HRC45~50。心棒頭及鑲塊則采用通用高速鋼W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等，熱處理為HRC55~60。壓力筒一般采用中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，硬度為HRC35~40；壓力筒內(nèi)襯材料則采用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等，熱處理硬度為HRC42~47。
銅和銅合金熱擠壓模具，凹模和墊塊材料則采用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V等鋼種，心棒材料仍采用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼種。當(dāng)擠壓含鎳量較高的銅鎳合金時(shí)，心棒頭及鑲塊有時(shí)采用鎳基高溫合金制造，擠壓筒襯有時(shí)采用鐵基高溫合金制造。
熱擠壓鋼的模具材料，凹模選用4Cr5MoSiV1加3Cr2W8V鑲塊，墊塊則選用4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1和3Cr2W8V或鎳基高溫合金。心棒仍用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等鋼種，擠壓筒和內(nèi)襯材料則選用4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1鋼種。
擠壓模具的壽命與所擠壓的材料、擠壓比密切相關(guān)，當(dāng)加工變形拉力大的金屬材料或在高擠壓比的情況下，凹模和心棒的壽命大為縮短。模具的潤(rùn)滑條件和冷卻對(duì)模具壽命有很大的影響。
另外，對(duì)在高溫條件下磨損情況嚴(yán)重的熱擠壓模具，特別是擠壓復(fù)雜形狀工件的模具，有時(shí)采用高熱強(qiáng)性的奧氏體型熱強(qiáng)模具鋼以及特種材料的鑲塊模具，特種鑲塊材料包括特種硬質(zhì)合金、氧化鋁及氧化鋯陶瓷材料等。
熱擠壓模具用鋼的選擇見(jiàn)表1-1-16。
表1-1-16 熱擠壓模具用鋼選擇
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被熱擠壓
工件的材料 |
鋁、鎂合金 |
銅和銅合金 |
鋼 |
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模具名稱 |
模具材料 |
硬度
(HRC) |
模具材料 |
硬度
(HRC) |
模具材料 |
硬度
(HRC) |
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凹模 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
47~51 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV,
5Cr4Mo2W2SiV,
3Cr2W8V |
42~44 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV,
5Cr4Mo2W2SiV,
3Cr2W8V |
44~48 |
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凹模墊塊
及凹模環(huán) |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
46~50 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
40~44 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
40~44 |
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心棒 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
46~50 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
46~50 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
46~50 |
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心棒頭及
鑲塊 |
W6MoCr4V2,
6W6Mo5Cr4V |
55~60 |
6W6Mo5Cr4V,
鎳基高溫合金 |
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4Cr5MoSiV1,
3Cr2W8V |
44~50 |
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擠壓缸內(nèi)套 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
42~47 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
42~47 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
42~47 |
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墊塊 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
40~44 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSi, , , , V |
40~44 |
4Cr5MoSiV1,
4Cr5MoSiV |
40~44 |
