避免鋁合金型材“暗影”缺陷的技術(shù)措施

王柳明，李 強(qiáng)，張 虎

(三河和平鋁材廠有限公司，河北 三河 065200)

鋁合金擠壓型材表面有的存在明顯手感，有的無明顯手感，但是型材進(jìn)行噴涂或噴漆處理后其表面有時出現(xiàn)凹凸棱線，行業(yè)內(nèi)普遍稱為“暗影”。在鋁合金建筑型材或裝飾類型材中，“暗影”缺陷大多不影響型材本身的力學(xué)性能及安裝使用要求，但在物質(zhì)文明及精神文明高度發(fā)達(dá)的今天，人們追求高品質(zhì)的生活，存在于型材裝飾面的“暗影”缺陷逐漸不能被用戶接受。近幾年，行業(yè)內(nèi)從擠壓模具的設(shè)計、加工、修理及擠壓工藝、表面處理工藝等方面進(jìn)行了很多改進(jìn)嘗試，取得了一些效果，但仍不能實現(xiàn)所有型材表面都能夠徹底消除此缺陷，而且“暗影” 缺陷在采用同一套模具擠壓的型材中存在反復(fù)出現(xiàn)的情況。對此，結(jié)合生產(chǎn)實踐，分析了“暗影”缺陷形成的原因，闡述了避免此缺陷的技術(shù)措施，與同行研討。

1 “暗影”常見部位及形成原因

1.1 較為常見的幾個部位

鋁合金型材的下列幾個部位容易發(fā)生“暗影”缺陷。

1)橫豎筋交接的“T”形部位(如圖1所示)容易發(fā)生“暗影”缺陷。

2)帶螺絲孔型材的螺孔部位(如圖2所示)容易發(fā)生“暗影”缺陷。

3)壁厚差異較大、斷面較復(fù)雜的型材，模具受力部位單薄、易發(fā)生彈性變形的部位(如圖3所示)容易發(fā)生“暗影”缺陷。

圖1 型材橫豎筋交接處Fig.1 Joint of transverse and vertical bars of profile

圖2 帶有螺孔的型材Fig.2 Profile with screw holes

圖3 復(fù)雜斷面型材Fig.3 Profile with complex section

1.2 “暗影”形成的原因

“暗影”缺陷產(chǎn)生的根本原因是由于擠壓模具設(shè)計或加工不合理、模具使用不規(guī)范和保養(yǎng)不到位等，造成模具在上機(jī)擠壓時鋁金屬在各處流速不平衡，尤其是在型材管腔的橫豎筋交叉處、壁厚差異大的工作帶過渡處、彈性變形的較大處等部位，鋁金屬的流速差異較大，擠壓出的鋁合金型材表面出現(xiàn)微小的凹凸不平棱線，一般肉眼無法分辨，當(dāng)型材進(jìn)行粉末噴涂或噴漆處理后會形成“暗影”缺陷。

2 改進(jìn)措施

2.1 模具設(shè)計、加工方面

根據(jù)生產(chǎn)實際狀況，模具管理與維修人員要與模具設(shè)計、加工技術(shù)人員保持溝通，將工作中發(fā)現(xiàn)的各種情況及時、準(zhǔn)確地反饋給模具設(shè)計及加工技術(shù)人員，以便進(jìn)行反復(fù)調(diào)整， 直至正常穩(wěn)定。

1)分流孔的大小、分布一定要計算合理。分流孔數(shù)量盡量少(尤其是多孔模盡量共用分流孔)，使每個分流孔面積增大以降低擠壓力。一般左右分流孔比上下分流孔稍微大點；分流橋稍微偏離易出現(xiàn)“暗影”的部位，盡量要避開型材“T”形位置，分流橋位加工要圓滑，在保證強(qiáng)度的條件下橋底盡量不要做得太寬，減少死區(qū)，這樣有利于擠壓過程中供鋁順暢。

2)φ180 mm～φ250 mm的單孔或雙孔斷橋隔熱鋁型材模具的焊合室深度一般取10 mm～15 mm；模芯盡量不要做得太長以防止變形偏移， 尤其是多孔模應(yīng)在設(shè)計、加工時預(yù)留一定的偏移量，此數(shù)據(jù)需要長期的跟蹤采集并適時調(diào)整。

3)擠壓進(jìn)料方向上模工作帶應(yīng)高出下模工作帶0.5 mm～1 mm，以避免上模在擠壓生產(chǎn)中受壓產(chǎn)生彈性變形而造成上、下模工作帶錯位影響鋁金屬流速的平衡。

4)工作帶必須保證平直，工作帶長度直接影響鋁金屬流速，工作帶長度變化的地方一定要圓滑過渡，避免出現(xiàn)尖角或直角過渡，減少落差， 加工完成后一定要清除毛刺；空刀位的深度要均勻，與工作帶連接處盡量采用R1.5 mm～3 mm 的圓弧過渡，出口空刀必要時做成一定角度的喇叭口。

2.2 模具使用、管理方面

1)從模具的試模到擠壓生產(chǎn)使用都盡量固定在同一個擠壓機(jī)臺，頻繁的更換機(jī)臺容易導(dǎo)致模具上機(jī)不穩(wěn)定，反復(fù)修模會影響模具的使用壽命及合格率。

2)擠壓工藝要保持穩(wěn)定，模溫、錠溫、擠壓速度等要控制在合理的范圍內(nèi)。

3)如果所擠壓的型材帶有彈性變形量大的斷面，就要使用專用的支撐墊。

4)擠壓型材通過量必須嚴(yán)格按照模具的氮化工藝條件來安排，避免超量生產(chǎn)造成模具工作帶損壞，模具工作帶如果因磨損被拉花或被拉穿會影響鋁金屬流速的均衡，這也是型材“暗影”缺陷產(chǎn)生或加重的一個重要原因。

5)模具維修及拋光時要注意不能損壞工作帶，不能破壞上、下模工作帶的平面度、垂直度，一旦受損，都會影響流速，導(dǎo)致“暗 影”缺陷的產(chǎn)生。

2.3 模具維修、保養(yǎng)方面

1)為了避免型材的“暗影”缺陷，在模具維修方面的原理和避免其他缺陷的原理是一樣的，基本都是調(diào)整鋁金屬通過模具的流動速度，使其各部分流速均勻。上面分析了“暗 影”缺陷產(chǎn)生的原因較多、其變化也較大，所以在修模前要認(rèn)真分析了解清楚模具的設(shè)計思路、加工缺陷以及模具的現(xiàn)實使用情況，盡可能全面、準(zhǔn)確地找到缺陷產(chǎn)生的根本原因，然后再選用最合理的修模方法，切忌盲目動手。

2)在模具的設(shè)計沒有嚴(yán)重不合理的情況下，盡可能采用不影響模具壽命的修模方法，優(yōu)先采用加快鋁金屬流速的辦法(擴(kuò)大分流孔、減短工作帶、加大空刀深度等)，盡量不要大范圍的點焊阻礙。修模操作時， 有條件的情況下優(yōu)先考慮用電火花等設(shè)備加工，盡量避免從焊合室內(nèi)減短工作帶長度，并且不要一次性修過頭，而致使模具無法修復(fù)。

3 有“暗影”缺陷型材的模具維修實例

3.1 斷橋隔熱絲中梃型材

1)該型材橫截面如圖4所示。缺陷描述：該斷面螺絲孔處腔體較小，模芯單薄易擺動，螺絲孔處供流快慢難以控制，型材壁厚差異大，生產(chǎn)出的型材無明顯手感，型材進(jìn)行氟碳噴涂表面處理后在圖4中A處出現(xiàn)明顯的“暗影”缺陷。

圖4 斷橋隔熱絲中梃型材橫截面Fig.4 Profile cross section of bridge broken heat insulation wire mullion

2)缺陷原因分析：經(jīng)過料頭與上、下模對比分析后，判斷為上模入料方向工作帶遠(yuǎn)高于下模工作帶，工作帶配合不合理；螺絲孔供料引流槽不順暢；“T”形部位下模工作帶過渡不合理(定徑帶偏短)。

3)解決方法：加大壓合位鋁金屬流量，擴(kuò)大上模相對應(yīng)處分流孔，增加鋁金屬流量，將下模壓合位 B、C 兩處工作帶適當(dāng)減短；減短上模工作帶，使上、下模工作帶配合合理；加大螺絲孔處鋁金屬流量，使供流順暢。維修前、后的模具如圖5所示。

圖5 模具維修前后情況Fig.5 The mold before and after maintenance

3.2 帶螺絲孔方管百葉型材

1)該型材橫截面如圖6所示。缺陷描述：該型材壁厚相對較薄，擠壓比較大，生產(chǎn)出的型材在螺絲孔A、B兩處有輕微洼陷，用自噴漆檢驗后有明顯的“暗影”，且螺絲孔處形狀不規(guī)則、有輕微變形。

圖6 帶螺絲孔方管百葉型材橫截面Fig.6 Cross section of square tube louver with screw hole

2)缺陷原因分析：經(jīng)分析判斷，該模具在設(shè)計、加工時均不太合理，螺絲孔尖部工作帶過長；供流不足；下模相對應(yīng)位置工作帶過短且未預(yù)留阻流塊， 下模工作帶不平、有輕微促流角(相對應(yīng)的螺絲孔根部上模工作帶也較短)；過渡不合理。

3)解決方法：上、下模裝配檢查發(fā)現(xiàn)上模工作帶與下模工作帶錯位嚴(yán)重，用車床車削法將下模與上模接觸的面適當(dāng)降低，重新裝配使工作帶配合合理；適當(dāng)減短螺絲孔尖部工作帶長度，下模加焊阻流塊；開引流槽，增加螺絲孔處的流量。

維修后的模具見圖7所示。將缺陷原因及時反饋至模具設(shè)計、加工人員進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)設(shè)計、加工后的新模具上機(jī)試模一次合格。

4 結(jié)束語

理論上，型材的“暗影”缺陷是可以通過改進(jìn)設(shè)計、加工或通過模具維修保養(yǎng)等措施消除的，但是在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，由于企業(yè)的技術(shù)、設(shè)備等條件的限制，模具使用管理沒有做到很規(guī)范，模具維修大多采用手工操作，所以還是不能徹底消除這類缺陷，還需要在長期生產(chǎn)實踐中不斷摸索，減少甚至徹底消除 “暗影”缺陷，提高新模具的上機(jī)合格率。

圖7 維修后的模具Fig.7 The mold after maintenance