延長擠壓模具的使用壽命一直是鋁加工企業十分關注的問題，模具壽命的長短直接影響到企業的生產效率及產品成本，采取哪些得力措施來延長模具的使用壽命，不少企業都有自己的獨到之處。為了更好地改善鋁擠壓模具的質量和提高其使用壽命，本文從模具的材質選擇、模具的優化設計、熱處理工藝的選擇與模具的科學使用四個方面作了剖析，并有針對性地提出切實可行的對策。

    2.1 模具材料性能的影響

    擠壓模具是在高溫高壓下作業，并承受周期載荷的作用，因此對模具鋼的性能要求相當高，一般制造模具的材料應具有熱穩定性、熱疲勞性、熱耐磨性和足夠的韌性。前些年國內常采用3Cr2W8V鋼制造模具，但它的韌性低，抗疲勞強度不好，即使采用高溫淬火等工藝處理措施亦不能滿足要求，模具的早期失效十分嚴重，近年來已被優質模具鋼4Cr5MoSiV1(H13鋼，其化學成分見表1)所取代，與3Cr2W8V鋼相比，4Cr5MoSiV1鋼具有兩個突出特點:一是有良好的高溫綜合性能和較高的熱疲勞抗力；.二是組織中含有較多的Cr、Mo元素，氮化處理時能生成豐富穩定的氮化物并彌散分布。所以，就延長模具的使用壽命而言，選用H13鋼加工模具還是比較合適的。統計數字表明:用H13鋼和3Cr2W8V鋼制造同種模具，前者的使用壽命是后者的3~5倍。

表1 4Cr5MoSiV1的化學成分

    2.2 模具設計方案的影響

    模具設計的合理得當，是延長其使用壽命的重要環節。擠壓鋁型材一般存在斷面不對稱和壁厚不相等現象，在設計模具時應給予重視，既要考慮模孔位置的排列，又要結合具體情況，通過改變模孔工作帶的高度來改善金屬的流動性。下面就模具設計存在的一般問題略作分析：

    (1) 對于壁厚不相等的型材，采用不等長工作帶的方法設計。見圖1的丁字型材，通常依據經驗公式h1/h2=b1/b2來確定工作帶的高度。

    式中 h1、h2----表示截面處的相應工作帶高度；
         b1、b2----表示截面處的相應型材厚度。

    因為這樣設計更能保證金屬流動的均勻性。

圖1 壁厚不相等的丁字型材

    (2) 適當調整過渡圓角的半徑和工作帶長度，以避免應力集中現象。見圖1,A處過渡圓角流動阻力較大，金屬不易充滿，此處工作帶的設計應稍小于正常值，而B處過渡圓角的流動阻力就較小，金屬易充滿，對應的工作帶長度應略大于正常值。

    (3) 模孔尺寸的確定應綜合考慮型材性質和模具材料的收縮率，對于6063鋁合金與常用模具鋼4Cr5MoSiV1，設計時模孔的收縮率應取1.01%-1.09%(可根據模孔尺寸的大小適當選取)。

    (4) 根據延伸系數確定模孔數目。模孔數目直接影響到延伸系數的大小，擠壓比過大會使擠壓力超過正常值而損壞模具，過小則會使擠壓制品的機械性能下降，一般擠壓系數(延伸系數)宜在10-50之間。

    (5) 合理布置模孔位置。在設計時不宜將模孔布置得過于靠近邊緣，否則將會降低模具強度，導致死區金屬參與流動而影響制品表面質量。擠壓三角型材時，圖2的模孔布置就比較適宜。

圖2 角型材模孔布置圖

    2.3 熱處理工藝的影響

    要延長模具的使用壽命，熱處理工藝的恰當與否甚為重要，影響熱處理質量的主要因素有加熱速度、淬火溫度、淬火速度和回火溫度等。經過分析與實踐，下列熱處理工藝適合一般企業，能滿足4Cr5MoSiV1鋼在高溫下的機械性能要求(見圖3)。

圖3 4Cr5MoSiV1鋼的熱處理工藝示意圖

    (1) 預熱:溫度為600-630℃，保溫時間為1.5-2.Oh(視模具大小而定)，然后升溫到830~850℃，保溫1.5-2.Oh。此工藝過程為淬火前的預處理，它能合理調整工件內部的微觀缺陷，為淬火準備必要的條件。

    (2) 淬火:在預處理的基礎上，把加熱溫度升高到1040-1080℃，保溫2-2.5h出爐油淬，待工件溫度降<