工業(yè)鋁型材生產(chǎn)加工廠家

近年來(lái)，在鋁型材擠壓方面開(kāi)發(fā)了一種導(dǎo)流模，即在平模前端開(kāi)設(shè)導(dǎo)流腔或在平模前面加設(shè)一個(gè)帶異形腔的導(dǎo)流模；金屬進(jìn)入擠壓平面模模孔之前，先經(jīng)過(guò)一次預(yù)變形，這樣就大大緩解了后續(xù)變形的不均勻性；相關(guān)研究人員對(duì)0.6~1.0mm的6063合金薄壁鋁型材的導(dǎo)流模擠壓進(jìn)行了研究，并得出型材前端形狀齊平時(shí)導(dǎo)流孔形狀的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；對(duì)擠壓壁厚差很大、形狀很復(fù)雜、用工作帶難以控制流速的型材，使用導(dǎo)流模效果特別明顯；生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋁型材使用導(dǎo)流模擠壓，還可以保護(hù)平面模，提高模具壽命，以及實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓；但目前鋁型材擠壓生產(chǎn)中所使用的導(dǎo)流模模腔形狀簡(jiǎn)單，其控制流速分布的機(jī)制尚未弄清，沒(méi)有形成一套設(shè)計(jì)導(dǎo)流模的一般準(zhǔn)則，限制了導(dǎo)流模技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用；為此，國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者、專家進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)研究工作；為了提高鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)水平，國(guó)家把導(dǎo)流模的開(kāi)發(fā)研究列入了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，組織清華大學(xué)、西南鋁加工廠、東北輕合金加工廠的技術(shù)人員進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過(guò)幾年的試驗(yàn)研究，取得了重大進(jìn)展，于1990年通過(guò)了技術(shù)鑒定；該項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容包括：

（1）鋁型材擠壓過(guò)程變形流動(dòng)狀態(tài)的模擬實(shí)驗(yàn)；分別用塑泥、鋁和6063鋁合金為實(shí)驗(yàn)材料，先用多孔模擠壓分析研究影響金屬流動(dòng)速度分布的主要因素；然后在多孔模上附加不同形狀的導(dǎo)流模進(jìn)行擠壓分析研究導(dǎo)流模模膛尺寸對(duì)流出速度及擠壓力的影響；再用層狀彩色塑泥的擠壓實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析采用普通平模擠壓和平模上附加不同形狀導(dǎo)流模擠壓的坯料內(nèi)部變形狀態(tài)，搞清了導(dǎo)流模擠壓的坯料內(nèi)部變形狀態(tài)和導(dǎo)流模控制金屬流速的機(jī)制；

（2）建立導(dǎo)流模尺寸設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；設(shè)計(jì)四組典型鋁型材的擠壓實(shí)驗(yàn)，加工30套不同形狀的導(dǎo)流模，先后用塑泥、鋁和6063鋁合金進(jìn)行擠壓實(shí)驗(yàn)；確定了導(dǎo)流模設(shè)計(jì)公式中的有關(guān)系數(shù)，論證了導(dǎo)流模擠壓對(duì)改善金屬流動(dòng)、提高鋁型材質(zhì)量有顯著作用；并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工廠實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)證明，根據(jù)所提出的設(shè)計(jì)導(dǎo)流模及工作帶的數(shù)學(xué)模型作出的設(shè)計(jì)與工廠的實(shí)際設(shè)計(jì)十分接近，從而證明了開(kāi)發(fā)研究的導(dǎo)流模設(shè)計(jì)技術(shù)的正確性；

（3）用三維剛粘塑性有限元法模擬鋁型材擠壓過(guò)程；編制了三維剛粘塑性有限元法計(jì)算程序，利用大型計(jì)算機(jī)對(duì)型材擠壓過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，為正確設(shè)計(jì)導(dǎo)流模提供了理論依據(jù)；該項(xiàng)目的主要研究成果包括：

1）搞清楚鋁型材擠壓過(guò)程中引起材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)變形速度不均勻的主要原因是塑變區(qū)表面的摩擦阻力，包括塑變區(qū)和擠壓筒、平模端面及模孔表面間的滑動(dòng)摩擦以及塑變區(qū)內(nèi)不同的位置質(zhì)點(diǎn)流速的影響不同，在型材擠壓時(shí)，由于塑變區(qū)形狀非常復(fù)雜，因此表面摩擦對(duì)塑變區(qū)內(nèi)各部位質(zhì)點(diǎn)流速的影響更為復(fù)雜，難以找出簡(jiǎn)單的定量關(guān)系；有時(shí)質(zhì)點(diǎn)流速差別很大，單靠改變模口工作帶寬度或模口入角已無(wú)法控制出口流速；

2）搞清了導(dǎo)流模控制金屬流速機(jī)制；經(jīng)導(dǎo)流模擠壓后，塑性區(qū)分為兩層；改變導(dǎo)流模腔的局部寬度，改變了二次塑變區(qū)的局部擠壓比，從而改變了局部的出口流速；為此，當(dāng)導(dǎo)流模有適當(dāng)高度時(shí)，通過(guò)改變導(dǎo)流模開(kāi)口尺寸，可以有效地控制材料的出口流速；

3）提出了正確設(shè)計(jì)導(dǎo)流模的要點(diǎn)；其主要內(nèi)容包括：

①導(dǎo)流模應(yīng)有一定厚度，保證一次變形區(qū)和二次變形區(qū)分開(kāi)；

②導(dǎo)流模的開(kāi)口寬度不同，則局部擠壓比和流速不同；根據(jù)各部分模孔在平面模上的分布位置，從中心到邊緣逐漸加大，可補(bǔ)償金屬在中心流速快、邊緣流速慢的趨勢(shì)；如將導(dǎo)流模腔的開(kāi)口形狀設(shè)計(jì)成與擠壓模孔的外輪廓相似，雖然也能在一定程度上減少金屬流動(dòng)的不均勻性，但其流速仍然主要依靠工作帶寬度來(lái)完成；

③導(dǎo)流模腔與平面模孔端面應(yīng)合理配合與過(guò)渡，以減少導(dǎo)流腔壁對(duì)金屬流動(dòng)的影響；

④建立了設(shè)計(jì)導(dǎo)流模開(kāi)口寬度和高度的數(shù)學(xué)公式：

式中

λ—二次塑變區(qū)的局部擠壓比，定義為導(dǎo)流模腔某一單元的面積與相對(duì)應(yīng)的平模模孔單元面積之比；

S—平模模孔某一單元的中心到擠壓筒壁的最短距離；

t—平模模孔某一單元的等效寬度，定義為t=2a/P，a為該模孔單元面積；

P—模孔單元的模壁總周長(zhǎng)；

L—平面模孔某一單元處的工作帶寬度；

i—導(dǎo)流腔和平模孔劃分單元后的單元號(hào)；

O—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)單元，該單元的λ、L為指定數(shù)值，通常選金屬較易流動(dòng)處的模孔部分為基準(zhǔn)單元；

H—導(dǎo)流模的厚度；

T’—導(dǎo)流腔的最大開(kāi)口寬度；

t’—平模模孔的最大開(kāi)口寬度；

a1—端部系數(shù)，綜合反映導(dǎo)流模腔端部側(cè)壁的摩擦阻礙和模孔端部的流動(dòng)阻力；

a2—距離指數(shù)；

a3—模孔等效寬度指數(shù)；

a4—工作帶寬度指數(shù)；

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定a1、a2、a3、a4的數(shù)值為：

a1為1（非端部單元）或0.38（端部單元）；a2=0.86；a3=1.13；a4=-1；

⑤編制了三維塑性有限元法計(jì)算機(jī)程序；可用模擬鋁型材擠壓的復(fù)雜變形狀態(tài)，得到變形過(guò)程中流速、應(yīng)變分布和應(yīng)力分布的詳細(xì)信息，為指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)提供有力的工具；