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鋁合金型材精密擠壓技術

來源:大瀝鋁材商務網  作者:*  日期:2010-12-29
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現代許多工業設備儀器如精密儀器、弱電設備中的部分零件要求小型的、薄壁的、斷面尺寸非常精確的鋁型材,對其尺寸公差要求非常嚴格
  【中國幕墻網】現代許多工業設備儀器如精密儀器、弱電設備中的部分零件要求小型的、薄壁的、斷面尺寸非常精確的鋁型材,對其尺寸公差要求非常嚴格。型材的壁厚最小的只有0.4 mm,其公差要求為±0.04mm.擠壓生產過程對設備、工模具、工藝要求相當嚴格。通常把這種擠壓技術稱為精密擠壓。

  1 精密擠壓型材實例
  有一些小型精密鋁型材的公差比JIS標準中特殊級的公差還小一半以上,一般精密鋁型材要求的尺寸公差在±0.04~±0.07mm之間。

  電位差計用的精密鋁型材斷面為“︼”型材重量30 g/m,斷面尺寸公差范圍為±0 07 mm.織機用的精密鋁型材斷面為“■”,斷面尺寸公差為±0.04mm,角度偏差小于0.5°,彎曲度為0.83×L.
  A1050、A1100、A3003、A6061、A6063(低、中強度合金)小型精密擠壓型材的最小壁厚0.5mm,最小斷面積20mm2.A5083、A2024、A7075、(中、高強度鋁合金)小型精密擠壓型材的最小壁厚0.9mm,最小斷面積110mm2.
  精密鋁型材尺寸公差舉例
  尺寸/mm 尺寸允許公差/mm
  JIS特殊級 小型、精密
  A 2.54 ±0.15 ±0.07
  B 1.78 ±0.15 ±0.07
  C 3.23 ±0.19 ±0.07
  2 精密擠壓技術要求
  一般說,鋁合金熱擠壓變形程度大,擠壓溫度和速度的變化、擠壓設備的對中性、工模具的變形等都容易對型材尺寸的精度產生影響,而且它們相互影響因素很難克服。圖3列出精密擠壓的影響因素。

  2.1 對工模具的要求
  模具是影響擠壓制品尺寸精度最直接的因素,要保證擠壓制品在生產中斷面尺寸不變或變化很小,必須使模具的剛性耐熱性耐磨性達到一定的要求。

  首先要保證模具在高溫高壓下不易變形,有很高的耐熱性,對精密擠壓而言更為嚴格,要求在工作溫度(500℃左右)下,模具材料的屈服強度不小于1200N/mm2.其次需要有高的耐磨性,這主要決定于氮化層硬度和厚度,一般要求氮化層的硬度在1150HV以上,氮化層深度在0.25 mm~0.45mm之間,而氮化后模具尺寸的變化應在0.02mm以內。

  對于斷面有懸壁的實心型材和空心型材,還要考慮模具的彈性變形,為了使模具保證一定的剛度,可以考慮適當增加模具的厚度或配形狀相似的專用墊。

  為控制型材開口尺寸的變化,可以在模子上開導流槽來控制金屬的流動。

  2.2 對擠壓工藝要求
  擠壓方法對制品的精度有影響。正向擠壓一般容易出現前端(開始擠出部分)比后端的壁厚較大的現象,反向擠壓制品的前后端壁厚變化很小,如圖5所示。因此采用反相擠壓較容易控制制品尺寸的精度。

  擠壓制品在熱狀態下冷卻會產生收縮變形。其變形量S%
  沿擠壓方向的位置/m 中:

  s%——收縮率

  lt——熱狀態的斷面尺寸;

  l0——冷卻后的斷面尺寸;

  a——熱膨脹系數

  Te——擠壓溫度;

  Ts——周圍環境溫度。

  可知,溫度的變化會引起制品尺寸的變化,溫度變化越大,其變形量越大,因此要保證制品尺寸的精確,擠壓機應有Tips控制系統(等溫擠壓系統)。即采用等溫擠壓。如擠壓機沒有這種裝置,對鋁棒可采用梯度加熱,做到近似等溫擠壓,總之要保證制品前后端溫度一致或相差較小。

  另外,可以看出,擠壓溫度越高,產生的變形越大,因此在保證制品力學性能情況下,盡可能來用較低的擠壓溫度。

  擠壓速度的變化也會使制品的尺寸發生變化,特別是有開口的制品易引起開口尺寸  制品從擠壓模孔出來的冷卻至關重要,必須保持均勻、恒定的冷卻速度,使制品的收縮保持一致。

  2.3 對設備的要求
  擠壓機的品質影響擠壓制品的精度。一般要求擠壓機張力柱為預應力的整體結構,設備的剛度和對中性要好,一般擠壓軸、擠壓筒、模具、送料機械手之間最大允許偏差小于1.5mm,通常控制在1.2mm以內。對于精密擠壓而言,模具、擠壓筒、擠壓桿中心偏差應小于0.2mm用于精密擠壓的擠壓機應有等溫擠壓控制系統和等速擠壓控制系統,至少應有等速擠壓控制。

  除此之外,模具應有冷卻裝置,確保模具在一定溫度下的剛性、耐磨性和尺寸的穩定性

  2.4 對鑄棒材質的要求
  鑄棒的成分、組織不均勻,有夾雜、偏析、晶粒粗大等缺陷都會影響金屬的流動和變形,使制品的尺寸發生變異。對于精密擠壓而言,對鑄棒的材質要求更為嚴格,必須經過均勻化處理,晶粒應控制在一級以內。

  3 結束語
  精密擠壓是一項綜合性技術。要求模具的材質、設計、制造非常嚴格;擠壓機必須是先進的設備;根據不同的制品斷面選擇[考試|大|不同的擠壓方法和工藝;鋁棒需經均勻化處理,其組織、性能必須均勻。只有這樣才能滿足精密擠壓的要求。
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