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常见铝材挤压模具修理方法

   日期:2016-12-01     来源:网络    浏览:17279    评论:0    

    挤压模具是保证挤压产品的形状、尺寸精度和表面质量的关键工具,也是提高产品产量、劳动生产率、成品率、扩大品种、降低生产成本的主要因素之一。但是,由于影响模具品质的因素很多,尽管设计者和制造者都进行了努力,要设计和制造出完美无缺,完全符合工艺要求的模具实际上是不可能的或者是十分困难的。为了减少挤压时因模具品质问题而出现的各种缺陷(诸如弯曲、扭拧、扩口、并口、波浪、尺寸不合格、表面裂纹或撕裂、平直度超标准、焊合不良、不成形或堵模以及各模孔流速差过大等)以保证获得符合技术条件要求的产品,必须在挤压现场对模具进行边试挤边修理。

一、修模原理

    为了消除缺陷,使产品的尺寸精确稳定,不产生严重扭拧、弯曲、波浪、擦伤、裂纹,使各模孔流出产品长短基本一致,轮廓基本平直,必须力求使产品横断面上各质点或各部分及多孔模的各模孔问的流出速度一致,或者说应力求保证产品断面上的各种质点同时流出模孔工作带,即各质点的流动应力均等。这是模具设计者应遵循的基本原则,也是修模的基本原理。因此,修模的本质就在于调整金属的流速,使之能均衡地流出模孔。
    影响金属流出模孔速度的因素是多种多样的,但可归纳成以下两个方面:
    (1)供给产品断面各部分的金属分配是否合理,即产品各部分断面积之比与各相应部分金属供应量之比是否相等,其中包括分流孔的大小、形状、数量与分布;多孔模孔的布置,型材在模子平面上的布置;型材各部分离挤压筒中心和挤压筒边缘的远近;各模孔间的距离等。
    (2)金属流动时所爱摩擦阻力的大小,其中包括分流孔的形状、大小、数目和深度;焊合腔的形状和深度;舌头和模孔工作带的长度以及模孔与金属直接接触部分的表面状态和润滑情况等。
    当型材某一部分可供给金属量愈多,所受的摩擦阻力愈小,则这部分型材流出模孔的速度就愈快。反之就愈慢。
    金属供给量的分配比例主要是由于模孔设计者确定的,当模具制造完后,金属的分配比例就固定下来了(对于平面分流模、舌型模和带有导流模的平面模,其金属供给量可通过改变分流孔、焊合室、导流孔的形状和大小来调剂),因此,设计时由于模孔布置不合理造成的各部分流速不均,会给修模带来很大的困难。
    流动金属与模具之间的摩擦力由两部分组成:一是金属与挤压筒壁、模具端面间的摩擦,二是金属与模孔工作带表面间的摩擦。
    流动金属与模具端面问的摩擦力为:

1μ·P·F           (4—5—1)

式中 ∫1——金属与模具端面间的摩擦力/;
     μ——摩擦系数;
     F一金属与模具端面的接触面积/m2;   
     P——单位面积的正压力/Pa。
    当模子与产品一定时,P和F是一个定值,所以,改变摩擦系数,即改变流动金属与模具端面的摩擦条件,就能起到调整金属流动速度的作用。
    流变金属与模孔工作带之间的摩擦力:

n
2μ·P·∑F =μ·∑lihi                (4—5—2)
i=1

    式中∫2——流变金属与模孔工作带之间的摩擦力/N;li——型材各部分工作带接触部分的周长/am;hi——模孔工作带的长度/m。
    当模具与产品一定时,单位正压力P和型材各部分的周长li是一个定值,而当各部分的表面状态和润滑条件相同时,摩擦系数肛也可认为是不变的。因此,只要调整模孔工作带的长度就可以调整金属流出模孔的速度。
    挤压模具的修理就是通过调整模孔工作带的长度、金属分配比例、模具的表面状态以及金属与模孔的摩擦润滑条件等,以达到调整金属流出模孔的速度,来提高挤压产品品质的一种现场处理过程。
    修模的理论基础可用补充应力来加以解释。为了建立模子的阻碍系统,在修模时,主要应掌握以下两个基本概念。
    (1)阻碍角  实质上就是在模子平面工作带入口处,把原来平行于挤压轴线的工作带部分修成与挤压轴线呈一定角度的阻碍斜面,这是阻碍金属流动的一种有效的方法;
    (2)纵向与横向间隙  纵向和横向间隙会使产品出现刀弯、波浪、扭拧、平面间隙超差等缺陷,其产生的主要原因是模孔各部分的工作带长度设计与制造不合理,导致金属流速不均。从挤压的制品来看,哪一面凸起,说明哪一面的快,需要附加阻碍。

二、修模方法

    现场修模的作用主要有:调整金属流速,修正尺寸,矫正形位,改善模具的表面状态,提高模具使用寿命。为了达到上述目的,必须选用既简单方便,又经济适用的修模方法。修模的基本方法可分为阻碍、加快、扩大或缩小模孔尺寸、珩磨与抛光以及表面氮化等。修模前应对模子工作平面和工作带等处进行仔细观测和检查,并用不润滑和正常温度速度规范进行试挤,准确判断产生缺陷的原因,以利于确定修模方法。
1.阻碍
    减缓金属流出模孔速度的修模方法叫阻碍。实现阻碍的方法主要有作阻碍角、打麻点、工作带补焊、堆焊、修分流孔与分流桥及焊合腔等,见图4—5—1和图4—5—2。
    (1)作阻碍角
    在模孔工作带入口处的某一段长度上修出一定的角度称之为阻碍角,这是一种最常用的修模方法。阻碍角一般控制在3°~l2°之间,大于l5°阻碍角不再起阻碍作用。对于薄壁型材(壁厚δ=1~2 mm)阻碍宜采用下限,厚壁型材可采用中上限,这应根据流速差来确定。在某些情况下,可分几次阻碍,绝不可一次盲目阻碍过大而修废模子。在锉修阻碍角时,锉刀一定要端平,使阻碍平面棱角尖锐,斜面平直不带圆弧,因出现圆弧反则会加速流动。当既可用阻碍法又可用加快法来修正模子时,应优先选用阻碍法,因阻碍法简单易行,效果比较明显。在一般情况下,阻碍与打麻点可同时采用,这样可加大阻碍效果。



图4—5—1主要的阻碍方法图
(a)——打麻点;(b)——补焊;(c)——堆焊;(d)——做阻碍角

图4—5—2平面分流组合模的阻碍方法图
1——缩小角度,加速流动;2——增大角度,阻碍流动

    (2)打麻点
    在模子工作端面需要减缓金属流动速度的部位,沿模孔周围打上深度为0.5~1 mm,直径1~3 mm的密集小坑,借以增加金属与模具端面的摩擦阻力。此法较为简便,但对于较复杂的模具,需要与阻碍同时进行才能显示出效果。
    (3)补焊工作带
    在需要增大阻碍的部位,从模子工作带出口端补焊一段适当长度的工作带。由于工作带有效长度增加,起到了附加阻碍的作用。
    (4)堆焊
    在模子工作端面上需要阻碍的模孔周围或在焊合腔的适当位置用电焊堆起一段凸台,以增大金属流动的阻力。
    (5)修分流桥、分流孔、焊合腔、导流孔
    对于带有导流孔的平面模和平面分流模、舌型模等,在挤压现场无法用上述方法来进行阻碍,此时,可用砂轮修改舌头入口角度或改变某一部位人口尺寸与形状的方法来阻碍金属的流动。有时要在铣床或电火花机床上进行。

2.加快
    使金属流出模孔速度提高的修模方法叫做加快。常采用的加快方法有;前加快、后加快、加快角、改变分流孔的面积和位置、修改舌头人口角度等,见图4—5—3和图4—5—4。
    (1)前加快
    在模子工作端面上将需要加快部位的工作带用砂轮磨掉一定厚度以加快金属流动。在磨修时,其打磨范围应尽可能大一些,而且应均匀圆滑过渡,避免产生尖角或突台,否则,反而引起阻碍作用。


图4—5—3平面模的加快修模方法图   
(a)——前加快;(b)——后加快;(c)——加快角   
1——前减薄;2——后减薄
α前——促流角;α后——工作带与轴线呈一定角度,减少接触摩擦

图4—5—4特殊的加快修模方法图
(a)——桥式舌型模打坡口供给量加快法;(b)——平面分流模改变舌头角度与形状加快法;
(C)——改变分流孔的面积和位置1——打坡口扩大供给量;2——改变角度加快
A、B、C、D——分流孔大小和位置。虚线为修正后的形状、大小和位置

    (2)后加快
    风动砂轮从模子出口端伸到工作带处,将需要加快部位的工作带减薄,以起到加快作用。
    (3)加快角
    加快角亦称促流角或助推角,是锉刀在模子工作带的人口端修一适当的斜角(促流角),减少金属流入模孔的阻力,加快金属的流动,或者在模子工作带出口端锉修一适当的斜角(0.5°~l.5°),使挤压出的产品尽快脱离工作带,实质上是缩短了工作带,减少金属阻力起到加快作用。
    (4)舌型模和平面分流组合模的加快
    与一般平面模不同,舌型模与平面分流的加快主要依靠调整分流孔的面积和位置,或者修改模桥、舌头的人口角度和形状以及增大金属供给速度等来实现。
3.扩大模孔尺寸
    当挤压出的制品,其壁厚或外形尺寸小于图纸或技术条件所要求的公差精度时,应扩大模孔尺寸。锉修前应仔细测量模孔工作带的尺寸,检查其是否有内斜或外斜等情况。扩修时,锉刀一定始终保持与模子平面垂直,锉修后工作带必须保持平直,不得出现外斜或内斜。扩孔的锉修量可根据图纸公差的要求、所挤压新产品的尺寸、模子材料和硬度、挤压工艺参数、并结合经验来确定。锉修前后均应用块规或卡尺测量锉修处的尺寸,以确保锉修量。达到要求尺寸后应打光模孔,模孔应光洁平滑过渡,不允许出现突台。
4.缩小模孔尺寸
    缩小模孔尺寸要比扩大模孔尺寸困难得多。缩孔的方法主要有打击法、补焊法等。
    (1)打击模孔法
    打击模孔法就是用打模锤敲击需要缩孔处的工作端面,锤头的打击方向必须与工作带平行,距离模孔3~5 mm,先将工作带打堆,然后用锉刀将突出尖部锉平,达到所需尺寸,如图4—5—5所示。

图4—5—5打击缩孔法与打击锤法示意图
(a)——打击;(b)——锉平

    敲击的位置应选择适当,离模孔太近,易将工作带打塌,造成报废;距离太远,又不易起到缩孔的作用。打击模锤的刃口斜面夹角应作成30。左右。刃部不要太锋利,最好磨成R=3~5 mm的圆滑曲面,表面应坚硬光洁,硬度应高于模具本身的硬度。缩孔时最好打击模孔流速较慢的一侧,打模之后稍加平整,既缩小了模孔尺寸,又能起到加快的作用。 
    (2)补焊法
    补焊法就是在需要缩孔处,用电焊将工作带焊上一层与模具材料相当的金属,然后,将其锉平达到所需尺寸。这种方法多用于阶段变断面型材模具修理和壁厚尺寸较大的模具修理。焊前应将模子加热到400~450。焊条材料最好与模具材料相同或相近。焊后要进行去应力热处理。
    (3)镀铬法
    镀铬法就是将模孔需要缩孔处打磨光滑,将不需缩孔的地方保护起来,然后放到镀铬槽中镀上一层适当厚度的铬层,达到缩孔的目的、镀铬层的硬度高,表面光洁,厚度可达l mm左右。因此,对于一些用锉刀难以修正的模具,可用镀铬法进行全部或局部修正。
5.光模
    光模是挤压现场经常使用的修模方法。当挤压制品出现表面粗糙、擦划伤、麻面等缺陷时,或者模孔经过上述方法修理后重新投入试模或试生产前,以及模子送去镀铬或氮化前,均应进行光模处理。目前,在挤压现场常采用的光模方法有:锉修 + 细砂布抛光法;布砂轮抛光法;挤压珩磨机抛光法;锉修 + 超声波二合一抛光法;锉修 + 超声波 + 电解三合一抛光法以及喷吵抛光法等。应根据各工厂的具体条件与需要选用合适的抛光方法。模孔表面经光模后表面粗糙度应达Ra 0.8~0.4μm。

三、修模工具

1.修模工具   
    (1)量卡具。
    (2)刀具和磨具。
    (3)修模机。主要有手动、风动和电动砂轮机、模子铣型机、立钻、喷砂机、挤压珩磨机、电解抛光机、电火花机床、化学抛光机、小型车床、锉修一超声波二合一修模抛光机、锉修一超声波一电解三合一抛光机等。
    (4)平台、卡具和零星工具。主要有修模平台、老虎钳、各种模子来件持器和调整器,以及榔头、锤子、扁铲、螺栓、吊环等。
2.主要修模工具的使用方法
    1)锉刀
    锉刀的种类很多,规格也不少,一般使用各种什锦锉或金刚石组锉来修理模子的工作带。使用锉刀时必须注意:
    (1)应根据模孔的大小、形状和模子硬度选用合适的锉刀;
    (2)锉修工作带时,锉刀必须端平,使之始终与模子工作端面垂直,不允许把工作带锉修成斜面;
    (3)锉修前应仔细检查工作带平面和模孔尺寸,一次锉修量不宜过大,应逐渐锉修到规定的尺寸;
    (4)工作带平面应均匀圆滑过渡,不应有突变和拐点;
    (5)当模孔锉修到尺寸后,应磨修工作带,或在锉刀上包上砂布抛光。
    2)手动磨轮
    手动磨轮有电动的和风动的两种,主要用来磨修加工余量较大的模子部分,修磨速度快,修磨后的表面粗糙度较高。手动磨轮的前端可配上各种类型和各种规格、形状的磨头,常用的有金刚石磨头、碳化硅磨头和砂轮磨头等。图4—5—6  2示出了用手动磨轮从模子出口带磨去工作带过宽的部分,以减少被挤压金属在该处流动受阻所造成的滞后现象。图4—5—7示出了用手动磨轮从模子工作带出口侧减薄工作带宽度以加快金属流动的示意图。图4—5—8为用手动磨轮磨削空心模子时的情况。

4—5—6用手动磨轮从出口侧打磨工作带的操作图示
1——工作带;2——拟磨去工作带的余量  3——手动磨轮;4——碳化物磨具


    3)立式修模锉床
    立式修模锉床主要用来修正导流模和实心模的工作带大面,修模的速度快,质量好。锉修时必须使所锉的工作带与模子工作面成90°。可用灯光和划线样板来检查锉修量。图4—5—9示出了用立锉锉修模子的操作情况。先用极细的和很硬的划针在需要锉掉部位上划线。放线的允许余量应保持在0.07~0.1 mm之间。

    4)电火花机床
    主要用来修理和调整分流组合模的分流孔、焊合腔以及导流槽和沟的形状与大小。关键是要配作适用的电极。大型模具的修理工作量较大时常用。

 


图4—5—7用手动磨轮从入口端打磨工作带的操作图示
1——挤压产品;2——手动磨轮;3——打磨面积;4——经打磨后的侧面流速增快;5——磨头


图4—5—8用手动磨轮磨削空心模具的操作图示
(a)——打磨前;(b)——打磨后
1——铸锭;2——阻碍流动部分;3——金属流动慢侧;4——阻碍点被磨掉;5——合格的产品

图4—5—9立锉锉修模子的操作图示
1——锉修机;2——模孔工作带;3——拟锉修的工作带裕量

    5)平行尺
    平行尺主要用来修正实心模。修模工用它来锉修工作带平面,并在开槽过程中使所有平行面互相平行。它可用于手锉,也可配合模子锉型机锉修模子。平行尺的长度取决于所要锉修的模子直径。平行尺应做得足够长并在两端上钻一些孔,以备调整时使用,见图4—5—10(a)(b)。平行尺可按图4—5—10(c)(d)所示的方法使用,以配合锉修工作带的阻塞物、加工裕量和开槽。平行尺制造应精确,表面应经常磨光,以保持所有表面平直和互相成90°。平行尺的硬度必须达到65~70HRC,低于65HRC时应重新淬火。
    直尺主要用来检查工作带的不平度,判定其突出点,见图4—5—11。

图4—5—10平行尺的使用方法图
(a)——夹紧;(b)——调整钳口;(c)——锉修;(d)——锉修完毕
1——平行尺夹紧装置;2——可调整钳口;3——磨光的平行面;4——模子;5——锉刀;
6——铣刀切口;7——工作带;8——硬化了的平行尺;9——工作带切口;l0——锉修好的工作带

    6)分度尺
    分度尺主要用来检查模芯的角度。如图4—5—12所示,模芯的两侧壁厚相等,由于模芯侧角度不一致(右侧的a大于左侧卢)会导致右侧金属比左侧流速慢,因而应将两侧角度修正到相等为止。在检查模芯角度之前,应先检测下模的工作带和模孔开口度等,以保证角度测量准确。


    图4—5—11直尺的用法图
1——模子开口;2——工作带;3——直尺;4——工作带突出点;5——模子

 图4—5—l2分度尺的使用方法图 
1——下模;2——模芯;3——分度尺

    7)可调平行尺
    可调平行尺主要用来控制空心模的开型,以获得挤压型材所需的壁厚,见图4—5—13。
          

图4—5—13可调平行尺的使用图
(a)——舌型模;(b)——用可调平行尺控制下模开口
1——下模;2——模芯;3——开口尺寸大小;
4——用可调平行尺控制扩大开口尺寸

图4—5—14圆头锤的打击操作图
(a)——缩短工作带,加快流速;(b)——缩小模孔尺寸
1——榔头;2——被打塌的面积;3——打击,尽可能远离模孔,慢击

    8)圆头锤
    圆头锤主要用来打击模子平面,使工作带变短以加快流速或缩小模孔尺寸,使之符合技术要求(图4—5—l4)。打击前应把模子加热到200~300℃,以利于打击变形并避免打裂。锤头的硬度应高于模具的硬度。锤头的形状、尺寸要合理,过渡应圆滑,表面应光洁。打击时的着力点、打击角度和打击应根据具体情况合理选定。
    9)打击铳
    打击铳主要用来封闭模子的小孔,如燕尾槽孔、螺钉孔等,见图4—5—15。铳子的硬度保持在50~55HRC之间。打击时应注意安全。

图4—5—15打击铳的使用操作图
1——打塌工作带;2——打塌的模孔开口度

    10)修模抛光机
    抛光机有多种类型,最常用的有锉修+超声波二合一抛光机和锉修+超声波+电解三合一抛光机。主要用于对已修好的模孔表面进行修光,降低表面粗糙度,也可进行小量的修模加工。挤压珩磨机和喷丸机在抛光模子工作带表面和模子表面也有良好的效果。

四、实心型材模的修正

1.扭拧
    型材在挤压过程中,受到与挤压方向垂直的力矩作用时,型材断面有沿型材长度方向上绕某一轴心旋转谓之扭拧。扭拧主要有两种:麻花状扭拧与螺旋形扭拧。见图4—5—16。

 

图4—5—16型材的扭拧状态图
a)——螺旋型扭拧;(b)——麻花状扭拧  (1、3、4、5处为曲线;2处为直线)

(1)麻花状扭拧
型材模腔一个壁的两侧工作带长度不一致,壁厚两侧的金属流速不均,当这种流动不均面沿一方向排列时,就会使型材在横断面上产生力矩,导致产生麻花状扭拧。
    判断方法:型材端头各处流速差不明显,有一纵向对称轴线,型材扭拧好似绕此轴进行旋转。型材平面间隙不好,流速快的一侧有凸起。
    修理方法:在模孔流速快的一侧,即型材平面间隙凸起的一侧的工作带做阻碍,或将另一侧工作带加快,使之产生一个反向力矩,以消除扭拧。
(2)螺旋型扭拧
当型材一个壁的流速大于其他壁的流速时,流速快的壁愈来愈比其他壁长,致使此流速的壁绕流速慢的壁旋转,从而产生螺旋型扭拧。
    判断方法:型材端头不齐,流速快的壁较流速慢的壁先流出模孔,如图4—5—17中A壁端比B壁端头突出,受A壁的影响,槽材底板C也会出现侧弯,从型材纵向可以看出一壁绕另一壁旋转。
修模方法:判断准确之后,将型材流速快的部位加以阻碍。

图4—5—17槽形型材扭拧示图

2.波浪
    从型材总体上看是平直的,而在个别壁上出现或大或小的波纹状不平现象,谓之为波浪。
    产生原因:当型材某壁流速较快,且刚性较小形不成扭拧缺陷时,此壁受到压应力的作用,而沿纵向产生周期性出现的波浪见图4—5—18。

 

图4—5—l8槽形和“⊥”型材的波浪及修正方法
(a)——槽形型材;(b)——“⊥”形型材(4,B,C处为阻碍;D处为波浪)

    修模方法:对流速快的壁两侧的工作带加以阻碍。当波浪小且波距较长时,可在流速慢的部位涂以润滑油消除波浪。
3.侧弯(马刀弯或镰刀弯)
    扁宽型材或带板等壁厚不均或不对称的挤压产品,在挤出模孔时左右两侧的流速不一致,而造成产品头部或沿整个长度向左或向右的硬弯叫侧弯,常呈镰刀或马刀形,故也称为镰刀或马刀弯,是最常见的缺陷之一。
    产生原因:模孔左右两侧的工作带设计不当,铸锭温度不均或模孔布置不合理等,造成产品左右流速不均,又不能形成扭拧与波浪时,就会出现侧向弯曲。见图4—5—19。
    判断方法:产品沿纵向向左或向右形成均匀的马刀形弯曲。
    修理方法:判定为侧弯之后,将流速快的模孔部位的工作带加以阻碍或将流速慢的部位加快,将采用涂润滑油的方法来消除侧弯。与此同时,应使铸锭加热均匀,改善模孔分布状态。

图4—5—19型材的侧弯示意图
(a)——不等厚带材;(b)——工字型材

4.平面间隙
    沿型材纵向和横向产生的不平直度称为平面间隙。可分为纵向间隙和横向间隙。一般用直尺和塞尺来测量,有的间隙可在精整工序时通过拉伸矫直和辊矫来消除,但大部分平面间隙需要通过修模来校正。

图4—5—20间隙示意图
(a)——纵向间隙;(b)——横向间隙

产生横向问隙的原因要比纵向间隙复杂得多。总的来说是由于有间隙的壁的两面工作带流速不一致,凸面快,凹面慢。具体来说,横向间隙的产生与型材的形状、尺寸等有关。如对于悬臂较长的槽形型材,挤压时悬壁不稳定,会产生弹性变形,引起底面产生横向间隙。在带板一端增加一垂直壁,即呈“T”形时,型材的刚度大大增加,当立边两侧流速不均,就可能形成横向间隙。各种典型的间隙情况如图4—5—21。

图4—5—21型材各种典型间隙及修模方法示意图
(a)——角材;(b)——丁字型材;(c)——工字型材;(c1)一一槽形型材

判断方法:将直尺或刀刃平尺沿型材平面的纵向和横向平放,然后用塞尺检查二者所形成间隙的大小,当间隙超过所允许的数值时,即可判定纵向或横向的平面间隙值不合格,必须修模。
修理方法:纵向和横向间隙都是由于工作带设计不合理引起的流速不均所致,所以修模时将流速快的一侧,即产生凸出的一侧的工作带加以阻碍,如果是由于模子弹性变形引起尺寸变小和平面间隙不合格,则可将悬臂部分的工作带作一斜角来解决。见图4—5—21 和4—5—22。

图4—5—22模孔弹性变形引起下塌及修理方法示意图
(a)——弹性下塌;(b)——修模后

5.口和并口
    产生的原因:在挤压槽形型材或类似槽形型材时,由于两个“腿”两侧工作带流速不一致,或者一个“腿”两侧工作带流速不一致,使之向外凸起或向内凸起。当向外凸起时形成并口,反之形成扩口。同时,平面间隙也会超差,如图4—5—23所示。
    判断方法:主要检查各个面的间隙情况来判别哪一个面流速快。一般外凸面工作带处总  是较凹下面工作带处流速快。根据金属流速快慢来加以修正。
修理方法:一般对流速快的一侧工作带加以阻碍(见图4—5—23)。但对轻微的扩口和并口,或型材和长度方向上扩口和并口现象不是连续出现时,不必修模,可通过辊矫来校正。

图4—5—23“П”形型材的扩口、并口情况及修模方法示意图
(a)——单腿并口;(b)——单腿扩口;(c)——双腿扩口; (d)——双腿并口;(e)——凹下;(f)——凸起

6.寸过大或过小
    (1)金属充填不满引起的尺寸超负差
    挤压断面形状如图4—5—24所示的型材时,由于两尖端a和b处的壁厚较薄,靠近模子边缘,即离挤压筒边缘较近,金属受摩擦阻力较大,因而易产生充填不满模孔,造成a处和b处壁厚和宽度三超负差的现象,修正的方法是减薄a和b处工作带厚度,或增大该处模孔尺寸,许可时,也可采取局部润滑角部的方法。
    (2)流速不均引起尺寸超负差
    挤压轮廓尺寸较大,特别是外接圆尺寸较大,而壁厚差很大的型材时(见图4—5—24 (b)),其远离中心的薄壁处(6 mm的立筋尖部),容易出现超负差,而且总高度l29 mm也可能因立筋端头充不满而产生超负差的现象。这主要是由于型材中部壁厚大,又处于挤压筒中心,所以流速较快,而立筋边部流速慢,受到较大拉应力,结果使二立筋壁厚处变薄而外形尺寸变小。修正方法是扩大尖角部分模孔尺寸,并加速该处的金属流动速度。

图4—5—24尖角充填不满引起的超负差的型材示意图
α、b、t——处难填充,模孔需扩大

(3)模孔弹性变形引起的尺寸变小
    在挤压舌比较大的情形及工字形型材时,见图4—5—24(c)。模孔上悬臂部分易发生弹  性变形,致使槽底和工字形立边的壁厚变薄而产生超负差的现象。修正方法是在设计时加强悬臂部分的刚性,即加大模具厚度,采用支承环等。在挤压现场可将悬臂部分工作带锉修成外斜角,以增大型材的壁厚。 
    (4)模孔强度(硬度)不够引起的模孔下塌、尺寸超负差
由于模具材料选择不当,热处理硬度偏低或模具设计强度不够,在挤压时,容易引起模孔弹性下塌,使型材尺寸超负差(见图4—5—25)。修正的方法是先将模孔工作带锉成外斜。当挤压过程中发生弹性变形时使尺寸正好符合要求。

图4—5—25模孔弹性下塌引起尺寸过小及修正方法
(虚线为弹性变形后的模孔形状)  1——下塌;2——修正

(5)模具弹、塑性变形和整体弯曲引起尺寸变小
在挤压宽厚比大的带筋壁板、薄壁带板和扁宽型材时(见图4—5—26),由于模具产生了较大的弹性变形、塑性变形和整体弯曲变形,致使模孔中间部分明显变小,引起型材断面中部超差的现象。修正方法是减慢中部流速,扩大中间部位的模孔尺寸,根据型材宽度、宽厚比及合金性能的不同,型材中部的模孔尺寸有时要比边部大1.5~3 mm。

图4—5—26壁板型材的模孔尺寸示意图
(虚线为修正后的尺寸)

   (6)金属供给不足引起的中部尺寸超差
    在挤压纯铝或软铝合金带板时,由于中部流速过快,金属供给不足,引起制品中部下凹而超负公差的现象。修正方法是扩大中部模孔尺寸,使之呈凸形,见图4—5—27。

图4—5—27软锅带板模孔的修正示意图
(a)——带材的变形;(b)——模孔的修正
实线l为中间下凹的带板;2为修正后的模孔尺寸

(7)多孔挤压时,制品长短不齐的修理
在多孔挤压时,由于各孔流速不均,引起各模孔制品长度不一致。当长度差大于300~500 mm时,则需修模。修正方法是阻碍流速快的模孔工作带,而加速流动慢的模孔工作带。    
(8)尺寸过大的修正
由于设计不当,或模孔经受长期磨损,易使尺寸超正差。修正方法:可用局部镀铬、涂层法,也可用锤击法或补焊法进行修正。
7.“竹节”的修理 
在挤压软合金带板或扁宽型材时,由于模孔工作带过长,或铸锭温度过低,在挤压时,制品表面可能周期性地出现波浪形的缺陷,通常称之为“竹节”或“搓衣板”。修正的方法是减薄工作带的长度或提高铸锭温度。
8.裂  角
    在型材两壁相交的角部可能产生裂纹。有内角裂纹,也有外角裂纹。产生裂角的原因主要是工作带棱角处摩擦阻力大或挤压速度过快。修正方法是将模具工作带的人口处修一小圆角,或在易出现裂角处涂以润滑油,见图4—5—28。

图4—5—28  内角裂纹修正方法示意图
(a)——角裂;(b)——工作带入口处修出圆弧R

9.氧化色不同的修理
    对于现代建筑用的铝合金型材,要求其在阳极氧化上色后表面的颜色均匀一致。但在挤压时,往往由于模孔棱角处金属受到的摩擦阻力较大,物理变形也较大,组织差异悬殊,因此,氧化上色后,型材尖角处的颜色与其他部分不一致(见图4—5—29)。此外,由于模孔工作带粗糙度高,或模具表面粘有金属颗粒,会造成型材表面擦伤、划伤、严重的挤压纹路等,这些缺陷,在氧化上色后暴露得更为明显,致使型材表面颜色不一致。修正的方法是将型材棱角部位修成均匀过渡的圆弧或斜角,同时,在修模后要仔细抛光工作带表面,然后氮化,以降低其表面粗糙度。

图4—5-29氧化色不一致的修模方法示意图
(a)——尖角处氧化色不一致;(b)——修出均匀过渡区使氧化色均匀
1——尖角;2——均匀过渡

10.综合修理法
    当一根制品上同时出现两种以上缺陷时,应综合判断产生原因,并采取综合修理的方法,用最小的时间达到最佳的效果。
如图4—5—30所示的工字形型材,在挤压时同时出现了向右侧弯和上壁间隙不合格。为了修正,可采用两种方法,一是阻碍上面工作带“a”,一是加快下面的工作带“b”。但综合考虑到型材向右侧弯,显然右侧金属流速较慢,如将“a”处阻碍,右侧金属将更慢,型材向右侧弯曲将更严重,因此,用加快下面工作带的流速(“b”处)是最合适的,因为这样,既可解决上右壁间隙问题,又可解决向右侧弯的问题。

图4—5—30工字形型材侧弯和间隙的综合修理方案

五、空心型材模的修正

1. 空心型材模修正的特点
    挤压空心型材用的模具主要有桥式舌型模和平面分流模。
    桥式舌型模的修理原理基本上与平面模相同,但对于较小的空心型材来说,舌头较细;因金属流出模孔速度不均的影响,可能形成内径部分的“舌头”在挤压过程中易弯曲而导致型材内孔偏心。处理偏心的方法,一般是在小模套与外套的配合面上加铜皮调整。
    平面分流组合模的修正要复杂得多。但对于模子的工作带有各种不同可供修正的方案。一个设计良好的空心模,在很多情况下,只需要对模孔进行抛光或对“金属流动”进行调整就够了,根本用不着修正工作带本身。
    要修正平面分流组合模的“金属流动”情况,首先应仔细检查模孔,观察分流孔的相互配置、形状和面积大小,以确定某一分流孔与其对应的其他分流孔供给的金属流量是否相互平衡。因此,对于任何断面的型材,可通过扩大或限制流量来加快或减慢金属的流速。
    在挤压空心型材时,有时会出现挤压不动(闷车)的现象,其原因可能是分流孔面积太小(即分流比太小)、入口角度不当、联接不合理、舌头周围供料不良或舌头挤压时发生晃动,当然,也可能是铸锭选择不当,挤压温度过低,所需挤压力过大等工艺方面的问题。查明主  要原因后,应对分流孔进行修理(一般是扩大或抛光)。
    在挤压空心型材时,金属沿分流组合模的整个芯轴流动,摩擦行程是相当长的,因此,应对芯轴的结构、过渡形式和表面状态进行精心的处理以减少流动阻力。

2.缺陷产生的原因及修正方法
下面主要讨论用平面分流组合模挤压空心制品时常出现的缺陷及处理方法。
(1)四壁凹下
产生原因:大多数情况是由于模子刚性不够,挤压时发生弹性变形(见图4—5—31),使舌头的实际工作带缩短,流速增加而引起四壁凹下。若仅一壁或两壁、三壁产生这种情况,也可能是舌头与模子工作带配合不良所引起的流速不均造成的。

图4—5—31方管壁凹下及其修理示意图
(a)——四壁凹下的方管;(b)——发生弹性变形的模子;(c)——加垫修理

    修理方法:在舌头和模子之问加入适当厚度的垫片,然后从上、下模的外端面去掉与垫片相同的厚度,以保持模子总厚度不变。如果是个别壁凹下,则可将该处的舌头工作带加以阻碍,或在相应处减薄模子工作带。
    (2)四壁外凸  
    产生原因:经多次挤压或其他原因,舌头工作带磨损出现凹坑(见图4—5—32),阻碍金属沿舌头表面流动造成的型材外侧流速较内侧快,从而引起四壁外凸。如仅一壁或两、三壁外凸,也可能是由于舌头工作带与模孔工作带配合不当,即舌头工作带伸出模孔工作带过长引起的或者是由于“舌头”局部磨损所致。

图4—5—32方管四壁外凸及修理方法示意图    
(a)——四壁外凸的方管;(b)——已磨损的模子    
1——舌头;2——舌头工作带磨损处;3——模子

    修理方法:当型材壁厚尺寸偏小时,可将舌头工作带凹坑锉平,减少摩擦阻力,或将模子工作带加以阻碍。如果壁厚尺寸不允许锉修舌头,那么,只得更换新模。当只有个别壁厚外凸时,则可阻碍相应壁处的工作带。
    (3)扭拧与侧弯  
    产生原因:与用平面模挤压型材产生扭拧与侧弯的情况相似,主要是由于金属供给不均衡所引起的流速不均造成的。图4—5—33(a)、(b)为方管的扭拧和侧弯示意图。引起流速不均的原因除了工艺因素(如铸锭温度不均等)外主要是工作带设计不合理,模孔排列不当和分流孔供给金属不平衡如图4—5—33中的分流孔3、4面积不等,分流孔l、2面积虽然相等,但2较l更远离中心,因此,造成四孔的金属供给和摩擦阻力不相等,因而引起型材各壁流速不均,造成侧弯和扭拧。

图4—5—33方管的扭拧、侧弯及修理方法示意图    
(a)——侧弯;(b)——扭拧;(e)——分流孔的分布及修理    
(1、2、3、4、为分流孔,虚线为修正后的位置和尺寸)

    修理方法:主要是调整分流孔的面积及其分布,即将4孔扩大,使其面积与3孔相当;将2孔向上扩大,使其与中心的距离基本和l孔的相同。如果扭拧和侧弯是由于工作带长短不一致引起的。则可修理工作带以加速或阻碍金属流动。在进行多孔模挤压时,为了减少扭拧,最好不要取放射型排列,而应尽量选用水平式排列。
    (4)角变形
    产生原因:在挤压方管、矩形管或类似产品时,由于工作带不适当或其他原因造成流速不均,一边受拉,一边受压,致使产品的角度变形,甚至出现外凸内凹的间隙不合格等缺陷,见图4—5—34。 
    

图4—5—34角变形及修理方法示意图    
(a)——角歪斜的方管;(b)——平面分流模  
1——薄工作带部分;2——厚工作带部分;3一一应锉修的工作带部分

修理方法:准确判断属于哪一侧的问题,采用阻碍或加速的方法修正,如图4—5—34示出了锉修工作带多余部分的示意图。
5)角裂
    产生原因:挤压空心型材时产生角裂的原因很多,除了诸如铸锭表面不干净,有油污,铸锭温度过低,挤压速度快等工艺因素外,模具因素也是一个十分重要的原因。焊合室的面积和高度或焊合室的体积与制品断面积之比太小,金属供给不足或形成的静水压力过小等都会引起制品角部焊合不良或撕裂,见图4—5—35a。

图4—5—35方管角裂及修理方法示意图
(a)——产生角裂的方管;(b)——有合理焊合室的模子;(C)——焊合室过小的模子
1——焊合室过小;2——焊合室正常

    一般来说,焊合室的面积与制品面积之比应大于4,焊合角一般在30°左右为好,最大不得超过45°,焊合室的高度由桥宽来决定,一般按下式确定:

式中  H——焊合室的高度;    
B——模桥的宽度。
修理方法:首先检查和调整工艺条件,如尚不能消除角裂时,应用砂轮打磨、扩大焊合室的面积和高度,并修理焊合角,使之有利于金属流动与焊合。

六、试模、修模与氮化

新模子经试模后,如发现产品尺寸或形状不符合图纸与技术条件的要求,必须进行修模;旧模子经过一定的挤压次数后出现磨损或变形,也必须进行修模。一般来说,经过修正的模子都必须经过氮化处理后才能投入使用。因此,试模+修模+氮化成了现代修模技术中的一个重要环节,也是提高模具使用寿命的一条重要途径。
    经检验合格的模子一般要试挤压1~3块铸锭,试模的目的在于为修模提供校正的依据。因此,试模时切忌过量润滑,而且应保证在正常的挤压温度、速度的规范下和挤压机中心严格对中的条件下进行,以排除各种“假象”,避免合格的模具试压出不合格的产品而造成将合格模具修成废品模具的现象,在修理复杂型材模具和多孔模具时更应注意这个问题。另外,模具在送交氮化之前,必须是修理合格而且经清理、抛光后的模子,因为经氮化后模子再去抛光和修理就会造成氮化层损坏,失去氮化的意义。当挤压批量大的型材品种时,一般要加工多个模具。当一个模子挤完100个左右铸锭后,应有意识地卸下来修整与氮化,这样可以提高模具的总寿命。 

 
标签: 修模 模具修理
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