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
近年来，在铝型材挤压方面开发了一种导流模，即在平模前端开设导流腔或在平模前面加设一个带异形腔的导流模；金属进入挤压平面模模孔之前，先经过一次预变形，这样就大大缓解了后续变形的不均匀性；相关研究人员对0.6~1.0mm的6063合金薄壁铝型材的导流模挤压进行了研究，并得出型材前端形状齐平时导流孔形状的经验设计数据；对挤压壁厚差很大、形状很复杂、用工作带难以控制流速的型材，使用导流模效果特别明显；生产实践证明，铝型材使用导流模挤压，还可以保护平面模，提高模具寿命，以及实现连续挤压；但目前铝型材挤压生产中所使用的导流模模腔形状简单，其控制流速分布的机制尚未弄清，没有形成一套设计导流模的一般准则，限制了导流模技术的发展和推广应用；为此，国内外的许多学者、专家进行了大量的开发研究工作；为了提高铝型材挤压模具的设计水平，国家把导流模的开发研究列入了国家重点科技攻关项目，组织清华大学、西南铝加工厂、东北轻合金加工厂的技术人员进行联合攻关，经过几年的试验研究，取得了重大进展，于1990年通过了技术鉴定；该项目的主要研究内容包括：
（1）铝型材挤压过程变形流动状态的模拟实验；分别用塑泥、铝和6063铝合金为实验材料，先用多孔模挤压分析研究影响金属流动速度分布的主要因素；然后在多孔模上附加不同形状的导流模进行挤压分析研究导流模模膛尺寸对流出速度及挤压力的影响；再用层状彩色塑泥的挤压实验，对比分析采用普通平模挤压和平模上附加不同形状导流模挤压的坯料内部变形状态，搞清了导流模挤压的坯料内部变形状态和导流模控制金属流速的机制；
（2）建立导流模尺寸设计的数学模型和实验验证；设计四组典型铝型材的挤压实验，加工30套不同形状的导流模，先后用塑泥、铝和6063铝合金进行挤压实验；确定了导流模设计公式中的有关系数，论证了导流模挤压对改善金属流动、提高铝型材质量有显著作用；并在此基础上进行了工厂实验，生产证明，根据所提出的设计导流模及工作带的数学模型作出的设计与工厂的实际设计十分接近，从而证明了开发研究的导流模设计技术的正确性；（来源：铝材联盟）
1）搞清楚铝型材挤压过程中引起材料内部质点变形速度不均匀的主要原因是塑变区表面的摩擦阻力，包括塑变区和挤压筒、平模端面及模孔表面间的滑动摩擦以及塑变区内不同的位置质点流速的影响不同，在型材挤压时，由于塑变区形状非常复杂，因此表面摩擦对塑变区内各部位质点流速的影响更为复杂，难以找出简单的定量关系；有时质点流速差别很大，单靠改变模口工作带宽度或模口入角已无法控制出口流速；
2）搞清了导流模控制金属流速机制；经导流模挤压后，塑性区分为两层；改变导流模腔的局部宽度，改变了二次塑变区的局部挤压比，从而改变了局部的出口流速；为此，当导流模有适当高度时，通过改变导流模开口尺寸，可以有效地控制材料的出口流速；
3）提出了正确设计导流模的要点；其主要内容包括：
①导流模应有一定厚度，保证一次变形区和二次变形区分开；
②导流模的开口宽度不同，则局部挤压比和流速不同；根据各部分模孔在平面模上的分布位置，从中心到边缘逐渐加大，可补偿金属在中心流速快、边缘流速慢的趋势；如将导流模腔的开口形状设计成与挤压模孔的外轮廓相似，虽然也能在一定程度上减少金属流动的不均匀性，但其流速仍然主要依靠工作带宽度来完成；
③导流模腔与平面模孔端面应合理配合与过渡，以减少导流腔壁对金属流动的影响；
④建立了设计导流模开口宽度和高度的数学公式：
式中
λ—二次塑变区的局部挤压比，定义为导流模腔某一单元的面积与相对应的平模模孔单元面积之比；
S—平模模孔某一单元的中心到挤压筒壁的最短距离；
t—平模模孔某一单元的等效宽度，定义为t=2a/P，a为该模孔单元面积；
P—模孔单元的模壁总周长；
L—平面模孔某一单元处的工作带宽度；
i—导流腔和平模孔划分单元后的单元号；
O—设计基准单元，该单元的λ、L为指定数值，通常选金属较易流动处的模孔部分为基准单元；
H—导流模的厚度；
T’—导流腔的最大开口宽度；
t’—平模模孔的最大开口宽度；
a1—端部系数，综合反映导流模腔端部侧壁的摩擦阻碍和模孔端部的流动阻力；
a2—距离指数；
a3—模孔等效宽度指数；
a4—工作带宽度指数；
根据试验结果确定a1、a2、a3、a4的数值为：
a1为1（非端部单元）或0.38（端部单元）；a2=0.86；a3=1.13；a4=-1；
⑤编制了三维塑性有限元法计算机程序；可用模拟铝型材挤压的复杂变形状态，得到变形过程中流速、应变分布和应力分布的详细信息，为指导模具设计提供有力的工具。（来源：铝材联盟）
