Как выбрать правильные материалы для фильер непрерывной горячей экструзии меди?

В медеперерабатывающей промышленности непрерывное горячее прессование является ключевой технологией производства ответственных профилей, таких как медные прутки и проволока, и выбор материала фильер напрямую влияет на эффективность производства, качество продукции и общие затраты. В данной статье анализируются ограничения традиционных сталей для пресс-форм с точки зрения реальных производственных потребностей, подробно описываются преимущества кобальтовых сплавов и предоставляются профессиональные рекомендации предприятиям по выбору материалов для фильер непрерывного горячего прессования меди на примере конкретных случаев применения.

Определение требований к материалам для непрерывной горячей экструзии меди

Основные требования к штампам в отрасли

Медные прутки и проволока широко используются в системах электропередачи, железнодорожном транспорте, электронных устройствах и других областях. Их производство основано на эффективной работе горизонтальных прессов непрерывного горячего прессования. Эти машины перерабатывают медные заготовки в профили заданного сечения посредством непрерывного процесса прессования, предъявляя чрезвычайно высокие требования к стабильности пресс-форм, износостойкости и точности сохранения формы — пресс-формы должны сохранять стабильные характеристики в течение длительного периода производства, чтобы гарантировать единообразие характеристик продукции.

Проблемы в условиях эксплуатации пресс-формы

Условия эксплуатации при непрерывной горячей экструзии медных материалов чрезвычайно суровы: пресс-формы должны постоянно выдерживать температуру 500–600 °C, давление прессования в сотни мегапаскалей и сильное трение, возникающее при течении меди. В таких условиях высокотемпературная твёрдость, износостойкость и термическая усталость пресс-формы становятся основными показателями её производительности. Любое отклонение от этих характеристик может привести к перерывам в производстве или браку продукции.

Недостатки традиционных литейных сталей

Дефекты свойств сталей H11, H13 и H21

В течение длительного времени стали для горячедеформируемых пресс-форм H11, H13 и H21 были широко используемыми материалами для экструзии меди. Однако в условиях непрерывной горячей экструзии происходит сильное высокотемпературное обезуглероживание. При температурах выше 500 °C углеродные элементы на поверхности стали легко окисляются и теряются, что быстро снижает твёрдость поверхности и ускоряет износ пресс-формы. При температурах выше 600 °C твёрдость этих сталей резко падает, неспособная поддерживать структурную прочность, необходимую для экструзии, что напрямую влияет на размерную точность медного материала. Частые циклы нагрева-охлаждения вызывают знакопеременные напряжения внутри пресс-формы, что приводит к образованию микротрещин, которые постепенно распространяются, в конечном итоге вызывая преждевременный выход пресс-формы из строя.

Почему кобальтовый сплав является предпочтительным выбором для медных пресс-форм для горячей экструзии?

Преимущества материальных свойств

СТ 3, как типичный представитель сплавов на основе кобальта, обладает превосходной прочностью и вязкостью, жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что делает его особенно подходящим для суровых условий непрерывной горячей экструзии медных материалов. При температурах выше 600 °C сплав СТ 3 сохраняет твёрдость ХРК 40-45, постепенно снижаясь с ростом температуры, избегая резкого падения, что обеспечивает структурную стабильность в длительных условиях высоких температур. Его износостойкость обусловлена упрочнением интерметаллического соединения, присущего сплаву, а не карбидами. В результате его износостойкость в условиях высокотемпературного трения в 3-5 раз выше, чем у стали H13, что эффективно противостоит поверхностному износу, вызванному течением меди. Сплавы на основе кобальта выдерживают частые колебания температуры, что снижает образование трещин от термических напряжений и значительно продлевает срок службы пресс-формы.

Пример использования индийского клиента

Индийская компания по переработке меди изначально испытывала серьёзные опасения по поводу высокой стоимости сплава СТ 3 при выборе материалов для пресс-форм. Мы сформировали специальную группу для участия в процессе проектирования пресс-формы: с помощью 3D-моделирования мы оптимизировали структуру литниковой системы пресс-формы, уменьшили толщину материала в рабочих зонах стержней и внедрили технологию, сочетающую СТ3 и H13 для горячей сборки, что позволило сократить расход кобальтового сплава при сохранении прочности.

После испытания оптимизированной пресс-формы из сплава СТ 3 заказчик отметил значительное повышение эффективности производства. Несмотря на увеличение стоимости каждой пресс-формы, компания добилась общей экономии средств.

Выбор правильного материала формы для повышения эффективности производства меди

Эффективное производство медных материалов методом непрерывной горячей экструзии требует использования высокопроизводительных материалов для пресс-форм. Ограниченные эксплуатационные характеристики традиционных сталей для пресс-форм в условиях высоких температур и износа стали узким местом, сдерживающим развитие отрасли. Кобальтовые сплавы предлагают идеальное решение этой задачи благодаря своей превосходной красностойкости, износостойкости и стойкости к термической усталости.

Если вы столкнулись с такими проблемами, как короткий срок службы пресс-формы или нестабильное производство, свяжитесь с нами для получения индивидуального решения.