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阐明模具受力不平均 造成铝型材变形、焊合线、偏壁等缺点

发布日期:2021-04-14 10:13:12浏览次数: 858 金属3D打印服务

 阐明模具受力不平均
造成铝型材变形、焊合线、偏壁等缺点

媒介

在挤压出产中,由于主缸的推动 活动 ,再藉由模具对铝棒限制 形变做功,成型工序才得以完成。由于主缸的推动 与模具发生感化 ,推动 力就由模具接收 转酿成 形变能,表现 在模具的变形上面。一般而言,正向挤压抑 品的现实 断面尺寸与模具尺寸是纷歧 致的,且沿制品长度偏向 也常常 是不平均 的,特别是尾部转变 特别年夜 ,严重影响挤压抑 品 率,经由过程 具体实例剖析 ,找出变形的缘由 ,并系统的提出解决方案。

发生 尺寸误差 的几个缘由 息争 决方式

1.模具受力发生弹性形变酿成的 尺寸转变

1.1 挤压进程 中,模具设计壁厚尺寸和现实 挤压铝型材尺寸差别 的缘由 主要有以下 两个方面:

1)制品出模孔后的冷却缩短 ,其线缩短 量与制品的尺寸和合金机能 和 挤压铝型材温度有关,缩短 量根基 上连结 不变。

2)挤压时,很高的静水压力使模具的‘U’和‘L’铝型材的悬臂位置发生 弹性变形,该转变 量可经由过程 挠曲的较量争论 得出,该转变 量与施加的外力、模具弹性模量和受力面积有关,挠度公式为W=FL/8EI,藉由公式计出模孔尺寸转变 量,再经由过程 金属缩短 率求得铝型材尺寸。在挤压温度高、变形抗力年夜 的合金挤压时,模具乃至 发生 塑性变形,使模孔尺寸变小或变年夜 ,从而造成制品壁厚尺寸超差,这类 现象俗称“缩水”或“胀水”,构成 缘由 以下 图所示:

图1 缩水

图1b 胀水

在设计中需要特别 留意 这一变形,现实 上这个影响不但 仅是壁厚尺寸,对 成型也会发生 很年夜 的影响,如图2a所示,悬臂下沉工作带错位,造成槽内工作带变短,出产出来的铝型材地面严重突出 ,转变 如图2b。

图2a 年夜 悬臂铝型材

图2b 变形图

图2c 上下模1.5mm

图2d 增强 桥的设置

解决问题的枢纽点在于:对 ’U’和‘L’铝型材位置,设计时留意 悬臂变形选择公道 的厚度尺寸,出产时尽可能 利用 专用垫,导流板与下模都可以做悬空1.5mm处置(图2c),在不影响轮廓(不限焊合线)的前提 下也能够 做增强 桥(图2d)避免 悬臂下沉。

1.2 由于芯头所受的侧弯力酿成的 偏壁

由于 GB/T5237.1-2008中划定 :壁厚差不克不及 跨越 公役 之半。对 带芯头的模具出产时,因芯头的几个偏向 之间的供料不屈 衡,造成芯头遭到 一个偏向 的侧弯力,造成偏向一边,极轻易 引发 批量报废,久长 的答复 受力乃至 会造成模具破坏 (如图3),所以包管 每一个进料孔的流量与所对铝型材面积连结 一致相当 主要 ,在修复这类模具是,在焊合室内进行阻碍和加速 能起到必然 的感化 ,但在铝型材的尾部会造成局部变形,下文中再具体 描写 。

图3 芯头受侧弯力

图4a 桥下焊合线偏移示意图

1.2.1 焊合线的发生

铝棒经由 度 流模后,金属经裁剪在桥位中线正下方的铝型材上呈现了显明分界,这就是焊合线。但桥位正下方的金属变形水平 最年夜 ,静水压力低,若顿时进入工作带,会造成氧化后,轮廓呈现显明黑线的缺点 。焊合线的发生 缘由 有许多 种,油污、速渡过 快、棒温低等可能造成焊合线。假如 分流孔流量不平均 ,桥位双方 静水压力差距年夜 ,造成焊合线位置偏移桥下倒角位置(如图4a),造成焊合严重不良,桥下作的导角反而对铝流发生 严重阻碍,双方 的金属由于 变形差别 年夜 ,铝型材还会发生 严重分色。

1.2.2 焊合线模具的补缀

棒温、速度、油污、铝棒轮廓质量等缘由 需要现场经管来节制 ,模具方面改善方式 有以下几种:

1)铣导流槽、调剂 进料孔年夜 小。

2)削减 桥位下部高度,等于加深了焊合室,提高相邻铝流接触的时候 ,减低的桥位下部倒角对铝流的焊合的偏向 影响削弱 可以削减 。

3)对 焊合线不呈如今 桥底的模具(如图4b),铣开焊合室中对铝流起钳建造 用,如图4c。

图4b 设计桥位

图4c 铣开钳流位置

1.3 由于挤压进程 模具所受应力转变 ,发生尺寸接连的转变 。

模具的遭到 应力使模具模孔尺寸改变,铝型材尺寸亦发生了改变。然则 ,在挤压进程 中跟着 铝棒长度渐渐 变短,固然 挤压力在不断下落 ,铝棒与料胆的磨擦 力也一向 鄙人 落 ,对模具的感化 力等于总挤压力减去铝棒与料胆的磨擦 力,反而在上升,焊合室内静水压力随挤压力转变 逐步 变年夜 ,悬臂为接连转变 如上图1a所述,尺寸发生 “头年夜 尾小”的现象,特别是悬臂对照 长的平面模具特别 显明。

假如 想要削减 铝型材的尾部变形,可(1)改变挤压机机能 与挤压工艺,经由过程 尾部减速削减 尾部压力,用法式 进行接连曲线减速避免 速度突变;(2)利用 强度更高的模具钢出产模具或提高模具热处置质量,利用 更好的支持 垫。公道 调剂 模具构造 ,使载荷发散平均 。(3)利用 梯度加热铸锭提高头部压力

2 挤压紊流阶段发生的变形

2.1 尾部发生变形的缘由

挤压平流阶段,铝棒经由过程 压力锥(外形 也在接连发生转变 )发生预变形,安稳 有序的转变 流出模孔,压力小供料不足的处所 ,通太长 距离的细小 的横流进行增补 。但当挤压末尾时,跟着 挤压垫片与模型 间距离的缩小,变形区内的金属横向活动 特别很是难题 ,只有在强年夜 的压力差降服热金属的屈就 强度时,才向着挤压轴线偏向 由四周 向中间 发生横向活动 ,总挤压力上升。由于 尾部的横流难题 ,正对进料区供料严重不足,阔别 进料口压力年夜 ;流量年夜 的进料孔供料不足压力小,流量小的进料孔供料足压力年夜 。这是造成挤压尾部变形的直接缘由 。变形的水平 受进料孔和导流坑的影响。

2.2 挤压结尾分流模偏壁及解决方式

2.2.1 挤压结尾分流模偏壁得缘由

挤压残料时,分流模进料孔散布 平均 ,分流模与料胆的接触面上铝流不会发生 长距离横向活动 ,铝流平均 经由过程 上模具,不会构成 缩尾。然则 分歧 等分进料孔之间假如 所对的出料面积纷歧 致,就会造成流速不平均 发生变形,而且 芯头上发生 的侧压力。焊合室假如 足够高和宽,模孔进料、压力不屈 衡,压力差可以经由过程 焊合室内的横流来释放。假如 出产硬合金,焊合室内的横流根基 上不克不及 实现,越接近挤压结尾,模面的铝横流愈来愈 难题 ,芯头的遭到 一个偏向 的侧向力而且 愈来愈 年夜 ,堆集的压力很轻易 造成芯头变形发生偏壁,并引造成裂桥(以下 图5a)。

图5a 轻易 偏壁裂桥的原设计

图5b 偏移中间 位设计

2.2.2 分流铝型材排布的解决方式

图5a中,由于 2个带钉位进料孔流量年夜 ,铝流供给不足,其他2个进料孔所对铝流少,故压力年夜 。是以 该模具出产7003硬合金,产能极低,每套模具产能在1吨以下就会发生偏壁和裂桥。假如 依照 图5b的方式 ,将中间 位置偏移,则可到达 量产。所认为 了不 分流模具尾部变形和裂桥,在布孔的进程 中,必需 对照每一个孔所对的铝材的面积,充裕 斟酌 铝流比例,进行设计。同时要留意 硬合金出产时,因尾端残料影响,铝流比例其实不 纯真 等于进料口面积比例,而是等于进料孔和相邻流入面积的比例,设计时要斟酌 比例均衡 。

2.3 平面模尾部变形及解决方式

2.3.1 导流坑的感化

设计平面模具时,斟酌 到提高铝型材轮廓质量,提高成型度,一般都斟酌 设计倒流坑,经由过程 导流坑设计调剂 坑内铝流的压力差,使压力趋势 平均 ,削减 变形。别的 倒流坑的仿形设计削减 铝流的变形不平均 性,削减 分色。

2.3.2 导流坑的改善

导流坑设计过年夜 ,会使导流结果 削弱 ,死区钳制造不足,造成成型差,夹渣等缺点 ,导流坑设计小,会使死区面积过年夜 ,过早进入紊流阶段。

下图为一出二的平面模具,导流坑小,中央 流速快。成效出产进程 中,中央 靠着的面呈现严重黑线,由于 尾端供水严重不足,金属横流,铝型材发生 缩尾然后又分成两股出料,轮廓构成 的缩尾界面而至 。调剂 如图6,增添 导流坑年夜 小和深度增添 压余厚度,做钩型边避免 剪空,则轮廓质量获得 保障。

图6 做钩形边

增添 导流坑深度

导流坑外形 必需 光滑过渡,假如 呈现尖角上图7,就会构成 显明的黑/亮线,由于 铝流在滑入时,在尖角位猛烈 变形晶粒度差别 显明而至 。

图7 去引发 亮线的位置

结论

铝合金挤压全部 进程 中,模具遭到 的应力在发生转变 ,铝型材行位尺寸也在发生转变 ,经由过程 对模具内应力转变 环境定性剖析 ,找出解决铝型材行位尺寸转变 的缘由 ,并提出改善 。

1、铝型材在挤压进程 中壁厚尺寸转变 主要由于模具受力转变 引发 。

2、铝型材在挤压进程 中,压力也是接连转变 的。

3、两进料孔的压力、流量差会致使 焊合线显明。

4、挤压残料时,由于进料孔或导流坑进料不平均 是引发 尾部变形的主要缘由 。

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