点击购买【修模宝典】铝型材挤压模具修模原理方法及案例分析
铝型材尺寸缺陷系列之壁厚偏差之一《模具关系》
模具的设计制造加工
模具对壁厚的影响是决定性的因素，对于壁厚超差严重的型材而言，模具因素是100%，而对于如何控制壁厚精度偏差，模具本身的因素相对就小很多了！但可以利用模具的一些特征通过其他方法加以引导适当提高精度就是其他5点的事了。
1：模具工作带高度，角度，摩擦力及长度：
工作带高度限制也称机械限制或硬限制，在重要的因素！但工作带长度多少能调节铝出口流速快慢，在挤压速度均匀情况下，模腔挤出模孔的铝流量单位时间内是固定的，工作带短则摩擦阻力小流速快，流速越快壁厚越薄向下限偏移，如果增加温度（挤压末端的摩擦升温），则更甚至所以控制挤压压力与挤压温度在整个过程的均匀稳定是控制壁厚偏差大小，型材壁厚前后不一的关键！如果情况相反则越厚。
在实际生产中型材壁厚甚至大于模具工作带限制尺寸（不常见），这主要有2个原因---1：棒温度过低，铝缺少流动性，从而粘满工作带上下面，形成强大阻力，被挤压力墩粗墩实充满整个工作带而“剪切”出工作带。是等同于工作带受热扩张尺寸。2：工作带上下面不平行有阻流角度（线切割或修模问题），呈倒喇叭口，里大外小，如果温度低挤压力大面模强度不够，造成面模受应力后向外凸起，工作带趋于平行，再加上热扩张，型材壁厚大于工作带也就正常了！
2：模具强度
一般来说：模具总厚度不变之下，型材壁厚越薄，则挤压所需挤压力更大，平模之型模和分流组合模之面（下）模强度要求就越高，在硬度，材质一定情况下都用加厚型模和面模的方法来应对，这就造成了型模成本增加，分流模焊合室高度降低，焊合缺陷不易控制，影响型材表面质量！如果增面模减公（上）模，也影响公模强度，容易裂桥，所以模具厂及型材厂明知之下也不一定采用！有些模具厂通过液氮淬火提高模具强度并不可取，强度提高了但塑性下降了，模具发脆，一旦挤压闷车，堵模有炸裂模具造成安全事故，设备事故的危险！模具多次挤压或泡煮后也易裂桥，碎裂之损害！
面模和型模强度低则如上一章所讲的会形成凸面，这里造成的工作带形状是里小外大的正向喇叭口，并形成促流角度。一般挤压材壁厚因面模和型模强度低而变薄。并因喇叭口关系出口铝同工作带摩擦由面变成点了，型材挤压前中段一般会起小波浪，而头部不明显，中尾段逐步消失，这就是由模具弹变引起的波浪现象！
当然：上模强度不够对壁厚的影响更为显著，挤压中如果上模受力后桥位内凹，则上模公头部分会较前突出面模工作带，等于变相减短了上下模工作带配合长度，并使上模工作带翻铝阻流齿口作用减少，加快了了流速，壁厚变薄。而如果桥位弹变不一或公头强度不够而出现公头摇摆，则对壁厚偏壁的影响更大，这在“一字桥”和细长公头模具及模芯小的模具（只要为避焊合线）上尤为常见！
3：型腔在模面上位置的设计对壁厚的影响
受型腔在模面上位置的设计直接影响的不是壁厚，也不是工作带而是流量流速！而流量和流速是可以影响壁厚偏差的！一般来说：对于非对称带腔悬臂型材（如太阳能框架料等），悬臂部位多为实心厚实面料，相当于带腔位置流速差别明显，为减少缺陷，提高成型能力并稳定，并取得出口速度一致，把型材在模面的中心位置适当改变，把腔室移到靠近中心，厚平壁移到端部，并用桥位阻流。这样悬臂部在挤压过程中由于挤压力变化，铝的扩张变化，桥位阻碍能力变化，V3体积铝增加使悬臂部位受到的铝流量流速是极不稳定的，壁厚在头端差别会很大。挤压温度高时甚至达到30丝以上！严重时形位尺寸发生变化。
此方法在模具设计中较流行，模具厂把能出合格型材的模具（头尾料浪费大）交付铝型材厂就完事了，实际上是极不负责任的，自喻设计成熟反衬了保守单一，缺乏创新精神。现在此类模设计正在改为进料腔同型材形状接近一致，腔室内阻流台和工作带长度限制，面模阶梯台阶等新设计理念。主要是保证型材少受压力变形影响使整支型材前后流速流量平稳，使出料平直，头尾部不弯曲，不扭拧，不翻身，少缩尾等！操作省心省力，成品率也高了！而这正是改变模面中心位置设计所产生的缺陷。
4：模具空刀大小同壁厚的关系
严格来说有关系但不大，模具空刀大小主要是对工作带变形的支撑能力，通过影响工作带强度达到影响壁厚的能力。同时也是防止工作带破碎的必要存在！但如果模具空刀过大或过小，影响的面就广了！过大，工作带缺乏支撑，会出现斜口及变形，不仅影响壁厚稳定，也影响流速，产生工作带弹变的“抖痕”，表面波浪，平面凸鼓等！过小，容易粘结压入死区析出的颗粒金属，也容易成为“第二工作带”造成堵模。视工作带长度而定，第一级空刀一般控制在0.5-1MM范围为好，空刀口要打磨好并且无突点。
注：---模具工作带圆弧角角裂一般同该处空刀有很大关系！
铝型材尺寸缺陷之壁厚偏差之二《设备能力高低及稳定性》
设备能力分1：机械生产能力和2：机械性能水准
1：机械生产能力
一般指机械设备一定时间内最多生产的量（吨位或重量）或件（支数），而这里指的是挤压机单件合格生产不同截面型材的最大尺寸极限，而所谓合格主要指尺寸和性能两大方面。挤压控制缺陷能力是指挤压控制合格各种缺陷能力的标准范围，概念不同，阅读时要注意理解！
比如挤压比分流模在40-80%之间，平模在60-120%之间时挤压控制缺陷能力很强！在铝棒合格，挤压温度，速度正常情况之下，无论表面质量还是性能要求都能很好控制。而当超出这一范围越远，所产生的挤压难度就越大，各种缺陷问题也就依次而来！
而生产合格型材的最大尺寸极限也受制颇多！如：模与筒的“扩展比值”，模具厚度及大小，型材截面形状，型材截面形状外接圆径，型材最长尺寸，型材米重等。---这些直接影响了型材的表面质量和性能要求。
机械生产能力对于壁厚影响相比较表面质量和性能要求而言只能是个“副产”问题。甚至是为保证大型型材表面质量和性能要求的牺牲品！当碰到这种情况，壁厚变化有下列情形。
（1）：大型复杂型材，大型多腔型材多为桥式分流组合模，在模径模厚一定之下设计上需考虑模具强度的因素（因型材截面大的关系模腔模室镂空大），在挤压过程中因压力抗阻流变化导致流量变化的关系往往因局部供铝不足，特别是中间供铝不足（不绝对），过早产生缩尾，而最先受缩尾影响的不是四周或扩展部分型材基体，而是为四周和扩展部分提供分流成型能力的有桥位阻挡或靠引流穿孔供应部分的薄边。这一些边壁厚往往中间向两侧收缩（能收缩到断开）。
（2）：而不复杂的一般大型型材由于模具分割阻断少，阻抗压力低，铝基径向流速大，往往中心供铝充足而造成扩张能力不够，扩展腔充填首先减少（尾端多为表层铝和死区铝流动性差 ），此产生缩尾则是外形和壁厚从四周开始向中间收缩，形状发生变化。如果是扩展扁铝，两边壁厚厚度变化非常明显，甚至不足头部的1/2，而中间部分壁厚减少的则不会太大，一般在10%左右。外径变化严重的超过1MM。
（3）：上面讲的是机械生产能力在生产大型型材时不够，更换更大机械是彻底解决的办法。而机械生产能力大（大机压小料）会产生挤压比大，需要的挤压力，温度会更高，这就迫使挤压轴工进速度（金属流动能力）必须降下来！这一版不影响壁厚变化，但跟速度变化成比例的。相较大截面型材，如果挤压轴工进速度不变，小截面型材出口速度就比大截面型材快，型材外形（径），壁厚就会同步整体收缩和减薄，速度再快，供铝最少的地方就会因流速跟不上而撕裂！因而大机压小料反而不如小机压大料产量高。解决办法一是：更改模具换小机台生产，二是：大机换小筒（模具不变，筒端面小易损伤），三是：设计多孔模在大机台生产（挤压生产和模具难度增加）！
注意点：在不正常机械生产能力范围内支撑垫和导引垫要配合好型材大小，以及本身强度，防止碎垫意外！
2：机械性能水准
工欲善其事，必先利其器。铝型材挤压设备也不例外，1797年从英国人布拉曼（S.Braman)设计了第一台用于铅挤压的机械式挤压机到现在200多年时间，挤压机的发展远没达到其他高端机械水平，一直在基础机械止步不前，可以说，近30年来挤压机只有高低档区分，而并未产生代差。而国内现在大多数生产的挤压机甚至不如上世纪80年代的台湾产！而国外高档挤压机进步也停留在自动化程序上和转换速度上（减少人力，提高产能），而非本身性能上。---一家之言，爱听不听。
在产生高精度型材或复杂型材，特别是高倍散热片（齿长和齿距比），挤压机性能要求就需要挤压速度恒定无颤抖，涨力架无弹变，滑板光洁一致，坯料可梯级加温（等温挤压），挤压筒适应温差大的挤压设备。并注意缩尾等（用凹形垫,加棒长增压余，均质或车皮等），可以加强控制型材流速变化，从而达到壁厚的相对稳定！---跟自动化程序高低屁点关系也没有。
铝型材尺寸缺陷之壁厚偏差之三《挤压操作水平》
这章说易也难，说难也易，各人操作经历不同，操作理念相差很大！我从事门窗型材2年，从事工业型材20年，4年前来到一家新厂，老板所招收的主操手来自建材厂的，只知道按按钮，提速度，今天做多少产量！表面质量，型材尺寸完全由现场品检决定，问了也说不出所以然。退货了就发闷：这么好的型材也退货？这么好的型材还退货？？？用建材的标准去做工业材能不退货吗！对他们培训很难，个个老师傅，用了半年时间，被频频的退货砸醒了，惭愧！
重复一句话：一切合格的原素组合起来未必造就最终合格的产品，这就是人的因素不可控搅和的！挤压操作过程中对壁厚变化的影响是间接而来的，叙述起来难免啰嗦重复，故而从速度，温度，挤压力这三个主要关联方面举例一下，上章有讲解就点个题了！---离题之处也有可取知识。
1：挤压时速度的掌控能力
什么是挤压速度？
很多操作手都会指着操作屏幕上的主机电流表指针刻度说：你看速度达到了多少多少了！这多么让人跌破眼镜，目瞪口呆。你细细推敲才能搞明白，原来是电流大小由电机使用功率变化造成的，调动了功率就影响了挤压力大小？挤压力大小就决定了挤压速度？其实这种逻辑是侧面的不成立的！挤压力大小只是其一，不能单方面决定挤压速度！
挤压速度分挤压轴工进速度和型材出口速度，在一种型材上流速成正比关系，在挤压生产关系上却呈反比关系。即工进速度（主控）快（慢）型材出口速度也快（慢），发现出口速度快（慢）了技术上就要降慢（加快）工进速度。如果在一种型材上速度正比关系突然变化，有四种原因需要注意1：是飞边也叫出帽 2：堵模或者堵空刀 3：是掉舌头小脚等 4：是跑铝也叫翻铝（上下组合处或销钉螺丝位）。
挤压速度范围值
挤压速度快慢首先影响的是型材表面质量和尺寸，而尺寸影响首先是外径和壁厚。6063铝合金合适的出口速度在9-60M/分之间，如果是实心材，速度在9-20M/分。这是根据6063铝合金特性而制定的标准值！快了，塑变跟不上，慢了，焊合跟不上降温速度。
影响挤压速度的因素
合金种类，铸锭状态（并不只指圆棒）和尺寸，型材形状，截面大小（挤压比），变形温度，模具结构，设备能力（挤压力），工艺条件等！
挤压速度如何影响壁厚
写着写着，感觉跑题太远了！赶紧扯回来。挤压速度影响壁厚主要原因是合金塑变能力，而影响塑变能力的因素很多，而变形温度和挤压力是主要的！原则上速度越快则壁厚从局部开始变薄向整体发展（塑变不够)，直到撕开，撕断。纯铝变形能力大于铝合金。而挤压速度越慢并不代表壁厚会越厚（模具受热工作带机械限定）。所以操作过程中控制挤压速度主要是防止壁厚向薄化发展（兼外形尺寸和表面质量---以后再讲）
2：挤压时温度的掌控能力
什么是挤压温度？
挤压温度指该铝合金可充分发挥属性作用正常塑变成型的温度范围值，是挤压变形的基石。因为范围值较广，上下值在实际生产型材中各方面差别较大，故在范围内选择合适的挤压温度是必须了解的！
挤压温度的范围值
还是以6063为例，挤压温度在430-520度之间，因为有挤压变形升温30度左右(局部热变剧烈区可达100度），而560度是6063过热温度，故取高温520度挤压必须降低挤压速度，即高温慢速挤压方法，主要考虑焊合能力和挤压能力不足，挤压比大的型材，但产能不高，死区活跃析出晶粒多表面质量差！如果取下限430度，则意味着挤压方法采取低温快速的方法（指从前端速度最高逐步降速，尾端要慢）主要是必须达到6063合金最火淬火温度515-525度，温差近100度，所以必须加大挤压剪切力速度来提高挤压变形摩擦温度。主要目的是提高产能降低吨耗节省加工成本（建筑型材大都采用），提高表面质量。高端方法多采用，微控热感应变速装置或红外线热控仪自动调节装置（预设程序）一般采取三变（本人最多见六变）速度即电磁阀进油量多档调控（分手动和自动）。所以低于430度则剪切热变温不够。缺点是程控能力要求高，模具要求高！焊合性能差，材质要求高，挤压筒定温走上限（450度）。
影响挤压温度的因素
可以说：没有！主要铸锭实际温度值正确很重要，等温挤压时注意梯级加温和待锭时间！而影响挤压热变形温度原因很多，跟影响挤压速度的诸多因素基本一致！----参照上面
挤压温度如何影响壁厚
挤压温度升高导致热变形后出口温度上升，而温度上升导致铝液流动能力加强，出口摩擦阻力减少，更容易流出工作带，壁厚变薄（模具章节有介绍）。另外速度太快，金属塑变供应不足，在分流桥后沿分流径线会形成疏松的晶粒组织，使焊合更加困难！如果挤压温度过低，对壁厚的影响有但不明显，可忽略，但对性能是致命的！尽管表面质量会好也是空气了！
3：挤压力的撑控能力
什么是挤压力
挤压力冷挤压有公式可寻，热挤压很复杂，受到的影响因素太多，各种试验常数的选择很难！操作工人不学也罢。而设备挤压力简单点讲是单位面积上受到的总的压力！
