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擠壓模具型腔形成所要求形狀的型材或管材的過程。常用金屬熱擠壓坯料的溫度見表
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。模具的潤滑條件和冷卻對模具壽命有很大的影響。
另外，對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 |
