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制模用铜合金的20年 |
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newmaker 来源：《模具制造技术》 |
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直至1987年，由于普遍认为铜合金的强度、硬度或韧性较差，因此使在生产模具表面和模具方面受到极大限制。
1988年出版的一篇文章中，首句便提出“所有想使其业务长盛不衰的的注塑和吹塑制造商，都应经常扪心自问，‘我们应如何快速有效地生产，而且还能满足客户的需求?’”。此文基于此观点，进一步强调将铜合金用作模具材料的理由及应用方法，并阐述了铜合金可减少成型周期、改善部件质量的原因。
图1 仓库中的悬臂梁储架和铜合金圆杆系统
(该图片由 Performance Alloys提供)
下面，让我们迅速回到19年前，并提出下列问题：
Q： 在如今的模具制造商和模塑商中，无论其是否能追随那些颇有远见的、富有教育性的信息，有几家尚能维持其业务?
A：据统计，约有50%的模具制造商和模塑商引进了新技术，而那些拒绝变革的企业则为此付出了代价。一些业内的企业完全倒闭，一些企业的业务量减小，还有一些则在苦苦挣扎。
Q：模具制造商和模塑商是否有效地将铜合金用于模具生产?
A：铜合金在众多领域中的使用仍十分有限，很多情况下被弃之不用，这可能是由于厂家在特定用途中使用了不匹配的合金所致。而对合金性能和产品的误解、误导，以及其定价和可获取性，导致厂家在其决策中，使用了不合适的铜合金。这种决策使其生产的部件质量低下、寿命短，甚至发生毁损。
Q：优质的合金是否可用于模具材料?缺乏了解、供应商的销售方式或错误报导，是否阻碍了该技术的发展?
A：铜合金一直未得到合理应用。很多情况下，对铜合金缺乏了解、误解或供应商，都会使厂家使用不合适的铜合金。产品标识和牌号看似微小的变化，其实都会大大影响模具部件的寿命和性能。例如，硬度级别相似的铜合金，其传导性能(此为铜合金的主要原因)可能只比钢略好一些。又如，洛氏硬度达到40的铜合金，其可塑性极低，伸长率不足3%。可塑性和伸长率低，会使模具部件断裂，见表1。
铜合金的使用
在过去20年中，当业界缓慢地了解如何充分有效地将铜合金产品用于设计模具时，铜合金在模具及模具的耐磨表面的应用也不断扩大。与机械、加工设备和树脂相比，铜合金的发展主要受到市场认知度的阻碍。而有些情况下，对现有产品缺乏了解也妨碍了其发展。
一份非正式调查表明，众多模具制造商和模塑商仍觉得铜合金对其模具生产无足轻重。他们觉得该合金不会有效减少模塑周期、改善部件质量或其它性能。而且，这些企业还担心该合金的应用，会使维修成本或模具的最初成本增加。模塑商的经验表明，铜合金确实能缩短模塑周期、改善部件质量，且减少维修成本。模具制造商和模塑商所之所提议，是由于其不熟悉应如何将铜合金用于其产品中，抑或是根据市场见机行事。由于铜合金在加工过程中通常能抵销其较高的成本(相对于钢材)，因此可使模具制造商节省成本。
铍铜合金或铜镍合金
由于强度高、传导性能性能好，因此最适宜于生产模具表面的合金共包括两个系列——铍铜合金或铜镍合金。客户可根据自己的需要，在这两种合金中加入其它微量元素。
面对竞争以及铍铜合金一直存在的问题，甚至该合金的生产商也一直提供不含铍的铜合金。有些厂家还为无铍合金制定了产品标识或产品名，见表2。
业界的挑战和应对策略
(1) 全球性的竞争
无论怎样，我们都是在一个全球性的市场中经营业务和买卖产品。但由于有些国家的劳动力成本较低、有利的金融汇率、纳税利益和其它常见的推动因素而造成的不公平竞争，更是引发了争论。然而，这种司空见惯的现象仍将持续下去，正如20世纪的60和70年代的日本、80年代的台湾和香港，以及后来的新加坡和韩国。而现在则轮到了中国。
猜猜这会产生什么效应?当市场重心转移至中国时，包括非洲、印度、越南、柬埔寨和印尼，甚至波斯湾在内的其它国家和地区都会受到影响。
图2 经过碳化物锯条锯掉的洛氏硬度为30、厚度为5英寸的铜合金板
(2) 供应链的忠诚度
另一个急诊点，则在于当今产品供应链之间的交易，以及与真正能为工艺带来价值的企业之间缺少忠诚度。从长期来看，这会影响企业的竞争力，并成为所有与供应链下游有关的企业面对的问题。因此，寻求与那些能贡献附加值和削减不必要成本的企业建立非一次性的、持续而具有忠诚度的企业建立关系，成为重中之重。
本文提供的简式清单或评分体系，将有助于您确定已方供应链中最重要的供应商。该清单使用了从1~5的鉴定过程(5为最好，1为最差)，并由供应商持有，成为即时反映其状况的“名片”。
1)维持产品库存，以满足您的需要;
2)为模具设计和生产的全过程提供技术支持;
3)生产和排除故障的经验;
4)成熟的业务;
5)得到业界认可的高度一体化能力;
6)快速回复报价和处理订单。
伴随价值增长和成本降低而来的是与能提供最先进技术支持、扔有最好的产品理念且熟悉市场的供应商建立关系。如果客户都从不同的供应商那里购买原料，或将购买行为基于价格之上，则不可能获得长期性成果。
(3) 变革的阻力
变革的阻力过去是，现在仍是众多企业需要克服的难关，这在模具制造商设法改善模具性能时尤为明显。即使最富成就的、以最新、最杰出的设计而自豪的模具制造商或模塑商，也一直被此问题困扰。那种拒绝接受来自外界和第三方资源的理念和技术的作法，确实限制了企业在整个供应链中所能发挥的潜力。模具制造商经常抱着“应付生产即可”的态度设计和制造模具，而不是采用最先进的设计理念以及最优质的材料和部件。在很多情况下，正是这种态度最终导致企业破产、出售业务，或使业主根据情况削减企业规模或彻底倒闭。那么仍能继续经营的企业该如何应对这一情况?毫无疑问，我们需要持有一种能感知，并不断进行创新和变革的全新态度。行业则应树立一种最适用的生存观，使其真正为市场服务。这意味着我们必须树立一种业务态度，它可以激发企业投身于正在进行的变革中，并使其不断发展，而不是进行一次改革或稍加变革后，便再次陷入迟滞或停顿。
铜合金方案
而现在，我们在将铜合金用于生产模具方面又做得如何呢?那些愿意使用铜合金的企业，仍能觅得重要机遇，并作出重大贡献。
图3 通过实验发现，铜合金板被锯断的部分总是位于其最薄的横截面上。
该例子说明，用铜合金生产模具时必须控制水的流速。为了最大限度地体现铜合金的优势，水的流量设计应维持湍流/层流比。湍流可最大限度排除热量。由于工具钢的排热速度慢，因此其湍流/层流比的影响并不大，因此众多业界内的厂家抱着一种“不过是条水线而已”的态度，忽视了上述问题。如果你不信，可以随便询问一家模具制造商关于其水线的直径/深度比，以及其是否对湍流进行计算，并用于注水系统中。当你发现这些厂商口径一致地认为“不过是条水线而已”时，便会发现他们并未意识到这一工艺参数的重要性。而居于领先地位的企业，却没有将其视为“一条水线”。在《模具生产技术》2007年第10期中，强调的另一个用铜合金改善模具性能的安全中，铜合金或铜铝合金被用于模具司筒的基料。采用铜合金基料生产的模具司筒，其性能大大优于钢制部件，且钢材造成的停工时间和维修等总是也一去不复返。
在过去10年内，模具制造商成功地将模塑周期缩短了一半。而使用铜合金，还有可能使之进一步缩短。将铜合金用于生产MD表面、对水流的控制，以及过去20年内积累的经验，将成功满足更短的生产周期的要求。如果与你打交道的原料供应商只是人云亦云地编造其产品的历史，那么你就应该和有助于你改善模具设计和模塑周期、为你带来更广阔的现实用途的供应商建立联系。
那么模具设计和模塑周期还有提升空间么?答案是肯定的。在无限的机遇中，模具的冷却时间有可能短于灌注时间。
应该与那些在各自的市场中留有余地和拥有专业技能和历史积淀，愿意毫无保留地提供新技术和新产品，并为其业务提供一种能成功维持其经营模式的企业建立联系。
历史表明，价格低廉的模具也只能具有较低的性能。表面上看，购买了廉价模具的企业确实降低了成本，然而由于这一购买行为只是部门预算过程的一部分，不计入模具生产的最初成本，因此其影响不会体现于企业的排名中，抑或由于从事采购过程的人员而被掩饰起来。我们要记住，价格固然是成功的标签，但选择合适的有关人员和供应商同样重要。
(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/6/2008) |
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