一種全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計

袁童安 王先鵬 王浩 呂其曄 曲兆金

摘 要：對于傳統鋁合金模板型材生產要求較高，傳統鋁擠壓模具生產需在7500t級別以上的擠壓機內生產，對生產廠家的生產設備要求較高，為改良傳統鋁擠壓模具設計方案的缺陷，本文提出了一種全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計方案，簡單介紹了鋁合金模板型材截面的相關參數，對比傳統鋁擠壓模具設計存在的問題，介紹了新型“腔壓噴射”鋁擠壓模具的設計理念和優勢，促進了鋁合金模板型材生產工藝的精進，為鋁合金型材領域的發展提供了新的方向。

關鍵詞：腔壓噴射;鋁合金型材;鋁擠壓模具設計

引言

常規的鋁擠壓模具一般由上模、下模兩部分構成，供料通過上模中的分流孔或導流槽進入模具，其設計形狀和大小基本接近鋁合金型材，由于傳統鋁擠壓模具的設計方案制作難度大、易發生變相等缺陷，因此本文提出了一種全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計，首先在模具的供料位置設置供料口[1]，采用鋁棒對兩側弧面的鋁熔體進行壓縮，使其發生噴射效應，減少了鋁棒受到的變形力，降低了模具的生產難度，且精度精準更能適用于生產小尺寸的鋁合金模板型材，降低了生產設備的需求，縮小了生產成本，能夠有效提升鋁合金型材的生產效率和生產量，從而擴大鋁合金型材的應用領域[2]，促進鋁合金事業的進一步發展。

1鋁合金模板型材截面

鋁模板型材采用鋁合金作為生產原材料，采用鋁合金的優勢在于具有重量輕、強度大、可重復利用、組裝簡單、便于施工等優點，而傳統鋼鐵模板重量較大不易組裝和施工，而傳統木質模板強度較小無法重復利用需消耗大量木材，不符合環保理念[3]，因此鋁合金模板型材正逐漸取代傳統的模板，既符合國家目前提倡的綠色生產理念和可重復發展需求，又能提升生產效率，其普及領域也在逐漸擴大。但鋁合金模板型材需使用超過7500t的擠壓機型進行生產制作，因此對生產廠家需有一定的設備需求。相比較與其他建筑型材，鋁合金模板型材的幾何尺寸的精度要求較高，平面間隙較小，其生產誤差直接影響型材整體的力學性能，因此根據國家相關規定，鋁合金模板型材的截面寬度需大400mm，寬度公差小于0.8mm，平面間隙小于0.4mm[4]，其要求遠遠高于我國在2008制定的《鋁合金建造型材》中規定的型材標準，因此高標準也提升了鋁合金模板型材的制作難度和生產門檻。

2鋁擠壓模具設計

本文介紹了傳統鋁擠壓模具的設計方案和一種全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計方案，二者的特點和優勢對比如下：

2.1常規鋁擠壓模具設計方案

常規鋁擠壓模具的設計較為簡單，整體由導流模與模片兩部分組成，根據模孔形狀按照一定的比例、角度形狀擴展模具內腔，通常情況下，擴展角度一般在15度到20度[5]，超過30度時，模孔在與導流模接觸部分產生的靜壓力會遠遠小于露在鋁棒直徑圈內部分的靜壓力，破壞整體的力學平衡，其產生的壓力差不僅使其在成型時發生形變、彎曲、間隙大等質量缺陷，更降低其整體的力學性能，不適用于生產和使用。

由傳統設計方案生產的鋁擠壓模具通常從模孔到模具外圓的距離小于58mm，增加了生產制作難度。且在公稱直徑為500mm的模片上，大約90%的面積為鏤空，剩余的10%左右的面積處于連接狀態，且鋁擠壓模具的承受的擠壓力較大，受力面積較小增加了模具開裂的概率，而模孔邊緣的強度較低，因此無法通過增強模孔邊緣的強度提升其整體的抗擠壓能力[6]，因此無法在3000t左右級別的擠壓機中生產，其生產條件受到一定限制，且由于質量問題和設計缺陷使其在應用中容易損壞，可能影響生產進度和維修工作。

2.2全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具

鋁擠壓模具模孔最外側距離模具外圓小于58mm，根據常規的設計方案，模孔的擴展角度一般小于30度，因此小型擠壓機模具生產線上，常規的設計方案無法使用。因此，本文提出了一種全新的“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計方案，使鋁擠壓模具的生產可以在中小型擠壓機的生產線上順利完成[7]，更能提升鋁合金型材的精度和生產質量，具體的設計方案如下：

首先，由于模孔邊緣到外圓的距離較短，在模具的生產中容易開裂，而不能采用增加膜片的強度降低模具的受力大小，因此，采用削薄導流模的厚度的方式降低模具腔內的靜水壓力[8]。其次為保證供料的傳輸效率和安全，在膜孔邊緣留有一定距離的焊合腔，保證模孔各部位能夠均衡供料，降低因供料堵塞產生的壓力，避免生產時出現變形、彎曲、平面間隙較大等質量問題。然后為避免在鋁擠壓模具生產過程中發生彈力變形，導致開裂現象，將傳統鋁擠壓模具設計方案中模具邊緣的止動梢釘移動到鋁擠壓模內接近中心位置的地方[9]，并使用高強度的連接鋁擠壓模具的導流模與膜片，使二者成為一個整體，進一步提高膜片的強度。最后為減少導流模各部分之間存在過大的壓力差，在傳統導流模的基礎上，增加流道噴射區域，采用鋁棒接觸模具最大限度地減少模具腔內壓力，使鋁熔體在模具內腔表面無法連續產生附著力，能夠大幅度減輕模具受到的擠壓力，從另一方面也降低了擠壓機的消耗[10]。

3結束語

采用全新“腔壓噴射”鋁擠壓模具設計方案進行模具生產，能夠有效解決了在中小型擠壓機上生產高精度鋁合金模板型材的生產問題，更解決了傳統鋁擠壓模具設計方案中存在的力學性能差、易損壞、平面縫隙大、表面粗糙等質量問題，使模具內腔的擴展角度可以擴大到40度，在3000t左右的小型擠壓機中便可以順利生產，降低了鋁合金模板型材的生產門檻，提升了生產質量和生產效率，促進了腔壓噴射技術的發展和應用。

參考文獻

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