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铝型材与挤压机的大小存在何种关系及如何设计

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    一、铝型材挤压机的规格与型材横截面对角线之间是什么关系?

    挤压机是按挤压力大小计算吨位的,吨位表示挤压力。常见的有500t、630t、800t、1000t、1200t、1800t、2500t等等,其吨位越大可生产铝型材越大,也就是对角线越大。简单的说就是挤压机规格越大可生产铝型材对角线越大,如图所示:大型挤压机出料口尺寸及挤压型材对角线要求。

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    二、挤压机大小与型材存在何种关系?

    挤压机型号和铝型材的规格是要相辅相成的,合适的挤压机才能挤压合适范围的铝型材,一般是根据铝型材载面图来确定挤压比,再来定采用铝大挤压机,挤压机的确定多数是按挤压比来计算,这也与铝材厂的要求也有关系,比如一个铝型材挤压比算下来只有5-15,这种情况设计都会要求铝材厂更换大机台来挤压产品,但是铝材厂对型材只有简单要求,工业铝型材要求模具厂不换压机进行设计。这时模具厂还是会做下去。所以现在设计师们很多时候都是按型材厂指定的信息来设计生产模具。

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    三、铝型材不一样,如何确定用多大吨位的挤压机生产?

    挤压机是生产铝型材的主要设备,铝型材形状尺寸与外观质量与挤压机的好坏密切相关,挤压机的分类形式有很多种,很多企业在选购挤压机时,要对挤压机的机型、挤压能力和档次作一个系统的了解,如何确定铝型材挤压机的吨位大小,也是铝型材生产厂家在选购挤压机时必须要考虑的一个方面,现在讲解一下有关挤压机的吨位如何选择。

    根据需要挤压的合金类型、单机年生产量和型材的最大外接圆直径,我们来初步选定挤压机的类型,首先要考虑的问题就是挤压机的吨位有多大。

    在选择挤压机的吨位大小时,一般要先计算挤压机的挤压比,挤压比也称挤压系数,是指挤压筒的横断面面积与铝型材总横断面面积的比例,它是铝型材生产中用来衡量铝合金变形量大小的主要参数,用下列式子表示:

    λ=Ft/ΣF1

    其中,Ft表示铝锭在挤压筒内填充后的横断面面积,用mm²表示;

    ΣF1表示挤压型材的总横断面面积,用mm²表示;

    在铝型材挤压时,铝合金的变形量大小也可以用变形程度来表示:ε=λ-1

    如果用挤压的加工方法,对挤压比是有限值的,一次挤压的铝型材和铝棒在挤压时的挤压比λ要大于8-12,二次挤压用的毛坯的挤压比就没有限制。

    上面用来计算挤压比的方法,简单说来也就是用挤压铸锭的截面面积÷挤压型材的截面面积,还可以用其它的方式来计算,即挤压出来的型材长度÷挤压用的铸锭长度。

    在确定挤压机吨位大小前,还要了解型材的断面形状,从而确定模具的尺寸大小,进而确定模具的结构形式,这样可以确定出挤压的是空心型材还是实心型材,这二种不同的结构型材所需的挤压机吨位是有区别的。

    挤压机的分类很多,按照挤压能力来分可分为小型、中型、大型和重型挤压机,每种不同型号的挤压机的挤压能力都有限制的,挤压能力通常用MN表示,也就是吨位,用于工业生产中用的6063铝型材挤压机的吨位有以下标准:

    以上吨位的挤压机均可用来挤压6063型材的铝型材,铝型材生产厂家在选择挤压机吨位时要充分考虑到挤压机的挤压系数、型材的断面形状和模具的尺寸,以及自身的生产条件和产品要求,根据计算公式得出金属的变形量,从而确定合适的挤压机吨位,既能挤压出质量合格的铝型材产品,又不会给企业造成不必要的经济浪费。

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    四、实例分析大型轨道列车车体型材挤压模具该如何设计?

    该型材属于大型、多腔、薄壁、扁宽轨道车体型材、型材最大外接圆直径D=500mm,供料长度为24.6m,型材各处壁厚相差较大,最大壁厚4.5mm,最小壁厚1.5mm,型材宽487.4mm,属于难成型型材。

    内斜筋节点对应分流孔中心位置;分流孔面积由中心逐渐增大,且分流孔距型材距离也逐渐减小;越靠近两侧,分流桥降桥量越大,并且分流桥宽度逐渐减窄。

    分级导流、多级分流的型腔设计技术通过:

    a:分层次设计导流腔、导流槽;

    b:设计不同桥宽、桥高组合,与分层次的导流腔、导流槽配合,调节金属流动,保证金属在模具宽展方向上的均匀流动和完全填充,同时降低挤压阻力。

    焊合室采用二级焊合室结构。一级焊合室高34mm.选用蝶形焊合室结构;二级焊合室高6mm,型材斜筋连接节点处,二级焊合室宽度适当缩窄;型材两端二级焊合室扩宽;型材平模部二级焊合尺寸也较窄。

    模孔尺寸确定为型材尺寸的1.01倍,型材部分截面在经验系数基本上还加上了适当的修正值;

    确定分流桥下,远离分流孔、最窄的模孔,最难进料部分作为工作带最低部位,模芯工作带出口端设计比下模模孔工作带长1.5-2.0mm。

    在挤压成型过程中,铝合金要经历加热,整体流动、分流、焊合、定型、冷却等在多个交叉耦合阶段,采用物理实验和现有的测量仪与手段基本上无法了解铝合金的成形机理和变形规律。运用仿真技术则可以模拟挤压成型过程,揭示金属的流动规律和各种物理场量的分布,变化情况,可用于指导开展模具优化设计,优化设计,从而减少实际试模次数,降低试模成本。

    修模措施:对模芯间工作带则用平挫及砂纸仔细抛光,保证工作带垂直度及表面粗糙度;选用磨枪对偏壁所对应上分流孔及模桥打磨扩孔,加大对偏薄处金属供给。

    型材A处大面有轻微内凹且壁厚比要求下公差薄0.15mm;B处上侧角部、下侧角部及立筋分别偏壁薄0.15mm.0.10mm及0.2mm。

    型材除红色标记所示小爪壁厚比下公差薄0.1mm外,其他部位尺寸均在要求公差范围内。红色小爪部位初次试模偏薄小,第一次修模对其对应分流孔及模桥打磨不到位,导致处供料略微不足壁厚仍偏壁薄0.1mm。修模措施:继续用磨枪对偏薄小筋对应上模分流孔及模桥打磨扩孔,加大对偏薄处金属供给。

    修模完成的模具装配好后再次上机挤压,第三次试模挤出的铝合金型材表面光滑明亮,没有擦伤、划伤和明显的挤压纹路,型材各处平面度、弯曲度、扭曲度及断面尺寸均满足要求,试模成功后的模具后续生产成功挤压58吨。

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