模具對(duì)鋁合金擠壓焊合效果的影響

李延義 劉德濤

摘要：在鋁型材生產(chǎn)過程中，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)用越來越廣泛，市場(chǎng)需求也越來越大。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)，焊縫組織晶粒可能具有明顯的粗晶，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)過分裂和焊接過程，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)品焊接不好流出模孔，導(dǎo)致產(chǎn)品存在焊接間隙;第二，過度潤(rùn)滑和潤(rùn)滑不良導(dǎo)致空心型材焊接不良。

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