铝合金挤压工模具技术的发展概况与趋势

杨启龙

青海国鑫铝业股份有限公司，青海西宁 810000

工业革命带来了技术的大变革。工具和模具的挤压技术，能够保证低耗、优质，延长模具的使用寿命，并从辅助措施上对挤压工艺进行可行性较高的工艺，进行生产的关键技术的改进。

1 铝挤压工艺技术的发展对工模具的要求

铝挤压工艺的发展是伴随着科技进步和国民经济的发展，在铝加工材料产量上，我国已经超过了世界任何一个国家，当前铝合金挤压材料的产量达到了上千万吨，耗材达到了100多万套。在精细化、复杂化、规格化等方面，获得了巨大的发展空间，而铝挤压工艺技术的进步，采用的宽展模、保护膜以及变断面型材模等，将材墨的多孔、多腔不断地进行拓展，成功研制出了多种新型的结构，例如高级耐热高强度工模具材料。这些工具有先进性和可靠性，但是结构上十分复杂，尺寸的规格较大，在设计制造中难度增加，设计周期长和投入资本大，因此需要采用结构新颖、装卸方便的铝挤压的技术。

2 铝合金挤压工模具设计和制造创新

采用挤压技术的创新方式，提高工模具的寿命，从工模具的设计到制造和维修，都取得了很大的进展。根据模拟和虚拟的挤压设计，对于各种实用软件进行分析，看到了关于国内外铝挤压工模具设计的差距。目前国内的水平，多在新理论、新方法的基础上，结合传统方法的优势，重视新结构模具研发和软件开发；采用模具结构的有限元优化的方法，建立数据库和专家库，进行虚拟设计软件的开发和应用；采用CAD和CAM的系统，开发出了简单形状的平面墨和平民分流组合模；研发除了成功扁挤压工具和固定挤压垫等，反相挤压并且改进了冶金的材料等；开发新的模具材料，拥有了复杂精密模具的制造能力。反向挤压工模具也得以改进，采用冶金质量提升的方法，开发出新型的模具材料，推行机电和热综合加工方法，采用多孔的空心模、复杂多腔技术，推广了有效的表面处理技术，保护了气氛热处理工艺[1]。

3 模具材质和热处理技术

为了延长模具的使用寿命，对于铝合金的挤压模技术的研究取得国际上很大进展，对于热加工模具钢进行性能的研究，主要是为了将奥氏体合金钢等进行相应的技术改进，改变传统的材料疲劳强度低、塑性韧性差的问题，将材料加以二次重融合电渣熔炼。采用综合性能较好的钢种，改善钢材的冶炼和锻造的方法，运用热处理工艺，进行等温锻造，采用真空热处理的方法，大大改善了模具的质量，提升了原材料的质量，提高了模具的使用寿命[2]。

制模技术包括机械加工和电火花线切割联合加工的方法。当前世界先进的模具设备中的CNC水平提高，逐步研制出了高效和精密的制墨设备。采用激光切割、打孔、高速磨床等方法，将精密线进行切割，运用小型精密的电解磨削的方式，进行三坐标测量机的数控铣床和加工中心自动生产线的复合加工。运用辅助工程和电子计算机设计结合的方法，提高了制模的水平，提高了生产效率和使用寿命，降低了能耗和制造成本。

进行磨具的表面处理技术的开发和应用，将表面处理的技术作为模具使用寿命的关键技术。根据模具材料的使用的种类和表面处理的新方法，进行相关的薄壁型的模子的复合处理，运用气体软氮化处理工艺；提高模子的抗咬合性、抗磨损性；运用气体氮化处理公艺，处理1mm壁厚以上的模具，提高模子的耐磨性和表面材料的质量；运用PVD-TIN涂层工艺，使得表面的硬度提高3倍。经过涂层工艺实施之后，基底材料的力学性能得到了大幅度的提升，氮化处理的额强度提高20%，塑性提高80%，涂层均匀，可靠性增强，涂层表面无公害，且耐磨性提高。

4 铝挤压工模具技术现代发展趋势

新产品的应用，促使各类模具的产生，促进铝挤压工模具的制造技术不断完善。

未来模具的需求量将持续增长，从电子电器、日用五金和民用建筑、交通运输等多方面，增加铝合金挤压的模具量势在必行。电子计算机技术和通信网络技术结合起来，带来了更多高精尖模具的诞生。随着产品逐渐进入大众领域，大型和复杂的工艺设计成为了热门。

随着产品的复杂化和大型化，众多复杂模具的用量也将增多，新产品在宇航、通信等领域运用较为广泛。新材料的开发和利用，例如合金分配技术下的开坯改锻、熔炼铸造、热处理等，改变了以往的合金钢的质量。采用粉末冶金工艺，制造出高速钢的粉末和陶瓷的材料，解决了钢种在熔炼过程中一次碳化物的材质影响的问题，韧性高且耐磨性强，尺寸稳定，制造出来的陶瓷模具和材料，耐热性和耐磨性都是很好的。

通过先进的表面处理技术和热处理技术，模具的质量不断地提升。提高模具的材料质量，采用多级淬火和多级回火的方法，例如仅模具的热处理方法，包含了强韧化处理和双重热处理工艺。对特种盐进行处理，悬浮体淬火和优质的预处理的技术，包含了气体的软氮化、气体的氮化和多元复合共渗处理等。经过表面沉积处理和表面化学处理，模具的使用寿命得到了增长。

新型的模具在尺寸和精度的上不断改善，拥有了复杂的开发性状，提高了模具的使用寿命。新结构下模具设计标新立异，镶嵌模、复合模、预应力模等出现了突破。

计算机技术的应用，更是在维修、制造和管理等方面进行了大量的设计和制造，图纸在CAD技术的支持下有了新的显示方式。例如CAD系统的二维模具，能够使用模具单元图形和模具设计软件，进行相应的图形设计；三维模具的CAD系统，软件设计的难度较大，不能满足实际的设计技术要求，今后将主攻自动化技术，通过完善的编程系统进行模具的加工、CAM的编程制作工件模型，将自由曲面的模具系统加以利用，通过模拟挤压和虚拟设计的方法，模拟挤压过程中的应力应变场，例如温度、金属流的变化等，都能实现零试模。

通过模具复合加工技术，将电加工和机械加工以及超声波技术融合在一起，形成一种复杂的兼容性技术。例如进行电加工之后，涂抹TIC和WC,强化模具的工作表面。进行超声波的振动，提高工作效率。进行研磨抛光之后，消除硬化层。采用表面光洁度提高的方法，发展处复合加工技术。当前进行模具的自动加工系统的研发，运用自动加工系统的制造方法，在计算机设计上，采用真空热处理和成型磨床的方法，进行了大的制造周期的改良。自动交工系统能够自动通过计算机设计NC带，进行加工中心的操作，包括真空热处理、成型磨床以及电加工等，减少了制造误差，提高了模具的质量，为模具的设计制造打造出全线的自动化的挤压生产工艺，为多腔和多孔复杂型材提供了条件。

激光加工在模具制造中的应用，主要运用二维纸片，对样板进行切割和打孔。采用激光热处理的方法，强化了模具的表面，借助电子计算机的技术优势，三维空间曲面的加工技术，提高了模具的表面硬度和耐磨性。

研磨抛光的技术也是当前的一种技术创新，将加工工艺进行了简化，改变了手工抛光不能很好地处理复杂的空间曲面的弊端。采用自动抛光机或者电脑操控的数字控制研磨机，能够将设备进行自动运行，能够实现三维曲面模具表面的自动研磨抛光的磨损补偿送进装置，改善劳动条件，降低模具表面的粗糙度，改善表面状态，消除研磨表面的磨痕，运用弹性模具和带状以及线装的模具磨削曲面的方法，促进模具工具的发展。

5 结语

随着智能化的成都逐步增加，随着当前模具的加工方向、品种也在不断地改善，已经进入自动化、数控化的发展领域，模具的设计和制造依靠人工技艺的比重逐步减少，铝合金挤压工模具的制造技术不断地创新，当前的铝合金挤压工模具企业正在向着大型和专业的方向迈进。

[1] 董瑞峰，张琳.铝合金挤压工模具技术的发展概况与趋势[J].建筑工程技术与设计，2017（24）：773.

[2] 武宇飞.铝合金管棒型线材生产技术与装备发展概况[J].建筑工程技术与设计，2017（30）：1570.