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
1 前言
铝合金挤压型材在腐蚀处理或阳极氧化处理后，表面出现或明或暗且平行于挤压方向的白色线纹，该线纹一般称作焊合条纹。有别于焊合不良，焊合条纹不会降低型材的力学性能，但出现焊合条纹的地方与型材表面其他地方形成较大色差，严重影响装饰面外观，难以被用户所接受。因此，如何消除铝型材表面焊合条纹是我们需要研究的重点问题。
2 形成原因分析及解决方法
铝合金型材是将铝合金棒通过挤压模具热挤压成型生产的。大部分的焊合条纹出现于空心型材，因为在挤压过程中铝合金圆铸锭被分流模具分成若干股铝合金流，随后在模具焊合室内几股铝合金流又在挤压力下焊合在一起流出模孔形成空心型材。在此过程中，焊合压力、铝合金流流动状态、挤压温度和挤压速度等因素都影响着焊
合条纹的产生。下面就影响焊合条纹产生的几个因素分别介绍其解决方法。
2.1 焊合室深度
如图1所示为分流模焊合室示意图，铝合金圆铸锭被模具分流孔分成若干股铝合金流，然后在焊合室A区内焊合成一体后经B区流出模孔。若H≤A，即铝合金流尚未完全焊合就已经到达模孔成型，那么型材表面就会形成焊合条纹。因此，我们应该在设计焊合室高度时使H≥A，留出一定的高度作为B区，使铝合金流在充分焊合后再流出模孔。在模具修正方面，对于H≤A的模具，我们可以采用沉桥的方法，将C区的分流桥铣去，使最终的焊合室高度H＞A，目的也是使铝合金流在充分焊合后再流出模孔。
经过一系列的试验，我们得出了一些常见吨位模具焊合室的深度设计值如表1所示。
表1 常见吨位模具焊合室深度设计值
挤压机吨位 | 焊合室深度 |
600 T | 15~20mm |
800 T | 25~30mm |
1000 T | 25~30mm |
2000 T | 30~35mm |
3600 T | 45~50mm |
2.2 分流桥形状
建筑铝合金型材常用6063铝合金，其自由流动最大扩展角约为45°，即在只受挤压力的状态下其沿垂直于挤压力方向偏转流动的最大角度约为45°，且扩展角越大沿扩展角方向的压力越小，如图2所示。若不考虑摩擦力，铝合金流在经过分流桥后沿分流桥方向的压力可以表示如下：
Fα=F·cosα 式（1）
Fα——沿分流桥方向的压力；
F ——挤压力；
α——分流桥桥尖角度。
铝合金流在分流桥后进行焊合，其焊合压力与其沿分流桥流动的压力成正比，结合式（1）可知：分流桥桥尖角度α越小，分流桥后铝合金流的焊合压力越大。
所以，我们可以通过设计和模具修正，使分流桥角度变小，增加焊合压力，从而降低焊合条纹出现的机会或减轻焊合条纹的程度，如图3所示。
2.3 分流桥分布
对于某些形状的型材，我们可以通过改变分流孔（分流桥）的分布，使焊合条纹出现在非装饰面，也能达到消除焊合条纹的目的，如图4和图5所示。
2.4 模具各部位圆滑性
模具各部位的圆滑性对焊合条纹的产生也有影响，如焊合室轮廓、平流模导流孔轮廓、阻流块端部等，此类情况产生的条纹一般称作“假焊合条纹”，因为其形成原因有别于焊合条纹。如图6～图8所示，当金属流经图示不平滑位置时，由于在该点的流速与两旁的金属流速有所差别，其产生的加工热也不同，导致流经该点的金属晶粒度也与两旁的不同，所以在阳极氧化处理后在该位置能够看出有色差的条纹。将如图6～图8所示不平滑位置加工平滑后，各点流速基本均匀，产生色差条纹的可能性也大大减小。
挤压模具焊合室轮廓原设计与修正后设计对比
平流模具导流孔轮廓原设计与修正后的设计对比
优化后模具使用的阻流块形状与原设计对比
2.5 挤压工艺
除了以上从模具设计方面解决焊合条纹的问题的方法外，通过采用适当的挤压工艺也能减轻或消除焊合条纹的出现。6063铝合金的焊合性能与其温度成一定的线性关系，挤压温度越高其焊合性能越好，因此，我们进行了不同挤压温度下焊合条纹的对比试验。试验结果发现，在模具温度480℃±5℃、铝棒温度490℃±10℃的条件下，焊合条纹基本消失。
3 结束语
介绍了铝合金挤压型材生产中焊合条纹出现的原因以及对应的解决方法，包括加深焊合室高度、改变分流桥形状和分布、改善模具各部位的圆滑性和采用适当的挤压工艺等方法。综上所述，解决铝合金型材的焊合条纹主要是从模具设计和模具修正两方面入手，同时以适当的生产工艺进行配合，消除焊合条纹的更为理想。
