擠壓中心偏離的跟蹤與實踐

胡 焱，朱鳴峰，鄧 航

（中鋁薩帕特種鋁材重慶有限公司，重慶401326）

0 前言

眾所周知，鋁型材擠壓控制的關鍵點是如何獲得較均勻的金屬流動，而最根本的措施是使錠坯斷面上的變形抗力均勻一致［1］。這就要求擠壓機活動部件的同心度高，即擠壓筒中心須與模具中心保持同心，以防止部件不對中而引起擠壓力偏離擠壓中心線，造成金屬流動不均勻。如果存在中心不一致的情況，會給擠壓生產帶來諸多麻煩，比如型材出現刀彎、扭擰、波浪等缺陷，嚴重時甚至出現堵模等問題。一般來說，因其具有隱蔽性，擠壓中心偏離，即擠壓筒中心（鑄錠中心）與模具中心不一致，會給修模人員帶來干擾，使其在新產品開發過程中對修模細節出現認識偏差，造成修模流速的誤判，進而耽誤了新產品開發進程。

在擠壓機擠壓中心對中性的問題上，廣大工程技術人員和科研工作者也做了深入探索，比如已經有相應的擠壓中心調整裝置的研究［2］和在線監測手段和方法的探討［3］。但隨著設備部件的損耗或日常檢查及維護頻次的不足，仍會發生擠壓中心偏離的現象。造成擠壓中心偏離的原因較多，本文僅從跟蹤多套模具后發現的擠壓中心偏離問題提出現場如何快速驗證擠壓中心偏離的方法以及應對措施。

1 問題描述

一般來講，大型寬幅薄壁型材需要進行寬展擠壓。寬展擠壓的金屬流動特點是：一方面金屬產生寬展變形，使金屬的流動特征從圓擠壓筒向扁擠壓筒的形式發展，即增加了金屬流動的幾何相似性，使流動的均勻性增大；另一方面，由于存在兩個死區和在寬展孔腔周圍產生相當大的摩擦阻力，增大了金屬流動的不均勻性[4]。因此采用寬展擠壓生產大型寬幅薄壁型材時對金屬流速的一致性要求非常高，否則容易出現一側快、一側慢，嚴重時甚至出現堵模的情形。對此，修模人員必須熟練地掌握有關模具品質的檢查技術，才能正確地分析和判斷制品缺陷產生的原因，從而進行卓有成效的修模。但前提是，修正任何一種擠壓模具，首先必須充分了解使用模具的擠壓機工作情況和性能［5］。在擠壓一些對稱的軌道交通類扁寬型材（如圖1 所示）時，我們總是發現同一側的金屬會較早地從擠壓機前梁出來（如圖2所示），右側流速偏快。

圖1 扁寬類型材斷面圖

圖2 試模型材料頭

在擠壓一些對稱的薄壁寬幅型材時（如圖3）甚至出現了堵模現象，見圖4。

圖3 薄壁寬幅型材斷面圖

圖4 堵模現象

其他一些米重大、壁厚較厚的型材雖然沒有堵模，但型材的直線度不好，“刀彎”明顯，拉伸時常常需加大拉伸量，甚至出現了“桔皮”效應，這引起了我們的警覺。

2 問題分析

擠壓機對中性檢查分兩個方面：一是檢查擠壓筒與擠壓軸（固定墊）的同軸度，二是檢查擠壓筒與模具（模座）的同軸度[6]。據調查，每次換筒后均按照相應的擠壓機精度檢測方法對擠壓軸（含固定擠壓墊）與擠壓筒的同軸度進行了檢查，且檢查結果是符合規范要求的，但擠壓筒與模具的同軸度的檢查卻沒有任何記錄。通過幾次跟蹤觀察，發現鋁棒被鐓粗后殘留在模具入口端面的印痕在模具堿洗后顯露出來。反復對比幾套模具端面圓周上的印痕寬度，發現左右兩側的印痕寬度差異明顯，其中2套模具端面圓周上印痕寬度與設計圖的對比情況如圖5所示。通過查閱模具設計圖紙并測量模具實物，確定在模具左右兩側分流孔的圓周為同一圓周且加工無誤的情況下，出現問題的原因在于：擠壓中心偏離，即擠壓筒（鑄錠）和模具（模座）不同心。

圖5 出現問題時模具實物照片（左）與設計圖（右）對比

3 問題處理

模具的中心位置是由模座決定的。通過對多套模具的跟蹤及其模具左右兩側印痕寬度差異值的取樣，確定了模具中心和擠壓筒（鑄錠）中心不一致。對模座的機械限位裝置進行微調，調整值約為左右兩側印痕寬度差異值的二分之一，如圖6所示。

圖6 模座調整示意圖

具體調整方式是：在確保擠壓筒與擠壓桿（含固定擠壓墊）的同軸度滿足熱態檢測≤φ0.1 的前提下，檢查擠壓筒與模具的貼合度和同軸度，使模座向印痕寬度稍寬的一側平移，并檢查模座限位鎖緊裝置。

4 措施有效性驗證

模座調整前后幾套模具的上機效果對比結果表明，對稱型材的擠壓正常，未再出現模具堵模現象，也沒有發現左右兩側流速差異大的情況，證明上述調整措施是有效的。圖7 和圖8 是經模座調整后對稱薄壁實心型材的模具端面印痕和出料情況。這表明模座經調整后左右擠出順利、流速均勻、無堵模現象。

圖7 模具端面印痕

圖8 試模型材料頭

5 結束語

擠壓中心偏離不易察覺，盡管現代大型擠壓機安裝了對中檢測和機械限位裝置，但其細微的中心差異通常不會引起擠壓機操作人員的重視。擠壓中心的偏離是在擠壓薄壁、寬幅、對稱型材時多次出現堵模現象后，倒逼我們究其根本原因而發現的。

擠壓對中性的檢測和調整是一項十分謹慎的工作。某些原本并未失效的模具，因擠壓中心偏離而表現不正常；而某些原本有問題的模具，反而在擠壓中心偏離的情況下實現了量產。但如果未能及時發現存在對中性問題，則會為后續生產的持續進行留下隱患。所以對于擠壓生產中出現的諸如金屬流速不一致、堵模等問題時，應認真分析，查明原因。修模人員在修模前，必須充分了解擠壓機臺的性能和狀態，修模前需確保擠壓機臺的對中性，切不可盲目修模或換模，從而造成不必要的成本浪費。