模具对铝合金挤压焊合效果的影响

李延义 刘德涛

摘要：在铝型材生产过程中，影响型材组织焊合和晶粒尺寸的因素很多，如材料成分、铸造和挤压工艺参数等。事实上，模具也是一个重要因素。通过实例分析了模具设计中结构参数的选择对铝型材产品组织的影响，强调了模具设计因素的重要性。目的是向行业介绍如何采用合理的模具设计，以帮助获得良好的型材组织焊合状态。本文主要对模具对铝合金挤压焊合效果的影响进行概述。

关键词：模具;铝合金;挤压焊合

一、前言

随着现代经济的快速发展，铝型材的应用越来越广泛，市场需求也越来越大。质量要求包括内部和外部两个方面，从产品性能到外观。因此，对挤压模具提出了更高的要求。要获得高质量的型材产品，除了材料本身的因素和工艺参数外，很大程度上取决于模具的综合质量水平。在挤压模具的设计和制造中，人们考虑的主要因素或方向是成型问题，而模具设计对型材结构的影响很少考虑。通过实际案例，本文探讨了模具设计对产品组织的影响。

二、型材的分类与模具分析

目前，工业上最常用的方法是用分流模生产空心型材。采用分流模结构，金属通过分流孔分成若干股，并重新聚集在焊接室中。由于分流桥的存在，金属流动的刚性区域不可避免地形成在桥的底部，这使得金属原子的扩散和结合速度变慢，金属组织的密度降低，并且比其他零件的密度更松散。因此，用分体式组合模挤压型材是不可避免的，也就是我们通常所说的焊接结构。为保证焊接质量，其原则是：一方面，焊接室焊缝处的金属能够充分扩散和结合;另一方面，变形程度应足够大，挤压力不宜过低。特别是焊接室的金属变形应较大，以形成较大的变形力。金属流体的大静水压力。否则，会在其他部位形成松散、粗糙的颗粒和不均匀的组织。由于模具结构决定焊缝是不可避免的，在模具设计中，焊缝应尽可能布置在不影响外观、不承受主要载荷的部位，并尽可能提高焊缝质量，使焊缝结构与其他部位一致。

三、模具设计案例分析

如图1所示，通用模具如图2、图3和图4所示。模具为11MN挤压机，挤压筒内径φ125mm，图2是最常用的解决方案，其优点是金属焊缝靠近型材的拐角。如果焊缝不好，晶粒大，或亮带色差，外观不明显。但缺点是模具结构差，分流桥容易断开。此外，模具使用一段时间后，由于磨损，壁厚增加，随着壁厚的增加，挤压比降低，焊縫处组织的晶粒尺寸越大，挤压压力显著降低，焊接力也降低。此时，出现了明显的晶粒聚集现象。在此方案下，模具的开模应充分考虑挤压比的变化，并适当去除导流孔的进料口，以适应模具的磨损，提高模具的使用寿命。当挤压比小于40时，可适当增加上模厚度，增加挤压压力，增加焊料的静水压力。

图3模具的解决方案，模具的结构和寿命更好，挤压成型过程稳定。但是，缺陷在于焊缝轮廓的尺寸，如果焊缝质量不好，对轮廓质量的影响将非常显著。当挤压比值大于30时，焊缝组织晶粒可能具有明显的粗晶，影响型材的外观质量，不应使用。此解决方案适用于挤压比大于70到100的情况，在满足条件下，主要挤压力较大，可获得良好的焊缝组织，型材组织更为致密。

四、结论

空心铝合金型材采用平面剖分组合模挤压工艺，相对加大了型材生产难度。金属经过分裂和焊接过程，因此空心型材有一条焊接线。产生间隙的原因有两个：一是分流孔和焊接室狭窄，金属供应不足，金属在焊接室中没有形成足够的静水压力，产品焊接不好流出模孔，导致产品存在焊接间隙;第二，过度润滑和润滑不良导致空心型材焊接不良。

参考文献

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