铝合金:工模具材料后起之秀
2013年06月06日 11:19 5798次浏览 来源: 中国有色金属报 分类: 铝资讯
铝合金以其资源丰富、价格合理、密度小、对环境友好、力学性能适中、可回收性强、热导率与电导率高、抗腐蚀性强、可切削性好、可焊性也不错等一系列优秀性能,不但在国民经济的各个部门特别是交通运输装备制造业、建筑与结构工业、电力工业与国防军工领域获得广泛应用,成为一类不可或缺的基础材料,而且在近三十年来,在工模具制造方面也获得了日益广泛的应用,可以说,铝合金是工模具材料领域的后起之秀。
铝制塑料模具很有竞争力
塑料已成为用量最大的国民经济非金属材料,它不但是制造业的主要用材,而且与人们的日常生活密不可分,塑料制品比比皆是,是国民经济产业的基础材料。不管是日用塑料制品还是工业塑料零部件都是通过模具制造的,因此,铝塑料工模具在整个模具制造产业中占有相当大的比重,笔者预计,2012年,其产值占工模具总产值的27%左右,到2035年,铝塑料工模具的产值就可与其他材料塑料模具的合计产值平分秋色。为了评估铝塑料工模具的发展前景与推广应用,欧洲经济共同体进行了一项相当大的研究,其名为“ALUMOPLA”(塑料工业铝模具,Aluminum Moulds for plastic processing Industry),已于2005年完成,参与研究的单位有研究院所、大学、工厂、公司及政府机构等,研究内容为铝合金模的成本及其应用,以及与钢模相比的优势。
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铝合金塑料模成本优势凸显
总成本分析,欧盟科学家对塑料零件成本运用三要素进行分析:计划生产的零件数的模具成本;注射机每小时的运转成本,包含材料费与压注零件成本;流动资金。
一般模具的成本由四项组成:原材料,模具元件(装配用件、模座、加热元件、热腔等),流动资金,切削加工费(工装、润滑、机器与模具组装等)。现对它们做一分析:
原材料成本。铝与钢的密度比为1:3,由于铝的力学性能比钢的低,因而铝模具的厚度应大一些,所以用铝模取代钢模在质量方面仅可节约1/2。如果在某些情况下,在受力条件因素影响下,不能采用全铝合金模,需要采用钢-铝复合模。在原材料成本方面,铝合金模的成本约比钢模低15%以上。
模具元件成本。一套完整的生产模具由模本身、模座、加热元件、紧固件组成,标准钢元件与铝元件连结在一起,大多数铝模具中都有一些钢元件。因此,铝模具与钢模具元件成本相当。
流动资金。铝模制造时间比钢模的短得多,因此占用资金的时间少,优势明显。
切削加工成本。铝模的切削加工成本可比钢模的低35%,对铝模完全可用如下的工艺加工:补焊(修补与矫正焊接)、表面硬化处理(阳极氧化、化学镀与镀镍等)钢模的铣削时间比铝模长5~10倍、钻孔时间长5倍、电火花加工时间长4倍、抛光时间长3~4倍,切削工具寿命比切削钢模的长4倍。
如果用铝合金Hokotol(一种铝-锌-镁-铜系合金)合金制造塑料洗衣机前指示盘模(生产指示盘30万件)与1.2311钢模相比,成本降低33%,制造周期缩短21天;生产4万件摩托车塑料零件时,铝合金模的成本比钢模低25%,生产周期缩短14天;生产10万件小轿车车门零件时,铝合金模的制造成本比钢模低24%,生产周期缩短14天。
同样,与全钢模相比,铝-钢复合模也有十分显着的优点,例如用于制造塑料花架时,复合模的质量比全钢模轻42%,复合模的原材料价格比全钢模低47%;复合模的切削加工成本比全钢模低33%,复合模的产量比全钢模高35%,用复合模生产的花架单件价格比全钢模生产的低33%。
铝模零件生产周期比钢模短得多
这里所说的生产周期是指将塑料熔体注射到铝模或钢模内经保压与冷却后到零件出模所需的时间。周期长短取决于三个因素:压力、比体积(specific volume)和温度。
在生产半晶态塑料或其他塑料零件时,生产周期的缩短主要取决于冷却时间,而冷却时间取决于模材的热导率。
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(王祝堂 熊慧)
责任编辑:四笔
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