薄壁年夜 断面集装箱侧板铝材挤压模具设计实战

1 引言

近几年来，跟着 我国铝加工手艺 的不竭成长 ，铝合金型材愈来愈 普遍 地应用 于轨道、桥梁、车辆、航空、集装箱等主要 范畴 ，从而致使 年夜 量年夜 型工业铝型材的开辟 和应用 。工业铝型材具有厚度薄、尺寸年夜 、断面构造 复杂等特点，公道 设计这类薄壁年夜 断面铝型材挤压模具是年夜 型工业铝型材出产的关头，也是提高挤压出产效力 的异常 主要 的包管 。本论文针对具有厚度薄、截面宽、挤压系数年夜 、需求量异常 年夜 、交货周期异常 短等特点的集装箱侧板铝型材，本文提出了四种模具设计方案，经由过程 尝试和比较 剖析 ，从中肯定 了该铝型材公道 的模具设计方案和模具工作带长度，最后，经由过程 出产尝试肯定 了公道 的挤压出产工艺节制 方式 和节制 参数。铝合金集装箱优点是重量轻，外表美不雅 ，防侵蚀 ，弹性好，加工便利和 加工费、补缀 费低，利用 年限长。

2 铝型材构造 与工艺剖析

集装箱是帆海 运输业的主要 设备 ，集装箱体上需要年夜 量的分歧 规格和外形 的铝型材，此中包孕 箱内地板、毗邻 件、门坎 、导轨、支持 梁、箱门框架、侧板，等等。图1 所示为某集装箱侧板铝型材产物 的断面图，该型材产物 具有以下 特点：材料为6061（LD30）铝合金。该产物 在65MN挤压机上挤压出产，挤压筒内径为φ395mm。

（1）断面长度为450mm，壁厚最薄处只有2.8mm，型材宽度和型材厚度相差很年夜 ；

（2）型材构造 不是完全摆布对称；

（3）挤压系数年夜 ，λ＝92 ，远远超越 正常的挤压系数，由此引发 的挤压力异常 年夜 、挤压速度慢等挤压工艺前提 经常 又会致使 型材出口温度没法 连结 在500℃以上；

（4）为了包管 型材的硬度，减小挤压力，需要加年夜 分流孔面积和减小工作带长度，即增年夜 分流比（分流孔总面积与型材断面总面积之比，k=S 分/S）。

图1 薄壁年夜 断面集装箱铝侧板断面图

3 模具设计方案剖析

产物 壁厚薄，挤压系数年夜 （λ=92），挤压力年夜 ，挤压速度慢而包管 不了型材出口温度在500℃以上，使型材硬度不足。斟酌 到型材以上特点，采取 了四个设计方案，如图2、3、4和5所示。图2的分流比为15， k值越小，即分流孔越小，金属第一次变形阻力年夜 ，变形水平 增年夜 ，从而挤压力增年夜 ，金属活动 的不平均 性和紊流加重 ，致使 成品 成形难度年夜 轻易 塞模而且 常泛起 闷车现象；同时挤压力增年夜 ，模具承受压力也将增添 ，从而下降 模具寿命。

集装箱铝材模具设计方案图2

图3 的分流比24.5，k值越年夜 分流孔就越年夜 ，一方面有益 于金属的活动 ，下降 挤压力，另外一 方面提高了挤压速度，包管 了出口温度在500℃以上，从而下降 了因硬度不足而发生 的报废，单机的产量获得 必然 的提高。

集装箱铝材模具设计方案图3

方案3 和方案4 是在一出一模具设计方案的根本上，为了进一步提高单机产能，加速 定单 的配套、缩短交货期、提高经济效益等目标 ，而开辟 的一出二模具。

图4的分流比14，图4所示的是各自自力 的分流孔对应供应 型材的响应 的位置，是常见的设计构造 。这类 构造 由横的年夜 简支梁作主要的支承，中央 的四条桥辅助支承，模型 受压时中央 刚性部门和双方 下沉的水平 分歧 ，中央 下沉多双方 下沉少，致使 模具不变性差，常塞模，统一 跟铝棒的棒头跟棒尾的型材壁厚转变 相差有0.5mm，把导流的厚度相对加厚，从而提高导流的刚度但另外一 方面挤压力也跟着 增年夜 ，金属变形阻力加年夜 。

集装箱铝材模具设计方案图4

图5的分流比20，图5所示的这类 新构造 的模型 一方面分流比比图4的要年夜 ，另外一 方面四桥成为一刚性整体，模型 在受压时，中央 刚性部门只会因其它四桥组成 的柔性支座的变形而整休下沉，而其自己 不会发生 挠曲，而且 有用 地护卫了中央 部门的悬臂。同时因分流桥处于模圆周不异位置，变形平均 ，所以模具的弹性变形不影响型材的壁厚精度，模型 两侧的分流孔使金属尽量流向模具两头 如许 不会引发 流速不均，从而包管 了型材的优秀成形。由于这类 构造 的四条桥宽度比图4的要短，从而可以把导流减薄，下降 挤压阻力，提高挤压速度来增添 单机产量。

集装箱铝材模具设计方案图5

4 工作带长度的设计

为了肯定 工作带长度，起首 斟酌 金属活动 速度，由于 工作带的长度金属的活动 异常 敏感；其次斟酌 的是耐磨性。工作带过薄，不耐磨损，对型材的概况质量有优点 但轻易 过早的致使 模具报废；工作带太长 ，增添 摩擦 阻力，致使 挤压力升高，影响产物 的概况质量，出格是这类 型材更要稳重 斟酌 ，尽量 削减 工作带长度。此型材我司设计的最长工作带长度为5.5mm，最短的工作带长度为1.5mm，具体设计参数如图6所示。

5 挤压工艺参数

在挤压工艺方面也作了调剂 ，公道 制定 了挤压工艺，挤压工艺参数见表1。

表1集装箱铝材挤压工艺参数

铸棒温度℃

模具温度℃

挤压筒温度℃

挤出温度℃

挤压速度m/min

水淬后温度℃

480~500

440

410

500~530

7~11

≤50

（1）6061合金变形抗力年夜 ，所以铸棒温度应偏上限480~500℃。

（2）模具温度偏高。

（3）要使合金主要强化相完全固溶，须包管 淬火温度在500℃以上，是以 型材挤压出口温度应节制 在500~530℃。

（4）6061合金淬火敏感性高。要求淬火冷却强度年夜 ，冷却速度快，必需 经由过程 水淬使其温度敏捷 降到50℃以下。

6 结论

本文具体 介绍了工业铝型材薄壁年夜 断面挤压模具的设计难点和 优化设计方案，指出挤压系数较年夜 的型材模具若何 设计才可以或许 下降 挤压力，增添 模具寿命，提高出产效力 。综上所述，模具构造 对挤压力的影响是对照 敏感的，为了下降 挤压力，同时又要确保产物 的质量，一是要尽量 减小导流模的厚度；二是公道 设计分流孔的外形 ，尽量 增年夜 分流比让模面上的金属可以或许 畅流；三是严酷节制 工作带的长短，尽量 包管 成形的同时削减 工作带长度。经由过程 采取 以上几方面的办法 ，对挤压薄壁年夜 断面型材下降 挤压力有较好的结果 。