Как выбрать подходящие материалы для матриц непрерывной горячей экструзии меди? 

В промышленности по переработке меди непрерывная горячая экструзия является основной технологией для производства важных профилей, таких как медные прутки и проволока, а выбор материалов для матриц напрямую влияет на эффективность производства, качество продукции и общие затраты. В этой статье будут проанализированы ограничения традиционных сталей для штампов с точки зрения реальных производственных потребностей, подробно описаны преимущества сплавов стеллита и представлены профессиональные рекомендации для предприятий по выбору материалов для штампов для непрерывной горячей экструзии меди на основе примеров применения.

Определение требований к материалам для непрерывной горячей экструзии меди

Основные требования к штампам в отрасли

Медные прутки и проволока широко используются в энергетике, железнодорожном транспорте, электронных устройствах и других областях, а их производство зависит от эффективной работы горизонтальных машин для непрерывной горячей экструзии. Эти машины перерабатывают медные заготовки в профили с определенным сечением посредством непрерывного процесса экструзии, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к стабильности, износостойкости и точности форм — формы должны сохранять стабильную производительность в течение длительных периодов производства, чтобы обеспечить единообразные характеристики продукции.

Проблемы в рабочей среде пресс-формы

Рабочая среда для непрерывной горячей экструзии медных материалов чрезвычайно суровая: пресс-формы должны постоянно выдерживать температуру 500–600 °C, давление экструзии в сотни мегапаскалей и сильное трение, вызванное потоком медного материала. В таких условиях высокотемпературная твердость, износостойкость и термоусталостная стойкость пресс-формы становятся основными показателями для оценки ее рабочих характеристик. Любые недостатки в этих свойствах могут привести к перерывам в производстве или браку продукции.

Недостатки традиционных сталей для пресс-форм

Дефекты характеристик сталей H11, H13 и H21

В течение долгого времени стали для горячей штамповки H11, H13 и H21 были широко используемыми материалами для экструзии меди. Однако при непрерывной горячей экструзии происходит сильное обезуглероживание при высоких температурах. При температурах выше 500 °C углеродные элементы на поверхности стали легко окисляются и теряются, что приводит к быстрому снижению твердости поверхности и ускорению износа формы. При температурах выше 600 °C твердость этих сталей резко падает, что не позволяет сохранить прочность конструкции, необходимую для экструзии, что напрямую влияет на точность размеров медного материала. Частые циклы нагрева-охлаждения вызывают переменные напряжения внутри формы, что приводит к образованию микротрещин, которые постепенно распространяются и в конечном итоге приводят к преждевременному выходу формы из строя.

Почему сплав стеллит является предпочтительным выбором для форм для горячей экструзии меди?

Преимущества свойств материала

Стеллит 3, как типичный представитель сплавов на основе кобальта, обладает превосходной высокой прочностью и вязкостью, высокотемпературной прочностью и коррозионной стойкостью, что делает его особенно подходящим для суровых условий непрерывной горячей экструзии медных материалов. При температурах выше 600 °C Stellite 3 сохраняет твердость HRC 40-45, которая постепенно снижается с повышением температуры, избегая «скачкообразного» падения, что обеспечивает структурную стабильность в условиях длительного воздействия высоких температур.

Его износостойкость обусловлена упрочнением межметаллического соединения, присущего сплаву, а не карбидами. В результате его износостойкость в условиях высокотемпературного трения в 3–5 раз превышает износостойкость стали H13, что позволяет эффективно противостоять износу поверхности, вызванному потоком медного материала. Сплавы на основе кобальта могут выдерживать частые колебания температуры, что снижает вероятность появления термических трещин и значительно продлевает стабильный рабочий цикл формы.

Пример из практики индийского клиента

Индийская компания по переработке меди изначально была серьезно обеспокоена высокой стоимостью Stellite 3 при выборе материалов для форм. Мы сформировали специальную команду для участия в процессе проектирования пресс-формы: с помощью 3D-моделирования мы оптимизировали структуру литника пресс-формы, уменьшили толщину материала в основных рабочих зонах и применили процесс, сочетающий Stellite и H13 для горячей сборки, тем самым уменьшив использование кобальтового сплава при сохранении прочности.

После тестирования оптимизированной пресс-формы Stellite 3 заказчик заметил значительное повышение эффективности производства. Хотя стоимость одной пресс-формы увеличилась, компания добилась общей экономии затрат.

Выбор правильного материала для пресс-формы для повышения эффективности производства меди

Эффективное производство медных материалов путем непрерывной горячей экструзии зависит от высокопроизводительных материалов для пресс-форм. Ограничения производительности традиционных сталей для пресс-форм в условиях высоких температур и высокого износа стали препятствием, сдерживающим развитие отрасли. Кобальтовые сплавы предлагают идеальное решение этой проблемы благодаря своей превосходной красной твердости, износостойкости и термоусталостной прочности.