行业标准铝型材热挤压模具.doc
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1、YS中华人民共和国工业和信息化部发布ICS200发布 200实施铝型材热挤压模具The Hot Extrusion Dies of Aluminum ProfilesYS/T -中华人民共和国有色金属行业标准前 言鉴于目前有色金属行业尚无相关铝型材热挤压模具标准,为规范挤压模具的制造和使用,提高铝型材行业整体水平和产品质量,特制定本标准。本标准适用于铝型材热挤压模具的生产、检验、使用与维护。本标准由全国有色金属标准化技术委员会提出。本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口并负责解释。本标准由江阴市江顺模具有限公司负责起草。本标准由 、 、 、 、 等参加起草。本标准主要起草人: 、 、 、 、
2、 等。I铝型材热挤压模具1 范围本标准规定了铝型材热挤压用模具的要求、检验方法、检验规则、使用与维护、包装、标识、运输、及合同(或订货单)内容。本标准适用于热挤压铝型材所使用的模具。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注年代的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注年代的引用文件,其最新版本适用于本标准。YB/T 036.10 冶金设备制造通用技术条件.锻钢件超声波探伤方法GB/T 230.1 金属洛氏硬度试验 第1部分:试验方法GB/T 222
3、钢的成品化学成分允许偏差GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法GB/T 1184-1996 形状和位置公差 未注公差值GB/T 1299-2000 合金工具钢技术条件GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范(GPS)形状和位置公差 检测规定GB/T 6060.2-2006 表面粗糙度比较样块 磨、车、镗、铣、插及刨加工表面JB/T 6979-1993 大中型钢质锻制模块(超声波和夹杂物)质量分级JB/T 8420-1996 热作模具钢显微组织评级GB/T 9790 金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验GB/T 10561 钢中非金属夹
4、杂物显微评定方法GB/T 11354 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法GB/T 13299钢的显微组织检验方法3 术语下列术语和定义适用于本标准。3.1工作带 Work with工作带又称定径带,是垂直于模具端面并用以保证挤压制品形状、尺寸和表面质量的区段(见图1、图2)。3.2模孔 Die hole锭坯经过挤压变形后,从模具中挤出的型孔(见图1、图2),由模具工作带所围成。3.3空刀 Cave模具的出口部分,位于模具工作带的下部(见图1、图2)。(a) (b)图1图23.4止口 spigot模具与模套的配合部位,用于将模具
5、固定在模套内(见图1、图2)。3.5导流坑 Diversion pit平面模中挤压金属首先流入的型腔,用于减小模孔压力和平衡金属流动(见图1)。3.6上模 Punch上模也叫阳模,在平面分流组合模中,具有分流孔和模芯的模具(见图2)。3.7下模 Die下模也叫阴模,在平面分流组合模中,具有模孔型腔和空刀的模具(见图2)。3.8分流孔 Shunt hole为满足型材成形而设计的将金属分成几股流入焊合室的金属流入孔(见图2)。3.9分流桥 Bridge shunt位于平面分流组合模的上模,用于支撑模芯和将金属分流的支架(见图2)3.10模芯 Core位于平面分流组合模的上模,用来形成型材内腔的形状
6、和尺寸(见图2)。3.11焊合室 Bonding Room上模模芯根部与下模组合形成的型腔,将从分流孔流入的多股金属充分焊合(见图2)。3.12端面 Face模具的上下表面。挤压变形过程中,金属流向上的第一个端面叫入口端面(Entrance),分流组合模和平面模中的配合面叫配合端面(Counterface,见图1、图2)。4 要求4.1 模具分类本标准中,铝型材热挤压模具按照结构分类。分为:平面模(图1)、分流组合模(图2)和其它模具。平面模包括具有前置导流板或导流坑的模具;分流组合模由上模和下模组成,上模具有分流桥、分流孔、模芯和工作带,下模具有工作带,并与上模模芯配合形成模孔和焊合室;其它
7、模具包括结构形式与平面模和分流组合模不同的其余模具类型。本标准对其它模具不做规定。4.2 模具钢4.2.1 化学成分模具钢的化学成分允许偏差应符合GB/T 222钢的成品化学成分允许偏差标准的规定,用于制作铝型材热挤压模具的模具钢牌号和化学成分应符合表1的规定,规定参考采用GB/T 1299-2000合金工具钢技术条件标准的要求。其它各国的常用模具钢牌号和成分以及与中国模具钢的牌号对照参见附录A。表1统一数字代号牌号CSiMnPSCrWMoVAl其他不大于T201025CrMnMo0.500.600.250.601.201.600.0300.0300.600.900.150.30Ni1.401
8、80T201035CrNiMo0.500.600.400.500.800.0300.0300.500.800.150.30T202803Cr2W8V0.300.400.400.400.0300.0302.202.707.509.000.200.50T205024Cr5MoSiV10.320.450.801.200.200.500.300.304.755.504.2.2 模具钢的选择 铝型材热挤压平面模具的模面和分流组合模具的上下模一般采用4Cr5MoSiV1和3Cr2W8V锻造模具钢制造,其中3Cr2W8V材料的使用比例较少,简单平面模的模垫可以采用5CrNiMo和5CrMnMo制造。4.2
9、3 显微组织模具在制造成形,进行热处理后,其组织应由回火马氏体和少量粒状碳化物组成,典型金相组织参见附录B。4.2.4 模具钢热锻后需进行探伤,探伤等级需达到JB/T 6979-1993大中型钢质锻制模块(超声波和夹杂物)质量分级标准规定的中等冲击类B级。4.2.5 模具钢热处理后单边总脱碳层(铁素体+过度层)深度小于等于(0.20+1.5%D),D钢材截面公称尺寸。4.2.6 模具钢的非金属夹杂物应达到GB/T 10561钢中非金属夹杂物显微评定方法标准规定的2级。4.3 模具4.3.1 设计基本要求4.3.1.1 选择合理的模具结构应根据型材断面结构、型材性能要求和模具材料,选择合适的模
10、具结构类型;4.3.1.2 确定模孔数目根据挤压筒尺寸、挤压系数和挤压力,确定模具的模孔数目;4.3.1.3 合理计算模孔尺寸设计模具模孔尺寸时,必须考虑以下影响因素:型材的化学成分、型材断面形状、型材公称尺寸和允许公差、挤压温度下模具材料与挤压合金的线膨胀系数、型材矫直拉伸率、挤压力及模具的弹塑性变形情况。4.3.1.4 合理调整金属流速根据型材断面结构和尺寸,通过布置模孔位置、不等长工作带、促流角、导料锥、阻碍角等方法平衡金属流速。4.3.1.5 保证足够的模具强度除通过模孔位置布置、模具材料选择、合理模具结构和尺寸设计外,必须精确计算挤压力和校核各危险断面的许用强度。4.3.2 尺寸要求
11、4.3.2.1 模具的外形尺寸偏差应符合表2的规定。表2 范围外径(D)/mm高度(H)/mm止口直径(d)/mm止口高度(h)/mmD3000-0.2+0.2-0.10-0.2+0.1-0.1300D5000-0.2+0.2-0.10-0.2+0.2-0.1500D900-0.1-0.3+0.3-0.1-0.1-0.3+0.3-0.2D900-0.2-0.5+0.5-0.3-0.2-0.5+0.5-0.3注1:D(1.45-1.60)Dm,Dm为铝及铝合金型材的最大外接圆直径;注2:表中外径(D)、高度(H)、止口直径(d)和止口高度(h)见图3、图4所示。 图3 图44.3.2.2 模具的
12、模孔尺寸偏差应符合表3的规定。表3 模 孔尺 寸/mm偏 差/mm2000.20模 孔壁 厚30.054.3.3 热处理表面硬度模具热处理后,按照GB/T 230.1金属洛氏硬度试验 第1部分:试验方法标准的规定检验表面硬度,应符合表4规定。表4模具外径(D)/mm表面硬度值/HRC4004549注1:平模的硬度值可比相应模具外径尺寸的分流模高12HRC;注2:分流模下模的硬度值比上模的硬度值高12HRC;注3:特殊型材的大模具硬度值也可达到4852HRC。4.3.4 模具外观、表面粗糙度如双方无其它规定,应符合以下条款。4.3.4.1 模具外观a)模具表面无影响使用的外观缺陷;b)导流坑及焊
13、合室平整、光洁,无明显凹坑等缺陷;c)分流孔加工工整,分流桥桥位倒角均匀;d)上模舌下空刀及下模出口空刀加工均匀;e)定位销钉和防转销钉加工完整,安装紧固;f)对称引流槽的加工对称性,非对称引流槽加工均匀性;g)上、下模工作带之间配合合理。在无特殊要求下,上模工作带入口高于下模工作带入口:外径小于等于300mm的模具控制在0.51.0mm,外径大于300mm的模具控制在1.03.0mm;根据型材设计要求,上模出口工作带允许与下模工作带出口平齐或超出下模工作带出口。4.3.4.2 表面粗糙度模具各部位的表面粗糙度按GB/T 6060.2-2006表面粗糙度比较样块 磨、车、镗、铣、插及刨加工表面
14、标准规定的表面粗糙度比较样块进行比对检验, 具体应符合表5的规定。表5模具部位表面粗糙度(Ra)/m检验标准分流孔0.8GB/T 6060.2-2006铣加工表面粗糙度比较样块导流坑0.8焊合室0.8配合端面1.6工作带0.2GB/T 6060.2-2006磨加工表面粗糙度比较样块入口端面0.8注1:分流模拐角处必须平整、圆滑过渡,不允许有尖角或凹凸不平;注2:引流槽不允许有电火花加工痕迹。4.3.5 形状和位置公差4.3.5.1 模具端面平行度应达到GB/T 1184-1996标准规定的6级。4.3.5.2 模具止口对外圆的同轴度达到GB/T 1184-1996标准规定的8级。4.3.5.3
15、 组合模的上、下模的同轴度达到GB/T 1184-1996标准规定的13级。4.3.5.4 模具工作带垂直度在15以内,且工作带对模具轴线的平行度公差应不大于0.02mm。4.4 试模4.4.1 试模前,将检验合格的模具加热到400500,保温时间(t)的计算按下述公式:t = H(模具高度) k(系数)k取1.21.5min/mm,对于D300mm的模具取其上限,保证模具完全被加热。4.4.2 选择合适的支撑模垫,将模具装入挤压机内,保证模具与挤压中心线同心。4.4.3 第一支试模锭坯采用正常锭长度的50%-70%,缓慢挤压至锭坯充分填充挤压筒,待金属出模孔后再逐渐调速,达到正常挤压速度,第
16、一支锭坯试模成功后,建议再试模25支锭坯。4.4.4 在稳态挤压过程中注意观察挤压力的变化,如发现挤压力急剧上升、金属堵模,应立即停车,将模具卸下后进行修理。4.4.5 将试模挤出的型材按前部、中部、尾部取样,检验型材几何尺寸、表面质量是否达到型材生产企业要求,并作为进一步修模的依据。4.4.6 试模后将模具卸下空冷至100以下,再进行烧碱煮模。4.4.7 依据4.4.5条的取样检验结果,确定是否需要修模或表面处理,如需对模具进行修理,则根据挤出型材前部、中部、尾部的取样检验情况进行合理修复后再重新试模,直至挤出的型材符合型材生产企业要求后,再进行模具的表面处理。4.5 氮化模具检验合格、试模
17、成功后,供需双方协商而定进行表面氮化处理。氮化处理前,模具应进行相应的热处理,包括淬火与回火,热处理后模具表面硬度应达到4.3.3条的规定值。4.5.1 氮化要求4.5.1.1 模具表面处理前应核对其待处理数量、种类等;4.5.1.2 检查模具的表面状态,若模具表面出现碰伤、划伤、裂纹、变形等情况,应停止该模具的表面热处理;4.5.1.3 根据模具表面的污染程度选用汽油或浓度为10%-20%的盐酸清洗表面,并用清水冲洗;4.5.1.4 装料时,模具间距离不小于10mm,允许层装,模具工作面不能相互接触。4.5.1.5 按设定的氮化处理工艺进行模具的表面渗氮处理,并做好详细记录。4.5.2 氮化
18、层硬度4.5.2.1 氮化后工作带表面为银灰色,不许出现碰伤和裂纹等现象。4.5.2.2 采用1cm1cm1cm的立方体随炉试样进行表面处理的硬度检测和氮化层深度检测,随炉试样待检测表面的处理前粗糙度需与随炉模具工作带表面的处理前粗糙度相同,且经过同样的热处理工艺;随炉试样在表面处理时,检测表面不能与其它工件接触。4.5.2.3 硬度检测。检测随炉试样表面硬度,其数值等效于模具工作带的表面硬度,检测硬度值应在600HV700HV之间。4.5.3 氮化层深度模具经过不同次数和工艺条件的氮化处理,其表面的氮化层深度不同。外径小于等于300mm的模具氮化层深度在0.15mm0.3mm之间,外径大于3
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