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15
2023
-
06
大师分享避免铝合金型材挤压“暗影”缺陷的技术改善措施
摘要：列举了铝合金型材常见的“暗影”缺陷，分析了该缺陷产生的原因。阐述了为避免“暗影”缺陷，在模具设计、加工、使用、管理、维修和保养等方面的技术措施。介绍了有“暗影”缺陷型材的模具维修实例。
关键词：模具；铝合金型材；“暗影”缺陷
铝合金挤压型材表面有的存在明显手感，有的无明显手感，但是型材进行喷涂或喷漆处理后其表面有时出现凹凸棱线，行业内普遍称为“暗影”。在铝合金建筑型材或装饰类型材中，“暗影”缺陷大多不影响型材本身的力学性能及安装使用要求，但在物质文明及精神文明高度发达的今天，人们追求高品质的生活，存在于型材装饰面的“暗影”缺陷逐渐不能被用户接受。近几年，行业内从挤压模具的设计、加工、修理及挤压工艺、表面处理工艺等方面进行了很多改进尝试，取得了一些效果，但仍不能实现所有型材表面都能够彻底消除此缺陷，而且“暗影” 缺陷在采用同一套模具挤压的型材中存在反复出现的情况。对此，结合生产实践，分析了“暗影”缺陷形成的原因，阐述了避免此缺陷的技术措施，与同行研讨。
1 “暗影”常见部位及形成原因
1.1 较为常见的几个部位
铝合金型材的下列几个部位容易发生“暗影”缺陷。
1)横竖筋交接的“T”形部位(如图1所示)容易发生“暗影”缺陷。
2)带螺丝孔型材的螺孔部位(如图2所示)容易发生“暗影”缺陷。
3)壁厚差异较大、断面较复杂的型材，模具受力部位单薄、易发生弹性变形的部位(如图3所示)容易发生“暗影”缺陷。
图1 型材横竖筋交接处
Fig.1 Joint of transverse and vertical bars of profile
图2 带有螺孔的型材
Fig.2 Profile with screw holes
图3 复杂断面型材
Fig.3 Profile with complex section
1.2 “暗影”形成的原因
“暗影”缺陷产生的根本原因是由于挤压模具设计或加工不合理、模具使用不规范和保养不到位等，造成模具在上机挤压时铝金属在各处流速不平衡，尤其是在型材管腔的横竖筋交叉处、壁厚差异大的工作带过渡处、弹性变形的较大处等部位，铝金属的流速差异较大，挤压出的铝合金型材表面出现微小的凹凸不平棱线，一般肉眼无法分辨，当型材进行粉末喷涂或喷漆处理后会形成“暗影”缺陷。
2 改进措施
2.1 模具设计、加工方面
根据生产实际状况，模具管理与维修人员要与模具设计、加工技术人员保持沟通，将工作中发现的各种情况及时、准确地反馈给模具设计及加工技术人员，以便进行反复调整， 直至正常稳定。
1)分流孔的大小、分布一定要计算合理。分流孔数量尽量少(尤其是多孔模尽量共用分流孔)，使每个分流孔面积增大以降低挤压力。一般左右分流孔比上下分流孔稍微大点；分流桥稍微偏离易出现“暗影”的部位，尽量要避开型材“T”形位置，分流桥位加工要圆滑，在保证强度的条件下桥底尽量不要做得太宽，减少死区，这样有利于挤压过程中供铝顺畅。
2)φ180 mm～φ250 mm的单孔或双孔断桥隔热铝型材模具的焊合室深度一般取10 mm～15 mm；模芯尽量不要做得太长以防止变形偏移， 尤其是多孔模应在设计、加工时预留一定的偏移量，此数据需要长期的跟踪采集并适时调整。
3)挤压进料方向上模工作带应高出下模工作带0.5 mm～1 mm，以避免上模在挤压生产中受压产生弹性变形而造成上、下模工作带错位影响铝金属流速的平衡。
4)工作带必须保证平直，工作带长度直接影响铝金属流速，工作带长度变化的地方一定要圆滑过渡，避免出现尖角或直角过渡，减少落差， 加工完成后一定要清除毛刺；空刀位的深度要均匀，与工作带连接处尽量采用R1.5 mm～3 mm 的圆弧过渡，出口空刀必要时做成一定角度的喇叭口。
2.2 模具使用、管理方面
1)从模具的试模到挤压生产使用都尽量固定在同一个挤压机台，频繁的更换机台容易导致模具上机不稳定，反复修模会影响模具的使用寿命及合格率。
2)挤压工艺要保持稳定，模温、锭温、挤压速度等要控制在合理的范围内。
3)如果所挤压的型材带有弹性变形量大的断面，就要使用专用的支撑垫。
4)挤压型材通过量必须严格按照模具的氮化工艺条件来安排，避免超量生产造成模具工作带损坏，模具工作带如果因磨损被拉花或被拉穿会影响铝金属流速的均衡，这也是型材“暗影”缺陷产生或加重的一个重要原因。
5)模具维修及抛光时要注意不能损坏工作带，不能破坏上、下模工作带的平面度、垂直度，一旦受损，都会影响流速，导致“暗 影”缺陷的产生。
2.3 模具维修、保养方面
1)为了避免型材的“暗影”缺陷，在模具维修方面的原理和避免其他缺陷的原理是一样的，基本都是调整铝金属通过模具的流动速度，使其各部分流速均匀。上面分析了“暗 影”缺陷产生的原因较多、其变化也较大，所以在修模前要认真分析了解清楚模具的设计思路、加工缺陷以及模具的现实使用情况，尽可能全面、准确地找到缺陷产生的根本原因，然后再选用最合理的修模方法，切忌盲目动手。
2)在模具的设计没有严重不合理的情况下，尽可能采用不影响模具寿命的修模方法，优先采用加快铝金属流速的办法(扩大分流孔、减短工作带、加大空刀深度等)，尽量不要大范围的点焊阻碍。修模操作时， 有条件的情况下优先考虑用电火花等设备加工，尽量避免从焊合室内减短工作带长度，并且不要一次性修过头，而致使模具无法修复。
3 有“暗影”缺陷型材的模具维修实例
3.1 断桥隔热丝中梃型材
1)该型材横截面如图4所示。缺陷描述：该断面螺丝孔处腔体较小，模芯单薄易摆动，螺丝孔处供流快慢难以控制，型材壁厚差异大，生产出的型材无明显手感，型材进行氟碳喷涂表面处理后在图4中A处出现明显的“暗影”缺陷。
图4 断桥隔热丝中梃型材横截面
Fig.4 Profile cross section of bridge broken heat
insulation wire mullion
2)缺陷原因分析：经过料头与上、下模对比分析后，判断为上模入料方向工作带远高于下模工作带，工作带配合不合理；螺丝孔供料引流槽不顺畅；“T”形部位下模工作带过渡不合理(定径带偏短)。
3)解决方法：加大压合位铝金属流量，扩大上模相对应处分流孔，增加铝金属流量，将下模压合位 B、C 两处工作带适当减短；减短上模工作带，使上、下模工作带配合合理；加大螺丝孔处铝金属流量，使供流顺畅。维修前、后的模具如图5所示。
图5 模具维修前后情况
Fig.5 The mold before and after maintenance
3.2 带螺丝孔方管百叶型材
1)该型材横截面如图6所示。缺陷描述：该型材壁厚相对较薄，挤压比较大，生产出的型材在螺丝孔A、B两处有轻微洼陷，用自喷漆检验后有明显的“暗影”，且螺丝孔处形状不规则、有轻微变形。
图6 带螺丝孔方管百叶型材横截面
Fig.6 Cross section of square tube louver with screw hole
2)缺陷原因分析：经分析判断，该模具在设计、加工时均不太合理，螺丝孔尖部工作带过长；供流不足；下模相对应位置工作带过短且未预留阻流块， 下模工作带不平、有轻微促流角(相对应的螺丝孔根部上模工作带也较短)；过渡不合理。
3)解决方法：上、下模装配检查发现上模工作带与下模工作带错位严重，用车床车削法将下模与上模接触的面适当降低，重新装配使工作带配合合理；适当减短螺丝孔尖部工作带长度，下模加焊阻流块；开引流槽，增加螺丝孔处的流量。
维修后的模具见图7所示。将缺陷原因及时反馈至模具设计、加工人员进行改进，改进设计、加工后的新模具上机试模一次合格。
4 结束语
理论上，型材的“暗影”缺陷是可以通过改进设计、加工或通过模具维修保养等措施消除的，但是在现实生产过程中，由于企业的技术、设备等条件的限制，模具使用管理没有做到很规范，模具维修大多采用手工操作，所以还是不能彻底消除这类缺陷，还需要在长期生产实践中不断摸索，减少甚至彻底消除 “暗影”缺陷，提高新模具的上机合格率。
文章来源：铝深加工
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