铝合金挤压模具技术

1、铝合金挤压设备及模具、挤压设备挤压筒及挤压垫挤压模具(模具分类、模具结构、模具材料、模具设计原则、模具制造工艺等。)，产品目录，加热炉挤压机辅助机构，5.1挤压设备，加热炉燃料炉：油炉和煤气炉特点：加热效率高，成本低，投资少；电阻炉炉温控制困难，工作条件差，自动化程度低：炉温容易控制，加热质量好，占地面积小，工作条件好，自动化程度高；感应加热炉热效率低、成本高、投资大：主要采用50Hz工频感应加热炉。加热速度快、体积小、功耗低、自动化程度高，燃料炉、电阻加热炉、感应加热炉、挤出机按传动方式分为立式挤出机和卧式挤出机；机械挤压机、油压机和液压机分为穿孔系统；无冲孔系统的挤出机、内置冲孔挤出机和外

2、冲孔挤出机按模具装置分为锁定键式、滑动模座式和旋转模座式。纵向和横向进锭机构：线性和旋转挤压垫和残余物分离装置、产品牵引装置、锯切装置、张力矫直装置、旋转和组合式、5.1.1正向挤压机、垂直挤压机和垂直挤压机可生产壁厚均匀的薄壁管，移动部件和出料方向垂直于地面，占地面积小，仅适用于小型挤压机。5.1.1正向挤压机，水平挤压机目前，水平液压挤压机广泛用于挤压管材、棒材和型材。挤出机根据用途分为单作用挤出机和双作用挤出机。其中，单作用挤出机是世界上应用最广泛的挤出机。卧式挤压机，5.1.2反向挤压机根据挤压方法，反向挤压机可分为正向和反向以及特殊反向两种类型，每种类型可分为单作用式(无独立穿孔装置

3、)和双作用式(有独立穿孔装置)。根据其主体结构，反向挤压机大致可分为三类：挤压筒剪切型、中间框架型和回拉型。现代反向挤压机采用预应力张力柱结构，一般采用挤压轴和模具快速更换装置、挤压筒座“X”形导向装置、水平轴移动小车快速锁定装置、穿针合理装置和模环清洗装置。5.1.2反向挤压机，挤压筒剪切型挤压筒的剪切型的特征在于固定的前梁和后梁，它们通过四个张力柱连接成一个整体。在挤压筒的移动梁(也称为挤压筒座)上安装有一个超压剪切装置。挤压管剪切式、5.1.2反向挤压机、中间框架式用于正、负挤压机，其特征在于前梁和后梁通过四个张力柱固定连接成一个整体。挤压筒的前梁和移动梁之间设有残余剪切用的活动框架，活

4、动框架上设有剪刀。5.1.2反向挤出机，后拉中梁固定，前后梁通过四根张力柱连接成一个整体活动梁架。5.1.3冷挤压机、辅助机构、热剪切机：用于根据需要将加热的长锭切割成短锭；热剥皮机：在反向挤压之前使用，在剥离加热的锭皮之后，挤压机的辅助机器包括淬火装置、中断锯、牵引机、固定卸料台、卸料输送机、提升输送机、冷却床、张力矫直机、张力矫直输送机、储存台、锯床输送辊道、成品锯、定径台、检验台、5.2挤压筒和垫、挤压筒和5.2.1挤压筒。为了改善应力条件，使挤压筒中的应力分布均匀。 为了增加承载能力和延长使用寿命，大多数挤压筒由两层以上的衬套组成，衬套通过过盈配合和热配合相结合。 挤压套筒的层数应根据

5、其工作内套筒的最大压力来确定。挤压筒的加热方法为了使金属均匀流动，防止挤压筒受到过大的热冲击，挤压筒在工作前应预热，工作时应保温。目前，加热一般采用感应加热和电阻丝外加热器。挤压筒(1)的工作内套结构根据工作内套的外表面结构可分为圆柱形、圆锥形和肩圆柱形。根据内套的完整性，可分为整体内套和组合内套。在组合式内套中，它分为三种类型：圆柱组合、圆锥组合和分瓣组合。(3)根据内腔形状可分为圆形、扁平形和其他形状。一种挤压工具，用于将挤压棒从挤压筒中的锭料中分离出来，并传递挤压力。其作用是减少挤压棒端面的磨损，隔离锭坯对挤压棒的热影响。挤压铝合金时，为了减少挤压垫片与金属之间的粘结摩擦，一般采用带法兰

6、的垫片(工作带)。5.2.2挤压垫、5.2.2挤压垫、5.2.2挤压垫、5.3.1挤压模分类，(1)根据模孔压缩区的横截面形状，可分为：平流模、锥形模、流线型模和双锥模、5.3挤压模、5.3.1挤压模。(3)根据模孔的数量，可分为单孔模和多孔模。(4)根据挤压方法和工艺特点，可分为热挤压模、冷挤压模、静压挤压模、反挤压模、连续挤压模、水冷模、扩张模、水平挤压模和垂直挤压模。5.3.1挤压模的分类(5)按模具结构可分为整体模、拼合模、可拆卸模、活动模、舌形组合模、平面拼合组合模、嵌入模、叉架模、前模、保护模等。平面模块；平面分流组合模；叉形组合模具；D舌模(桥模)，(6)根据挤压模的外部结构，可

7、分为椎体倒置的锥形模、平台凸起的圆柱形模、椎体正的锥形模、椎体倒置的锥形中间椎体压环模、椎体倒置的圆柱形锥形模和加强模等。5.3.1挤压模具的分类上述分类方法是相对的，并且在上述分类方法中，模具通常具有几个特征。此外，模具形式可根据具体的工艺特点、产品形状等因素分为几个子类，如杆模可分为圆杆模、方杆模、六角杆模和异形杆模。挤压模具包括模具、模垫、穿刺针等，是直接参与金属塑性成形的工具。其特点是品种规格多，结构形式多，更换频繁，工作条件极差，消耗量大。因此，应尽一切努力延长模具的使用寿命，降低消耗，降低成本。5.3.2挤压模具结构，挤压模具结构元素A模具角度对挤压产品的表面质量和挤压力有很大影响

8、。平模的模角等于90。其特点是挤压时模具成形大，可防止铸锭表面的杂质、缺陷、氧化皮等流到产品表面，从而获得良好的产品表面。用平模挤压时，挤压力大，模具容易变形，使模孔变小或挤压模具。从减少挤压力和延长模具使用寿命的角度来看，应使用锥形模具。5.3.2挤出模的结构，挤出模的结构要素B校准带长度H和直径D校准带，也称为工作带，是与模具工作端面垂直的模具部分，用于确保挤出产品的形状、尺寸和表面质量。定径带的直径d是模具设计中一个重要的基本参数。设计d中尺寸的基本原则是在挤压产品冷却时不超过图纸规定的公差范围的情况下，尽可能延长模具的使用寿命。上浆带的长度h应根据挤出机的结构形式(垂直或水平)、挤出的

9、金属材料、sha如果模具出口直径D太小，很容易划伤产品表面，甚至造成模具堵塞。但是，如果出口直径D过大，将会大大削弱定径带的强度，导致定径带过早变形和塌陷，明显降低模具的使用寿命。入口圆角模具的入口圆角是指挤压金属进入定径带的部分，即模具工作端面与定径带形成的端面角。制造入口圆角R可以防止低塑性合金在挤压过程中的表面裂纹，减少金属流入定径带的非接触变形，还可以减少模具在高温挤压过程中棱角的塌陷变形。然而，圆角增加了接触摩擦面积，这可能导致挤压力增加。5.3.2挤压模结构、分体组合模、实心平模、分流模、5.3.2挤压模结构、5.3.2挤压模结构、5.3.2挤压模结构、新型结构模具蝶形模、蝶形模、

10、蝶形模的使用性能大大提高了模芯的抗弯能力；-减少了模芯的弹性失效；-铸锭的突破挤压力降低；-温度和工作压力降低；-挤压速度提高了50%，从而大大提高了生产率。蝶形模具的优良结构适用于普通四孔模具，计算机辅助设计系统易于设计，传统结构的挤压模具表面质量难以达到。与恒定的挤压压力相比，蝶形模具是多孔的，即一个模具是多孔的，即一次可以挤压许多型材。与单模相比，它具有以下优点：(1)提高了挤出产品的生产效率；在挤压速度相同的情况下，多孔模具的生产效率比单孔模具提高了一倍，生产成本大大降低。(2)延长模具寿命；挤压模的失效形式之一是模孔磨损。模具寿命由从模具孔挤出的多余金属的长度计算。理论上，多孔模具的

11、寿命将增加一倍。(3)提高模具材料的利用效率，降低模具钢的消耗：高强度耐热模具钢是一种昂贵的模具材料，国内材料价格约为26000元/吨，而进口材料价格达到65000元/吨10万元/吨。采用多孔模具技术将大大提高材料的利用率。(4)提高产量；采用多孔模具技术不仅可以降低挤压系数和挤压力，而且可以在恒压差的条件下通过增加铸锭长度来降低几何废品率和提高型材的成品率。液氮冷却模具技术是在铝型材挤压时，在模具的专用模垫上增加一个冷却通道，通过控制系统，液氮通过通道设定开口下的冷却通道喷到模具表面，吸收铝棒带来的热量，直接降低模具温度，保持模具温度和型材出口温度在稳定的温度范围内，达到提高挤压速度的目的；

12、同时，液氮气化后，体积扩大了600倍以上，在排出口排出型材周围的空气，形成惰性保护，提高了型材的表面光洁度。基本技术原理图如图1所示。液氮冷却通道的布置应尽量保证冷却介质在模具表面的均匀分布。目前，最理想的冷却通道布置是直接在模体上加工。然而，由于工艺复杂，实时控制困难，难以实现氮气冷却介质的均匀分布。到目前为止，它在工业应用中还没有取得良好的效果。因此，在一般工业应用中，通常采用在特殊芯片焊盘上加工冷却通道的方法。冷却通道布置示意图如图2所示。中空型材挤压模具，铝型材挤压模具的性能要求，由于铝型材挤压生产模具的工作条件差，因此，挤压生产对模具有非常严格的要求。具体要求如下：(1)高强度和高硬

13、度。在铝合金型材的挤压生产中，要求B在常温和高温工作条件下，要求工具和模具具有高的断裂韧性和冲击韧性，以防止工具和模具在冲击载荷或低应力下发生脆性断裂。(3)高耐磨性。它可以抵抗机械负荷，而不需要在高温挤压下过早退火和回火。在挤压加工温度下，模具材料的应力不应低于1000兆帕。同时，在长期润滑不良和高温高压挤压的条件下，模具表面可以抵抗金属“粘结”造成的磨损。(4)稳定性高，模具在高温下不易结垢，具有抗氧化稳定性。5.3.3挤压模具材料，以及(5)对冷却和热冲击的适应性。防止长期循环挤压生产过程中早期产生热疲劳裂纹。(6)良好的淬透性。确保整个工具和模具部分，尤其是大型工具和模具的高且均匀的机

14、械性能。(7)对反复循环应力有很强的抵抗力。为了防止过早疲劳失效，需要高持久强度。(8)高导热性。防止高温挤压过程中挤压坯件和模具的局部过度燃烧或机械强度损失。(9)具有良好的抗蠕变和氮化性能。(10)具有一定的耐腐蚀性，膨胀系数小。(11)工具和模具的材料应易于在中国获得，并符合经济原则，即价廉物美。(12)良好的工艺性能。现成的模具材料易于熔化、锻造、机加工和热处理。为了提高铝合金型材的产品质量，降低挤压生产成本，延长挤压模具的使用寿命，应根据挤压型材的品种、型材形状规格、产量大小、模具工作条件以及钢材本身的工艺性能，选择性价比高的模具材料。选择挤压模具材料时，通常要考虑以下四个因素：(1

15、)挤压金属或合金的性能。在挤压生产过程中，不同的金属或合金具有不同的物理化学性质、不同的挤压工艺条件和不同的温度-速度规格。因此，应根据挤压金属和合金的特点选择挤压模具材料。(2)产品形状、规格和品种。不同的产品形状、规格和品种要求工具和模具具有不同的材料特性。5CrNiW、5CrMnMo等中强度钢或低强度钢在挤压圆管、圆棒等简单形状时，不仅能满足工具和模具的材料要求；当挤压复杂形状的空心型材时，必须使用高级钢，如3Cr2W8V和4CrSMoSiVl来制造工具和模具。(3)设备结构、挤压方法和工艺条件。在静压挤压过程中，模具在高压液体环境中被预应力，并且模具可以由3Cr2WSV钢制成。模具材料

16、和挤压方法的选择有很大关系。热挤压模具材料需要高的热硬度和强度、高耐磨性和热稳定性。(4)工具和模具的结构和尺寸。用于挤压普通实心型材和管材的平模可由3Cr2WSV或5CrNiMo钢制成，而用于挤压空心型材和形状复杂的特殊型材的平模必须由3Cr2W8V、4Cr5MoSiVl钢或更高的材料制成。铝型材挤压变形过程是一个复杂的弹塑性、刚塑性和粘塑性的热力耦合过程，因此挤压模具设计是一个技术含量很高的系统工程。5.3.4挤压模具设计原则、挤压模具设计中需要考虑的因素a .模具设计者确定的因素主要包括模具结构、模具材料、模孔数量和挤压系数、产品形状、模孔方向和尺寸、模孔收缩、变形变形、定径带和阻塞系统的确定以及挤压过程中的应力和应变状态。b .模具制造商决定的因素包括模具尺寸和形状的精度、定径带和挡料系统的加工精度、表面粗糙度、热处理硬度、表面渗碳、脱碳和表面硬度变化、端面平行度等。挤压生产者决定的因素主要包括模具装配和支撑、加热温度、挤压速度、铸锭、模具和挤压筒的工艺润滑、