李延義 劉德濤
摘要:在鋁型材生產(chǎn)過(guò)程中,影響型材組織焊合和晶粒尺寸的因素很多,如材料成分、鑄造和擠壓工藝參數(shù)等。事實(shí)上,模具也是一個(gè)重要因素。通過(guò)實(shí)例分析了模具設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇對(duì)鋁型材產(chǎn)品組織的影響,強(qiáng)調(diào)了模具設(shè)計(jì)因素的重要性。目的是向行業(yè)介紹如何采用合理的模具設(shè)計(jì),以幫助獲得良好的型材組織焊合狀態(tài)。本文主要對(duì)模具對(duì)鋁合金擠壓焊合效果的影響進(jìn)行概述。
關(guān)鍵詞:模具;鋁合金;擠壓焊合
一、前言
隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鋁型材的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,市場(chǎng)需求也越來(lái)越大。質(zhì)量要求包括內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面,從產(chǎn)品性能到外觀。因此,對(duì)擠壓模具提出了更高的要求。要獲得高質(zhì)量的型材產(chǎn)品,除了材料本身的因素和工藝參數(shù)外,很大程度上取決于模具的綜合質(zhì)量水平。在擠壓模具的設(shè)計(jì)和制造中,人們考慮的主要因素或方向是成型問(wèn)題,而模具設(shè)計(jì)對(duì)型材結(jié)構(gòu)的影響很少考慮。通過(guò)實(shí)際案例,本文探討了模具設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品組織的影響。
二、型材的分類與模具分析
目前,工業(yè)上最常用的方法是用分流模生產(chǎn)空心型材。采用分流模結(jié)構(gòu),金屬通過(guò)分流孔分成若干股,并重新聚集在焊接室中。由于分流橋的存在,金屬流動(dòng)的剛性區(qū)域不可避免地形成在橋的底部,這使得金屬原子的擴(kuò)散和結(jié)合速度變慢,金屬組織的密度降低,并且比其他零件的密度更松散。因此,用分體式組合模擠壓型材是不可避免的,也就是我們通常所說(shuō)的焊接結(jié)構(gòu)。為保證焊接質(zhì)量,其原則是:一方面,焊接室焊縫處的金屬能夠充分?jǐn)U散和結(jié)合;另一方面,變形程度應(yīng)足夠大,擠壓力不宜過(guò)低。特別是焊接室的金屬變形應(yīng)較大,以形成較大的變形力。金屬流體的大靜水壓力。否則,會(huì)在其他部位形成松散、粗糙的顆粒和不均勻的組織。由于模具結(jié)構(gòu)決定焊縫是不可避免的,在模具設(shè)計(jì)中,焊縫應(yīng)盡可能布置在不影響外觀、不承受主要載荷的部位,并盡可能提高焊縫質(zhì)量,使焊縫結(jié)構(gòu)與其他部位一致。
三、模具設(shè)計(jì)案例分析
如圖1所示,通用模具如圖2、圖3和圖4所示。模具為11MN擠壓機(jī),擠壓筒內(nèi)徑φ125mm,圖2是最常用的解決方案,其優(yōu)點(diǎn)是金屬焊縫靠近型材的拐角。如果焊縫不好,晶粒大,或亮帶色差,外觀不明顯。但缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)差,分流橋容易斷開。此外,模具使用一段時(shí)間后,由于磨損,壁厚增加,隨著壁厚的增加,擠壓比降低,焊縫處組織的晶粒尺寸越大,擠壓壓力顯著降低,焊接力也降低。此時(shí),出現(xiàn)了明顯的晶粒聚集現(xiàn)象。在此方案下,模具的開模應(yīng)充分考慮擠壓比的變化,并適當(dāng)去除導(dǎo)流孔的進(jìn)料口,以適應(yīng)模具的磨損,提高模具的使用壽命。當(dāng)擠壓比小于40時(shí),可適當(dāng)增加上模厚度,增加擠壓壓力,增加焊料的靜水壓力。
圖3模具的解決方案,模具的結(jié)構(gòu)和壽命更好,擠壓成型過(guò)程穩(wěn)定。但是,缺陷在于焊縫輪廓的尺寸,如果焊縫質(zhì)量不好,對(duì)輪廓質(zhì)量的影響將非常顯著。當(dāng)擠壓比值大于30時(shí),焊縫組織晶??赡芫哂忻黠@的粗晶,影響型材的外觀質(zhì)量,不應(yīng)使用。此解決方案適用于擠壓比大于70到100的情況,在滿足條件下,主要擠壓力較大,可獲得良好的焊縫組織,型材組織更為致密。
四、結(jié)論
空心鋁合金型材采用平面剖分組合模擠壓工藝,相對(duì)加大了型材生產(chǎn)難度。金屬經(jīng)過(guò)分裂和焊接過(guò)程,因此空心型材有一條焊接線。產(chǎn)生間隙的原因有兩個(gè):一是分流孔和焊接室狹窄,金屬供應(yīng)不足,金屬在焊接室中沒有形成足夠的靜水壓力,產(chǎn)品焊接不好流出???,導(dǎo)致產(chǎn)品存在焊接間隙;第二,過(guò)度潤(rùn)滑和潤(rùn)滑不良導(dǎo)致空心型材焊接不良。
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