《高强度铝合金热挤压模具(T-SHLX 001—2023).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高强度铝合金热挤压模具(T-SHLX 001—2023).pdf（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、ICS 77.180CCS H94SHLX上 海 铝 业 行 业 协 会 团 体 标 准T/SHLX 001-2023高强度铝合金热挤压模具Hot Extrusion Die Used For High StrengthAluminumAlloy（报批稿）2023-07-20 发布2023-09-20 实施上上海海铝铝业业行行业业协协会会发发布布T/SHLX 001-2023I前言本文件对高强度铝合金热挤压模具的生产、检验等方面作出了更为严格的规定，对高强度铝合金热挤压模具的设计制造、使用与维护以标准附录形式进行规定。本文件的附录 A 为资料性附录，附录 B 为规范性附录。本文件由上海铝业行业
2、会提出并归口。本文件起草单位：苏州沃泰尔精密模具机械有限公司、苏州中创铝业有限公司、安徽永利成科技有限公司、苏州创泰合金材料有限公司、江苏全豪铝业集团有限公司、郑州明泰交通新材料有限公司、马鞍山市新马精密铝业有限责任公司、江阴合立通模具科技有限公司、山东伟瑞制冷科技有限公司、江阴精友模具制造有限公司、浙江凯思特科技有限公司、廊坊宏拓精密模具有限公司、焦作威拓精密模具有限公司。本文件主要起草人：任志刚、袁永达、李瑞超、叶送武、颜廷柱、何德虎、刘健、郑荣军、朱志扬、张奇、蔡莹、邓传飞、周文龙、张孝春、曹光照、祁成康、汪娅、沈岳、平佳雯。T/SHLX 001-20231高强度铝合金热挤压模具1范围本
3、标准规定了高强度铝合金热挤压模具的技术要求、试验方法、检验规则和标识、包装、运输、贮存及合同（或订货单）内容。本标准适用于汽车、航空航天、轨道交通等领域所使用高强度铝合金型材热挤压平面模具、平面分流组合模具。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法GB/T 1184 形状和位置公差 未注公差值GB/T 1299 工模具钢GB/T 1958 产品几何量技术规范（GPS）形状和位置公差 检测规定GB/
4、T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法GB/T 6060.2 表面粗糙度比较样块 磨、车、镗、铣、插及刨加工表面GB/T 6960 挤压模 铝型材挤压模 结构形式和尺寸GB/T 8845 模具 术语GB/T 11354 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验GB/T 14001 挤压模 铝型材挤压模 技术条件GB/T 17394.1 金属材料 里氏硬度试验 第 1 部分：试验方法GB/T 17394.1 金属材料 里氏硬度试验 第 4 部分：硬度值换算表JB/T 8420 热作模具钢显微组织评级T/CNIA 0001 铝及铝合金热挤压模具3术语和定义GB/T 8845
5、界定的术语和定义适用于本文件。4要求4.1产品分类4.1.1模具结构类型高强度铝合金热挤压模具按结构分为：平模、分流组合模两类，平模与分流组合模如图 1和图 2 所示，各类模具的类型、模具结构及适用产品类型如表 1 所示。T/SHLX 001-20232表 1 模具结构类型类型模具结构适用产品类型平模普通平模由整块钢坯制成或由模面和模垫两部分组成，如图 A1 所示常用于挤压实心型材(见附录 C）带导流板的平模由模面、导流板两部分组成或模面、导流板、模垫三部分组成，如图 A2 所示常用于挤压实心型材(见附录 C）分流组合模平面分流组合模由凸模、凹模两部分组成，如图 A3 所示常用于挤压空心型材(
6、见附录 C）反向挤压模由针头、模面组成，如图 A4 所示常用于挤压无结合缝空心型材(见附录 C）4.1.2模具钢牌号模具的类型、模具部件与模具钢参考牌号见表 2。表 2 模具的类型、模具部件及模具钢参考牌号类型模具部件参考钢牌号平模普通平模模面4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V模垫4Cr5MoSiV1,4Cr5MoSiV模垫4Cr5MoSiV1,4Cr5MoSiV带导流板的平模模面4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V导流板4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV模垫4Cr5MoSiV1,4Cr5MoSiV分流组合模平模分流组合模凸模4Cr5MoSiV1
7、、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V凹模4Cr5MoSiVl4Cr5MoSiV、3Cr2W8V模垫4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV反向挤压模针头4C5MoSiV1、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V模面4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V4.1.3标记及示例产品标记按产品名称、本标准编号、模具钢牌号、挤压产品规格（或截面代号）的顺序表示。标记示例如下：示例1：牌号为4Cr5MoSiV1、挤压产品直径为20mm高强度圆棒材的平模，标记为：平模T/SHLX01-001-4Cr5MoSiV1-20示例2：牌号为4Cr5MoSiV1、挤压产品截面代号为SH00000001高强
8、度铝型材的带导流板的平模，标记为：平模 T/SHLX01-001-4Cr5MoSiV1-SH00000001示例3：牌号为4Cr5MoSiV1、挤压产品截面代号为SH00000002高强度铝型材的平面分流组合模，标记为：分流模 T/SHLX01-001-4Cr5MoSiV1-SH00000002示例4：牌号为4Cr5MoSiV1、挤压产品外径为100mm、壁厚为15mm高强度管材的桥式舌型模，标记为：分流模T/SHLX01-001-4Cr5MoSiV1-10015示例5：牌号为4Cr5MoSiV1、挤压产品截面大尺寸段外径为100mm和壁厚为20mm，截面小尺寸段外径为80mm和壁厚为20mm
9、的变断面高强度反向挤压管材模，标记为：反向挤压模T/SHLX01-001-4Cr5MoSiV1-100/2080/20T/SHLX 001-202334.2质量保证4.2.1 模具钢的要求高强度铝合金热挤压模具的钢材合金成分有害物质要求应符合表 3 的要求。其余应符合T/CNIA 0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中附录 B 的规定。表 3 模具钢材质有害元素要求范围成分PSCuAlAsSnPb控制范围0.0150.0050.050.050.0050.010.0054.2.2 模具的设计及制造模具的设计及制造应符合附录 A 的规定。4.3尺寸偏差4.3.1模具的厚度、外径偏差及止口直径偏
10、差应符合表 4 的规定，有特殊要求时可供需双方协商，并在合同（或订货单）中注明。表 4 模具的厚度、外径偏差及止口直径偏差单位为毫米外径公称尺寸下列各尺寸的允许偏差a厚度 H 的偏差外径 D 的偏差外止口高度 h 的偏差外止口直径 d 的偏差开模口间隙 g平模存料室、分流组合模焊合室的 R 角300.0+0.20-0.00+0.00-0.15+0.15-0.00+0.00-0.154.00-5.004.00-5.00300.0500.0+0.25-0.00+0.00-0.30+0.20-0.00+0.00-0.205.006.006.00-12.00500.0700.0+0.30-0.00+0
11、.00-0.50+0.30-0.00+0.00-0.506.007.008.00-15.00700.0900.0+0.35-0.00+0.00-1.00+0.40-0.00+0.00-1.006.008.0010.00-20.00900.0+0.50-0.00+0.00-1.50+0.50-0.00+0.00-1.507.009.0012.00-25.00a模具的厚度、外径、外止口高度、外止口直径、开模口间隙、平模存料室 R 角、分流组合模焊合室 R 角如图 3 和图 4 所示。a)带模垫的平模b)整体平模T/SHLX 001-20234c)带导流板的平模说明：D外径；H厚度；d止口直径；h止
12、口高度；g开模口间隙；X内止口；R平模存料室 R 角。图 1 平模结构尺寸示意图说明：D外径；H厚度；d止口直径；h止口高度；g开模口间隙；X内止口R分流组合模焊合室 R 角。图 2 平面分流模结构尺寸示意图T/SHLX 001-20235a）模面b）针头说明：D外径；H厚度；M螺纹。图 3 反向挤压模具结构示意图4.3.2模具的内止口尺寸要求引用T/CNIA 0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中4.3.2规定。4.3.3模孔的轮廓尺寸和壁厚尺寸（如图 4 所示）的尺寸偏差应符合表 5 的规定。有特殊要求时，应供需双方协商并在合同（或订货单）中注明。说明：L1 模孔轮廓尺寸；L2 模孔壁
13、厚轮廓尺寸。图 4 模孔的轮廓尺寸和壁厚尺寸示意图表 5 模孔的轮廓尺寸和壁厚尺寸的尺寸偏差单位为毫米允许的尺寸偏差型腔轮廓尺寸型腔壁厚尺寸普通级高精级超高精级普通级高精级超高精级0-0.050-0.030-0.020-0.030-0.020-0.014.3.4模具的平面倒角边长和过渡圆角要求引用 T/CNIA 0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.3.4 规定。4.3.5模具定位销、键槽要求引用 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.3.5 规定。4.3.6分流组合模的凸、凹模定径带之间的尺寸配合要求引用 T/CNIA0001-2018 铝及铝合T/SHLX
14、001-20236金热挤压模具中 4.3.6 规定。4.3.7模具端面平行度应达到 GB/T1184-1996 中表 B.3 规定的 6 级。4.3.8模具止口对外圆的同轴度应达到 GB/T1184-1996 中表 B.4 规定的 8 级。4.3.9平面分流组合模的凸、凹模的同轴度应达到 GB/T1184-1996 中表 B.4 规定的 12 级。4.3.10模具定径带与工作面的垂直度为3。4.3.11模具端面平行度应达到 GB/T 1184 规定的 6 级。4.3.12模具止口对外圆的同轴度达到 GB/T 1184 规定的 8 级。4.3.13平面分流模的上、下模的同轴度达到 GB/T 11
15、84 规定的 13 级。4.3.14模具工作带垂直度在15内，且工作带对模具轴线的平行度公差应不大于0.02mm。4.4表面粗糙度模具各部位的表面粗糙度应符合 T/CNIA 0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.4 规定。4.5硬度模具热处理后，模具钢的洛氏硬度应应符合表 6 的规定。表 6模具热处理后的洛氏硬度外径公称尺寸mm模具热处理后的洛氏硬度 HRC凸模（模芯）、凹模、模面、导流板、针头模垫单个模具的硬度偏差200.0050.053.049.052.01.5200.00260.0049.552.548.551.51.5260.00350.0049.052.048.051.02
16、350.00500.0048.551.547.550.52500.00600.0048.051.047.050.02.5600.0047.050.046.549.52.54.6显微组织应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.6 规定。4.7超声波探伤性能应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.7 规定。4.8外观质量应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 4.8 规定。5试验方法应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 5 试验方法规定。6检验规则应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝
17、合金热挤压模具中 6 检验规则规定。7标志应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中 7 标志规定。8合同（或订货单）内容订购本标准所列材料的合同（或订货单）内应包含以下内容：a）产品名称；b）挤压机吨位及铸锭棒径；c）模具代号（或型号、规格）；T/SHLX 001-20237d）净重或件数；e）需方的特殊要求：化学成分的检验；特殊的模具内止口配合间隙；特殊的模孔轮廓尺寸及壁厚尺寸；特殊的包装要求；其他特殊要求；f）本标准编号。T/SHLX 001-20238附录 A（资料性附录)模具结构简易图说明：1防转销钉；2定位销钉；3紧固螺丝；4配合端面；5外止口；6入料端面；7存
18、料室；8定径带；9后空刀；10模面；11模垫。图 A.1普通平模结构示意图T/SHLX 001-20239说明：1防转销钉；2定位销钉；3紧固螺丝；4配合端面；5装配止口；6外止口；7入料端面；8导流孔；9存料室；10定径带；11后空刀；12导流板；13模面。图 A.2带导流板的平模结构示意图T/SHLX 001-202310说明：1防转销钉；2定位销钉；3紧固螺丝；4配合端面；5配合止口；6外止口；7入料端面；8分流孔；9焊合室；10分流桥；11定径带；12芯头；13空刀；14凸模；15凹模。图 A.3分流组合模结构示意图T/SHLX 001-202311说明：1防转销钉；2夹装槽；3入料断
19、面；4定径带；5挡料块；6装配螺纹；7穿孔头。图 A.4反向挤压模结构示意图T/SHLX 001-202312附录 B（规范性附录）模具的设计及制造B.1 模具设计B.1.1 设计基本要求B.1.1.1 使用单位提供截面图纸、合金材质、力学性能要求及其他相关技术要求，模具生产单位根据这些要求进行模具设计。B.1.1.2 通常设计之前会对产品进行评审，一般针对模芯大小、断面形状、挤压比、力学性能、表面要求、生产机台等问题进行综合评审。B.1.1.3 根据型材米重、挤压系数、产品力学性能要求及模具强度来决定出料模孔数，通常挤压比控制在 20-60 倍之间为佳.B.1.1.4 根据型材截面的特性，分
20、流孔的布置尽量与型材律面保持几何相似性，力学性能重点区域禁止设计分流桥，焊合室设计减少铝流死区，凸模的每个芯头要有分流桥支撑，分流孔最外侧边缘与挤压筒壁间的距离至少保证在 10mm 以上。B.1.1.5 根据模孔距离模具中心的远近、壁厚及通位面积来确定定径带的长度，取值在壁厚的 1-3 倍，对于焊缝要求高的可采用阻流角。B.1.1.6 模具模孔尺寸按产品的千分之一为冷缩增量基数，并根据不同的合金牌号、断面结构、要求公差及挤压工艺来做冷缩增量调整。设计模孔尺寸时应充分考虑：a）对于金属流动性较差的合金，模孔尺寸应适当加大；b）对于壁厚差异较大的产品，其厚壁位置模孔尺寸应适当加大；c）对于采用低温
21、高速挤压工艺生产的产品，其模孔尺寸应适当加大；d）模孔尺寸设计时应根据产品结构来考虑模具弹变，做出模孔尺寸的减小与加大。B.1.1.7 对于特难挤压的合金，应充分的考虑模具受压压力及摩擦力来调整加大模具规格和选用更好的模具材料。B.1.2 模具结构设计考虑的主要因素模具结构设计中应考虑的因素主要包括：a）挤压产品的合金成分及热处理状态、挤压系数；b）模具的厚度及外径尺寸；c）模孔的挤出数量及其分布，还有产品挤出落地方向；d）分流组合模分流桥的形状与尺寸,分流孔的数目、大小、形状与分布，焊合腔的形状与深度；e）平模存料室的形状、尺寸与深度;带导流板的平模确定导流板形状与尺寸,带桥位的考虑桥的宽度
22、及高度；f）模孔出口空刀的形状与尺寸；g）模孔定径带尺寸长短以及是否采用阻碍角；h）模具经淬火、回火处理后，其硬度值根据模具规格的大小和挤压的合金成分而定模具的硬度值的大小；i）模具装配的配合面和定径带的表面粗糙度应符合表 9 规定。B.1.3 模孔设计的重要原则B.1.3.1 模孔在平面上的合理布置设计时应将单个或多个模孔，合理分布在模具平面上，使之在保证模具强度和出料合理T/SHLX 001-202313性的前提下 获得最佳金属流动均匀性。例如：a)单孔的棒材、管材和对称性好的型材，均应将模孔的理论重心置于模具的中心上；b)各部分壁厚相差悬殊或对称性很差的产品，尽量使薄壁部分、难成型部分尽
23、可能接近中心，厚壁加大该部分的供铝量；c)多孔模的布置主要应考虑分流孔孔的数目、模具强度，产品的表面质量、金属流动的均匀性等问题。一般来说，多孔模应尽量布置在同心圆周上，尽量达到上下、左右的对称性。计算模孔尺寸时,主要考虑被挤压产品的合金成分、形状结构、尺寸公差等因素。B.1.3.2 型材模孔尺寸的设计及基本计算公式型材模孔尺寸按式(B.1)计算：A=1.01A0 (B.1)式中：A-型材的模孔尺寸；A0-型材断面的产品尺寸。B.1.3.3 金属的流动速度合理调整金属流动速度的方法主要是合理布置模孔，尽量使产品截面上每一部分能够以相同的速度挤出模孔。例如新能源汽车电池包使用的铝型材断面，空腔很
24、多，需要模具设计二级焊合室来调节稳定流速、减少存铝空间。B.1.3.4 保证足够的模具强度由于高强度铝合金挤压时模具的工作条件十分恶劣，所以模具强度是模具设计中的一个非常重要的问题。除了合理的布置模孔的位置，选择合适的模具材料，设计合理的模具结构和外形之外，精确的计算挤压力 和校核各危险断面的许用强度也是十分重要的。一般平面模只需要校核抗剪切强度和抗弯强度。分流组合模则需要校核抗剪、抗弯和抗压强度,芯头部分还需要考虑抗拉强度等。分流组合模凸模分流桥的承载 70%以上的抗剪、抗弯压力，模具凸强度按式（B.2）计算：L=0.67L1 （B.2)式中：L-凸模分流桥的有效厚度；L1-凸模分流桥的最大
25、跨距。B.2 模拟挤压验证B.2.1 模拟挤压要求模具设计后可进行模拟挤压验证，根据模拟挤压结果优化设计。B.2.2 模拟挤压操作B.2.2.1 挤压参数设定按照实际使用机台参数，挤压机吨位、合金牌号、铝棒直径、铝棒长度、铝棒温度、挤压速度。B.2.2.2 模具参数设定按照二维设计图进行三维造型。B.2.2.3 根据模拟挤压计算出模具强度安全值、模具芯头偏摆值、铝流动数值等判断设计的可行性和准确性，进行模具设计参数优化。B.3 模具制造B.3.1 模具制造的主要影响因素在模具制造过程中，影响模具制造的主要因素有:挤压比、宽厚比、壁厚比、悬臂舌比、T/SHLX 001-202314扩展比、轮廓长
26、宽比、内壁长度、空腔数量及大模芯等,参见表 B.1。表 B.1 中的数值仅提供模具制造影响程度的趋势。表 B.1模具制造的主要影响因素主要影响因素影响程度较小较大很大挤压比a25MN 的挤压机1560515 或 601005 或10025MN 的挤压机1545515 或 45655 或65宽厚比b35358080壁厚比c3355悬臂舌比d551010扩展比e0.80.81.31.3轮廓长宽比f平面模8080150150分流模10102020空腔数量g4488内壁长度h/mm6060100100大模芯i-模芯外接圆铝棒直径外接圆 80%120%模芯外接圆铝棒直径外接圆 120%a.挤压比是指挤压
27、筒截面积与挤压产品截面积之比；b.宽厚比是指产品断面宽度与产品壁厚之比；c.壁厚比是指产品最大壁厚与最小壁厚之比；d.悬臂舌比是指悬臂面积与开口尺寸平方之比；e.扩展比是指产品外接圆与生产机台铝棒直径之比；f.型材轮廓长宽比是指产品断面内接矩形的长度与宽度之比；g.空腔数量是指产品断面上的封闭空腔数量；h.内壁长度是指产品断面多个封闭空腔之间的壁厚长度，外轮廓除外；i.大模芯是指模具单个心头外接圆直径超过生产机台铝棒直径 0.8 倍以上的模芯。B.3.2模具的加工应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中附录 C.3.2 规定。B.4 试模应符合 T/CNIA0001-20
28、18 铝及铝合金热挤压模具中附录 C.4 规定。B.5 氮化应符合 T/CNIA0001-2018 铝及铝合金热挤压模具中附录 C.5 规定。T/SHLX 001-202315附录 C（资料性附录)高强度铝合金型材应用部分图例C.1 高强度铝合金航天、轨交、汽车等领域实心型材图例a)01a)02a)03a)04a)05a)06a)07a)08说明:a)01 用于航天、轨交、汽车等领域，2xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx 合金；a)02 用于航天、轨交、汽车等领域，2xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx 合金；a)03 用于航天、轨交、汽车等领域，2xxx、4xxx、5x
29、xx、6xxx、7xxx 合金；a)04 用于航天、轨交、汽车等领域，2xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx 合金；a)05 用于汽车等领域，6xxx、7xxx 合金；a)06 用于汽车等领域，6xxx、7xxx 合金；a)07 用于汽车等领域，6xxx、7xxx 合金；a)08 用于汽车等领域，6xxx、7xxx 合金。T/SHLX 001-202316C.2 高强度铝合金汽车电池包空心型材图例b)01b)02b)03b)04b)05b)06说明：b)01 电池包前边梁，6xxx 合金；b)02 电池包后边梁，6xxx 合金；b)03 电池包左右边梁，6xxx 合金；b)04 电池
30、包底板，6xxx 合金；b)05 电池包吊耳，6xxx 合金；b)06 电池包端板，6xxx 合金。C.3 高强度铝合金汽车车身空心型材图纸c)01c)02c)03c)04c)05c)06T/SHLX 001-202317说明：c)01 汽车前防撞梁，7xxx 合金；c)02 汽车后防撞梁，7xxx 合金；c)03 汽车门槛梁，6xxx 合金；c)04 汽车转向臂，6xxx 合金；c)05 汽车减震器，6xxx 合金；c)06 汽车主梁，6xxx、7xxx 合金。C.4 高强度铝合金轨交空心型材图例d)01d)02d)03d)04d)05d)06d)07d)08d)09说明：d)01 轨交车厢
31、侧墙边梁，6xxx 合金；d)02 轨交车厢顶棚壁板，6xxx 合金；d)03 轨交车厢侧墙壁板，6xxx 合金；d)04 轨交车厢端墙壁板，6xxx 合金；d)05 轨交车厢底架边梁，6xxx 合金；d)06 轨交车厢底板壁板，6xxx 合金；d)07 轨交车厢缓冲梁，6xxx 合金；d)08 轨交车厢中间枕梁，6xxx 合金；d)09 轨交车厢车勾安装座，6xxx 合金。T/SHLX 001-202318C.5 高强度铝合金铝梯型材图例e)01e)02e)03e)04e)05说明：e)01 多功能铝梯外框支柱，6xxx 合金；e)02 多功能铝梯外框踏步，6xxx 合金；e)03 多功能铝梯斜支撑，6xxx 合金；e)04 多功能铝梯内框支柱，6xxx 合金；e)05 多功能铝梯内框踏步，6xxx 合金；