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铝型材挤压模孔在模具平面上的合理配置
内容来源:http://www.apas.net.cn/    作者:武将    发布日期:2021-07-01 08:33    阅读次数:96 次 点击收藏

铝型材是挤压的主要产品,随着航空工业和其它工业部门的飞速发展,特别是建筑工业及民用事业的发展,对铝合金型材的要求不仅数量增加、规格扩大、品种增多,而且其形状日见复杂,并广泛用来制造承受重载的整体结构件;铝合金型材可分为普通型材和专用型材两大类;专用型材主要是指变断面型材、空心型材和壁板型材等;普通型材主要是指各种形状规格和各种用途的实心型材;普通型材的应用最广,品种规格最多,是最常见的铝合金型材;


普通型材主要用单孔或多孔的平面模来进行挤压;在挤压断面形状比较复杂,非对称性很强或型材各处的壁厚尺寸差别很大的型材时,往往由于金属流出模孔时的速度不均匀而造成型材的扭拧、波浪、弯曲及裂纹等废品,因此,为了提高挤压制品的质量,在设计型材模具时,除了要选择有足够强度的模具结构以外,还需要考虑模孔的配置,模孔制造尺寸的确定和选择保证型材断面各个部位的流动速度均匀的设计;


1. 单孔挤压型材时的模孔配置

铝型材的横断面形状和尺寸是合理配置模孔的重要因素之一;根据对于坐标轴的对称程度可将铝型材分成三类:即横断面对称于两个坐标轴的型材,此种型材对称性最好;断面对称于一个坐标轴的型材,此种型材的对称性次之;横断面不对称的型材,此种型材对称性差;


在设计单孔模时,对于横断面和两个坐标轴相对称(或近似对称)的型材,其合理的模孔配置是应使型材断面的重心和模子的中心相重合(如下图所示);

轴对称铝型材模孔的配置

在挤压横断面尺寸对于一个坐标轴相对称的铝型材时,如果其缘板的厚度相等或彼此相差不大时,那么模孔的配置应使型材的对称轴通过模子的一个坐标轴,而使型材断面的重心位于另一个坐标轴上;


对于非对称性的型材和壁厚差别很大的型材,若采用上述原则配置模孔,将使型材断面的重心到模子中心的距离增大,而把模孔位置移到模子的边缘上;同时,很难保证型材各个部位的流动速度均匀,还要制造通道移位的专用工艺装备;因此对于各部分壁厚不等的型材和不对称型材,必须将型材的重心相对于模子的中心作一定距离的移动,应尽可能地使难于流动的壁厚较薄的部位靠近模子中心,尽量使金属在变形时的单位静压力相等;


对于缘板厚度比虽然不大、但截面形状十分复杂的铝型材应将型材截面外接圆的中心布置在模具中心线上,对于挤压系数很大,挤压有困难或流动很不均匀的某些型材可采用平衡模孔或增加工艺余料的方法或采取合理调整金属流速的其他措施来改善挤压条件,保证薄壁缘板部分的拉力最小,改善金属流动的均匀性,以减少型材横向和纵向几何形状产生弯曲、扭曲、波浪及撕裂等现象;为了防止型材由于自重而产生扭拧和弯曲,应将型材大面朝下,增加型材的稳定性;


总之,单孔铝型材模孔的布置,应尽量保证型材各部分金属流动均匀,在x轴上下方和y轴左右方的金属供给量应尽可能相近,以改善挤压条件,提高产品的质量,同时,也应考虑模具的强度和寿命,尽可能使用通用模具;


2. 多孔挤压铝型材的模孔配置

采用多孔模挤压普通铝型材的目的是为了提高挤压机的生产率和成品率,降低挤压系数和减少挤压力,减短挤出长度以适应挤压机工作台的结构等,在生产非对称的复杂型材时,为了均衡金属的流速,有时也采用多孔模挤压;


A模孔数目的选择原则

多孔型材模模孔数目的选择原则与多孔棒模的选择基本相同,主要应考虑挤压系数λ的影响,保证模具强度,金属流动的均匀性和制品的表面质量,与多孔棒模相比,在选择多孔型材模模孔数目时应注意:

(1)应保证有足够大挤压系数,为了保证制品的力学性能,挤压铝型材时的挤压系数应大于12;挤压系数的最大值,应根据挤压筒的比压、合金性质、挤压的难易程度等因素来决定,对于难挤合金,一般说λ不应大于50,对于易挤压金属或合金,λ可大于100以上,特别是对于软铝系民用建筑型材来说,根据型材的形状和尺寸,λ可大至200以上,由于型材的壁厚一般比较薄,容易中断,因此其挤出长度可不受挤压机工作台长度的限制,所以也允许采用较大的挤压系数,挤出较长的型材;

(2)型材的形状比棒材复杂得多,而且壁厚较薄且不均匀,所以金属流动的均匀性比棒材差的多,很容易产生挤出长度不齐、波浪、扭曲等缺陷,所以模孔不宜过多,否则可能缠绕在一起,大大影响铝型材的表面质量,甚至引起堵模;对于铝合金型材来说,一般取2346个模孔;在特殊情况下,或采取了特殊的工艺措施之后也可多至12个孔;多孔模挤压时,应配置牵引装置或专用导路;

(3)铝型材的形状较复杂,模孔的尖角部分容易引起应力集中,因此在选择模孔数目时要注意模具强度,避免模孔间距和模孔与模具边缘的间距过小;


B多孔型材模的布置

挤压两孔或多孔铝型材时,模孔的布置必须遵守中心对称原则,而可以不遵守轴对称原则,如下图所示;

多孔模模孔的合理配置系统图

在配置模孔时,应考虑到模孔离挤压筒中心的距离不同,金属流动速度有差异的现象,因此铝型材断面上薄壁部分应向着模具的中心,而壁厚部分应向着模具的边缘,这种配置,还可以提高模孔之间的连接部分的强度;


对于对称性较好,且断面上各处的壁厚相差不大的铝型材,可将型材模孔的重心均布在以模具中心为圆心的圆周上;


为了保证模具的强度,多孔型材模孔之间应保持一定的距离,在实际生产中对于8000t以上的大型挤压机取60mm以上,对于5000t挤压机取35~50mm,而对于2000t以下的挤压机可取20~30mm


为了保证铝型材的质量,配置多孔模模孔时还必须考虑模孔边缘与挤压筒壁之间的距离,当这个距离太小时,铝型材边缘会出现成层等缺陷,下表列出了模孔与挤压筒壁之间的最小允许距离;

模孔与挤压筒壁之间的最小距离
挤压筒直径/mm
85~95
115~130
150~200
200~280
300~500
>500
模孔边缘与挤压筒壁间最小间距/mm
10~15
15~20
20~25
30~40
40~50
50~60

照例,模孔间距和模孔边缘与挤压筒壁之间的距离也应系列化,以利于模垫、前环等大型基本工具及导路等有互换性和通用性;


根据具体的挤压条件,对铝型材的形状和尺寸,挤压筒和模具的规格,产品的要求,模具的强度以及需要采用工具的情况等进行了详细分析,并确定出矛盾的主要方面之后,可以采用不同的形式对多孔模进行排列;

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