闡明模具受力不平均 造成鋁型材變形、焊合線、偏壁等缺點(diǎn)

媒介

在擠壓出產(chǎn)中，由于主缸的推動 活動 ，再藉由模具對鋁棒限制 形變做功，成型工序才得以完成。由于主缸的推動 與模具發(fā)生感化 ，推動 力就由模具接收 轉(zhuǎn)釀成 形變能，表現(xiàn) 在模具的變形上面。一般而言，正向擠壓抑 品的現(xiàn)實(shí) 斷面尺寸與模具尺寸是紛歧 致的，且沿制品長度偏向 也常常 是不平均 的，特別是尾部轉(zhuǎn)變 特別年夜 ，嚴(yán)重影響擠壓抑 品 率，經(jīng)由過程 具體實(shí)例剖析 ，找出變形的緣由 ，并系統(tǒng)的提出解決方案。

發(fā)生 尺寸誤差 的幾個緣由 息爭 決方式

1.模具受力發(fā)生彈性形變釀成的 尺寸轉(zhuǎn)變

1.1 擠壓進(jìn)程 中，模具設(shè)計(jì)壁厚尺寸和現(xiàn)實(shí) 擠壓鋁型材尺寸差別 的緣由 主要有以下 兩個方面：

1）制品出?？缀蟮睦鋮s縮短 ，其線縮短 量與制品的尺寸和合金機(jī)能 和 擠壓鋁型材溫度有關(guān)，縮短 量根基 上連結(jié) 不變。

2）擠壓時，很高的靜水壓力使模具的‘U’和‘L’鋁型材的懸臂位置發(fā)生 彈性變形，該轉(zhuǎn)變 量可經(jīng)由過程 撓曲的較量爭論 得出，該轉(zhuǎn)變 量與施加的外力、模具彈性模量和受力面積有關(guān)，撓度公式為W=FL/8EI，藉由公式計(jì)出?？壮叽甾D(zhuǎn)變 量，再經(jīng)由過程 金屬縮短 率求得鋁型材尺寸。在擠壓溫度高、變形抗力年夜 的合金擠壓時，模具乃至 發(fā)生 塑性變形，使?？壮叽缱冃』蜃兡暌?，從而造成制品壁厚尺寸超差，這類 現(xiàn)象俗稱“縮水”或“脹水”，構(gòu)成 緣由 以下 圖所示：

圖1 縮水

圖1b 脹水

在設(shè)計(jì)中需要特別 留意 這一變形，現(xiàn)實(shí) 上這個影響不但 僅是壁厚尺寸，對 成型也會發(fā)生 很年夜 的影響，如圖2a所示，懸臂下沉工作帶錯位，造成槽內(nèi)工作帶變短，出產(chǎn)出來的鋁型材地面嚴(yán)重突出 ，轉(zhuǎn)變 如圖2b。

圖2a 年夜 懸臂鋁型材

圖2b 變形圖

圖2c 上下模1.5mm

圖2d 增強(qiáng) 橋的設(shè)置

解決問題的樞紐點(diǎn)在于：對 ’U’和‘L’鋁型材位置，設(shè)計(jì)時留意 懸臂變形選擇公道 的厚度尺寸，出產(chǎn)時盡可能 利用 專用墊，導(dǎo)流板與下模都可以做懸空1.5mm處置（圖2c），在不影響輪廓（不限焊合線）的前提 下也能夠 做增強(qiáng) 橋（圖2d）避免 懸臂下沉。

1.2 由于芯頭所受的側(cè)彎力釀成的 偏壁

由于 GB/T5237.1-2008中劃定 ：壁厚差不克不及 跨越 公役 之半。對 帶芯頭的模具出產(chǎn)時，因芯頭的幾個偏向 之間的供料不屈 衡，造成芯頭遭到 一個偏向 的側(cè)彎力，造成偏向一邊，極輕易 引發(fā) 批量報(bào)廢，久長 的答復(fù) 受力乃至 會造成模具破壞 （如圖3），所以包管 每一個進(jìn)料孔的流量與所對鋁型材面積連結(jié) 一致相當(dāng) 主要 ，在修復(fù)這類模具是，在焊合室內(nèi)進(jìn)行阻礙和加速 能起到必然 的感化 ，但在鋁型材的尾部會造成局部變形，下文中再具體 描寫 。

圖3 芯頭受側(cè)彎力

圖4a 橋下焊合線偏移示意圖

1.2.1 焊合線的發(fā)生

鋁棒經(jīng)由 度 流模后，金屬經(jīng)裁剪在橋位中線正下方的鋁型材上呈現(xiàn)了顯明分界，這就是焊合線。但橋位正下方的金屬變形水平 最年夜 ，靜水壓力低，若頓時進(jìn)入工作帶，會造成氧化后，輪廓呈現(xiàn)顯明黑線的缺點(diǎn) 。焊合線的發(fā)生 緣由 有許多 種，油污、速渡過 快、棒溫低等可能造成焊合線。假如 分流孔流量不平均 ，橋位雙方 靜水壓力差距年夜 ，造成焊合線位置偏移橋下倒角位置（如圖4a），造成焊合嚴(yán)重不良，橋下作的導(dǎo)角反而對鋁流發(fā)生 嚴(yán)重阻礙，雙方 的金屬由于 變形差別 年夜 ，鋁型材還會發(fā)生 嚴(yán)重分色。

1.2.2 焊合線模具的補(bǔ)綴

棒溫、速度、油污、鋁棒輪廓質(zhì)量等緣由 需要現(xiàn)場經(jīng)管來節(jié)制 ，模具方面改善方式 有以下幾種：

1）銑導(dǎo)流槽、調(diào)劑 進(jìn)料孔年夜 小。

2）削減 橋位下部高度，等于加深了焊合室，提高相鄰鋁流接觸的時候 ，減低的橋位下部倒角對鋁流的焊合的偏向 影響削弱 可以削減 。

3）對 焊合線不呈如今 橋底的模具（如圖4b），銑開焊合室中對鋁流起鉗建造 用，如圖4c。

圖4b 設(shè)計(jì)橋位

圖4c 銑開鉗流位置

1.3 由于擠壓進(jìn)程 模具所受應(yīng)力轉(zhuǎn)變 ，發(fā)生尺寸接連的轉(zhuǎn)變 。

模具的遭到 應(yīng)力使模具?？壮叽绺淖?，鋁型材尺寸亦發(fā)生了改變。然則 ，在擠壓進(jìn)程 中跟著 鋁棒長度漸漸 變短，固然 擠壓力在不斷下落 ，鋁棒與料膽的磨擦 力也一向 鄙人 落 ，對模具的感化 力等于總擠壓力減去鋁棒與料膽的磨擦 力，反而在上升，焊合室內(nèi)靜水壓力隨擠壓力轉(zhuǎn)變 逐步 變年夜 ，懸臂為接連轉(zhuǎn)變 如上圖1a所述，尺寸發(fā)生 “頭年夜 尾小”的現(xiàn)象，特別是懸臂對照 長的平面模具特別 顯明。

假如 想要削減 鋁型材的尾部變形，可（1）改變擠壓機(jī)機(jī)能 與擠壓工藝，經(jīng)由過程 尾部減速削減 尾部壓力，用法式 進(jìn)行接連曲線減速避免 速度突變；（2）利用 強(qiáng)度更高的模具鋼出產(chǎn)模具或提高模具熱處置質(zhì)量，利用 更好的支持 墊。公道 調(diào)劑 模具構(gòu)造 ，使載荷發(fā)散平均 。（3）利用 梯度加熱鑄錠提高頭部壓力

2 擠壓紊流階段發(fā)生的變形

2.1 尾部發(fā)生變形的緣由

擠壓平流階段，鋁棒經(jīng)由過程 壓力錐（外形 也在接連發(fā)生轉(zhuǎn)變 ）發(fā)生預(yù)變形，安穩(wěn) 有序的轉(zhuǎn)變 流出?？?，壓力小供料不足的處所 ，通太長 距離的細(xì)小 的橫流進(jìn)行增補(bǔ) 。但當(dāng)擠壓末尾時，跟著 擠壓墊片與模型 間距離的縮小，變形區(qū)內(nèi)的金屬橫向活動 特別很是難題 ，只有在強(qiáng)年夜 的壓力差降服熱金屬的屈就 強(qiáng)度時，才向著擠壓軸線偏向 由四周 向中間 發(fā)生橫向活動 ，總擠壓力上升。由于 尾部的橫流難題 ，正對進(jìn)料區(qū)供料嚴(yán)重不足，闊別 進(jìn)料口壓力年夜 ；流量年夜 的進(jìn)料孔供料不足壓力小，流量小的進(jìn)料孔供料足壓力年夜 。這是造成擠壓尾部變形的直接緣由 。變形的水平 受進(jìn)料孔和導(dǎo)流坑的影響。

2.2 擠壓結(jié)尾分流模偏壁及解決方式

2.2.1 擠壓結(jié)尾分流模偏壁得緣由

擠壓殘料時，分流模進(jìn)料孔散布 平均 ，分流模與料膽的接觸面上鋁流不會發(fā)生 長距離橫向活動 ，鋁流平均 經(jīng)由過程 上模具，不會構(gòu)成 縮尾。然則 分歧 等分進(jìn)料孔之間假如 所對的出料面積紛歧 致，就會造成流速不平均 發(fā)生變形，而且 芯頭上發(fā)生 的側(cè)壓力。焊合室假如 足夠高和寬，?？走M(jìn)料、壓力不屈 衡，壓力差可以經(jīng)由過程 焊合室內(nèi)的橫流來釋放。假如 出產(chǎn)硬合金，焊合室內(nèi)的橫流根基 上不克不及 實(shí)現(xiàn)，越接近擠壓結(jié)尾，模面的鋁橫流愈來愈 難題 ，芯頭的遭到 一個偏向 的側(cè)向力而且 愈來愈 年夜 ，堆集的壓力很輕易 造成芯頭變形發(fā)生偏壁，并引造成裂橋（以下 圖5a）。

圖5a 輕易 偏壁裂橋的原設(shè)計(jì)

圖5b 偏移中間 位設(shè)計(jì)

2.2.2 分流鋁型材排布的解決方式

圖5a中，由于 2個帶釘位進(jìn)料孔流量年夜 ，鋁流供給不足，其他2個進(jìn)料孔所對鋁流少，故壓力年夜 。是以 該模具出產(chǎn)7003硬合金，產(chǎn)能極低，每套模具產(chǎn)能在1噸以下就會發(fā)生偏壁和裂橋。假如 依照 圖5b的方式 ，將中間 位置偏移，則可到達(dá) 量產(chǎn)。所認(rèn)為 了不 分流模具尾部變形和裂橋，在布孔的進(jìn)程 中，必需 對照每一個孔所對的鋁材的面積，充裕 斟酌 鋁流比例，進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時要留意 硬合金出產(chǎn)時，因尾端殘料影響，鋁流比例其實(shí)不 純真 等于進(jìn)料口面積比例，而是等于進(jìn)料孔和相鄰流入面積的比例，設(shè)計(jì)時要斟酌 比例均衡 。

2.3 平面模尾部變形及解決方式

2.3.1 導(dǎo)流坑的感化

設(shè)計(jì)平面模具時，斟酌 到提高鋁型材輪廓質(zhì)量，提高成型度，一般都斟酌 設(shè)計(jì)倒流坑，經(jīng)由過程 導(dǎo)流坑設(shè)計(jì)調(diào)劑 坑內(nèi)鋁流的壓力差，使壓力趨勢 平均 ，削減 變形。別的 倒流坑的仿形設(shè)計(jì)削減 鋁流的變形不平均 性，削減 分色。

2.3.2 導(dǎo)流坑的改善

導(dǎo)流坑設(shè)計(jì)過年夜 ，會使導(dǎo)流結(jié)果 削弱 ，死區(qū)鉗制造不足，造成成型差，夾渣等缺點(diǎn) ，導(dǎo)流坑設(shè)計(jì)小，會使死區(qū)面積過年夜 ，過早進(jìn)入紊流階段。

下圖為一出二的平面模具，導(dǎo)流坑小，中央 流速快。成效出產(chǎn)進(jìn)程 中，中央 靠著的面呈現(xiàn)嚴(yán)重黑線，由于 尾端供水嚴(yán)重不足，金屬橫流，鋁型材發(fā)生 縮尾然后又分成兩股出料，輪廓構(gòu)成 的縮尾界面而至 。調(diào)劑 如圖6，增添 導(dǎo)流坑年夜 小和深度增添 壓余厚度，做鉤型邊避免 剪空，則輪廓質(zhì)量獲得 保障。

圖6 做鉤形邊

增添 導(dǎo)流坑深度

導(dǎo)流坑外形 必需 光滑過渡，假如 呈現(xiàn)尖角上圖7，就會構(gòu)成 顯明的黑/亮線，由于 鋁流在滑入時，在尖角位猛烈 變形晶粒度差別 顯明而至 。

圖7 去引發(fā) 亮線的位置

結(jié)論

鋁合金擠壓全部 進(jìn)程 中，模具遭到 的應(yīng)力在發(fā)生轉(zhuǎn)變 ，鋁型材行位尺寸也在發(fā)生轉(zhuǎn)變 ，經(jīng)由過程 對模具內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)變 環(huán)境定性剖析 ，找出解決鋁型材行位尺寸轉(zhuǎn)變 的緣由 ，并提出改善 。

1、鋁型材在擠壓進(jìn)程 中壁厚尺寸轉(zhuǎn)變 主要由于模具受力轉(zhuǎn)變 引發(fā) 。

2、鋁型材在擠壓進(jìn)程 中，壓力也是接連轉(zhuǎn)變 的。

3、兩進(jìn)料孔的壓力、流量差會致使 焊合線顯明。

4、擠壓殘料時，由于進(jìn)料孔或?qū)Я骺舆M(jìn)料不平均 是引發(fā) 尾部變形的主要緣由 。