铝型材挤压模具工作带长度的合理选择与计算：空心分流模

引言

　　在铝合金型材挤压成形过程中，模具出口处型材挤压速度的均匀性主要受导流室、分流室形状、尺寸和工作带长度的控制。工作带又称定径带，是型材挤压模中垂直模具工作端面并用以保证挤压制品形状、尺寸和表面质量的区段。

由于工作带的摩擦阻力可以调整金属流速，在导流室、分流室形状和尺寸一定的条件下，合理设计不等长的工作带长度，可以有效提高型材断面各个部分金属的流速均匀性，铝型材物料架，从而减少挤压过程中的附加应力和挤压后工件内的残余应力，防止型材的变形与开裂。

　　在铝型材挤压过程中，挤压模工作带的长度是影响金属流速的重要因素。合理设计工作带的长度，能够使金属在模孔出口处流动均匀，挤出的型材不会产生扭曲、起浪等缺陷。

　　铝型材挤压模的设计中，工作带长度是设计型材模孔最重要的几何参数之一，直接影响着制品的质量。

对于外形尺寸较小，对称性较好，各部分壁厚相等或近似相等的简单型材来说，模孔各部分的工作带可取相等或基本相等的长度，对于断面形状复杂、壁厚差大、外形轮廓大的型材，在设计模孔时，要借助于不同的工作带长度来调节金属的流速。

确定型材模孔工作带长度的基本出发点是保证型材各区段上金属质点的流速均等，保证各区段上金属质点的流动应力均等。其影响因素主要是型材横断面的形状和型材区段距挤压筒中心距离。

定义

一、

挤压模具工作带的作用是什么？

　　1、调整挤压金属的流速，使挤压型材成型；

　　2、确定型材的外形尺寸，也就是定型，是稳定产品质量的重要部位；

　　3、确保型材表面的粗糙度，使其光滑，易于表面处理；

　　4、控制金属流动，稳定制品尺寸和表面质量。

二、

挤压模具工作带的确定原则是什么？

　　1、小长度，应能保证稳定挤压铝型材制品截面尺寸，铝型材加工，并具有足够的耐磨性。

　　2、大长度，应根据挤压时金属与工作带间大有效接触长度来确定。

　　3、对于角形，丁字形，槽形，工字形，除在各端部受三面摩擦阻力减短工作带外，如在同心圆上的模孔，工作带可以相同。

　　4、截面形状复杂且壁厚不等的铝型材，需根据壁厚设计不等长的工作带，在变化悬殊处采取斜过渡，以免在制别上出棱。

三、

为什么大部分人会觉得工作带难设计？

　　很多学习挤压模具设计的人都说自己什么都会了就是工作带不会设计，觉得挤压模具设计最难的地方就是工作带设计了。因为工作带较分流孔来讲，比较抽象一些，而且工作带的设计是见人见智，同样一套模具，三个人设计，可能给出的值完全不同，但是可能三套模具都能挤出料来，这又是为什么呢？

　　1、首先我们要明白工作带的作用。工作带和分流孔作用一样都是调整铝金属流速的，简单来说就是比较容易流出金属的地方工作带要长一点，比如壁厚大的地方、离挤压中心近的地方工作带都要长一点。所以这取决于工作带一个位置设置的值，如果这个值不同那么其他位置都会相应改变，所以你就会看到不同的工作带设计方案却都能出料。因为它本身是一个相对值而不是绝值。

　　2、分流孔是一个以形取形的图像，所以更容易理解一些。但是分流模特别大型工业型模具设计中分流孔比工作带设计更重要、更难把握，是挤压模具设计的重中之重。

　　3、万变不离其宗：配合料型，适孔适量，孔随型走。

　　4、那工作带到底怎么设计呢，工作带的设计是不是真的那么神秘？

其实工作带设计也无非是老生常谈同心圆原理，靠近铝型材挤压中心部位金属流速快，则工作带设计的要长些；型材壁厚宽的地方金属流速较快，工作带设计的要长一些，工作带设计按照以下公式：

　　L=t?K1?K2

　　L——工作带长度/mm；

　　t——型材壁厚名义尺寸/mm；

　　K1——模子材质强度系数（≈1.5-2.0）；

　　K2——模孔位置流速差之比。

铝型材酸蚀表面预处理技术的应用1

1、工艺简介    

　　近年来，铝合金亚光型材生产和销售量越来越大，铝型材，市场占有率在80%以上。目前亚光型材生产普遍使用碱蚀方法，铝溶损在3%-5%之间，造成巨大资源浪费，而且大大增加了环保治理难度，加重了企业的“三废”处理负担。酸蚀技术是针对碱蚀方法的不足而研制开发的，在原理上完全有别于碱蚀亚光砂面处理。工艺主要采用了独特的使铝型材表面产生高度均匀的、高密度分子点腐蚀，通过改善型材表面凹凸处的物质结构，从而达到平整表面和消除冶金工艺造成的表面缺陷的效果(如能消除挤压痕、掩盖焊合线、缓和粗大晶粒等缺陷)，使铝型材表面平整细腻，金属光泽柔和，大大提高了铝型材的表面质量。采用酸蚀亚光工艺，铝溶损在0.5%-0.8%之间，使生产成本降低到传统亚光工艺的二分之一以下，生产效率又有大幅度的增加，具有很大的实用和经济价值。  

　　2、酸蚀机理。酸蚀是在特定条件下的化学浸蚀。铝型材接触蚀液，在很短时间内迅速反应生成络合物，工业设备铝型材，反应方程如下：    3F-+Al-AlF3   6F-+Al3+-Al.F63-    AlF63-+Al2O3.3H2O-Al3(OH)3F6+3OH-    生成的络合物且具有一定的粘度，容易附着于铝基体表面，形成一种保护膜。挤压型材一般都有许多轻微的模痕，在高倍显微镜下观察呈峰状，粘附于铝基体的保护膜在凹处较厚，凸处较薄，薄处接触酸蚀液的几率较大，能继续较快地进行溶解反应;厚处受到粘附物的屏蔽而使浓液反应速度放慢，由于凹凸部位溶解速度的不同，从而达到平整表面、消除挤压痕的(砂面)亚光效果。缓解粗晶和焊合线与酸蚀的特定性能有直接关系，在铝型材生产中，粗晶和焊合线与模具、挤压工艺及铸棒均匀化有很大关系，氧化预处理时，碱蚀程度越深，粗晶和焊合线就越严重。由于酸蚀速度快，时间短，在还未出现严重粗晶和焊合线的情况下，反应就已结束，因此酸蚀工艺能有效缓解粗晶和焊合线。

　　酸蚀添加剂在酸蚀工艺中主要作用有以下几个方面：

　　(1)缓蚀作用：由于F-与自然氧化膜及铝基体反应速度很快，且反应剧烈，容易出现粗晶和焊合线等表面质量缺陷。为了既能保持一定反应速度，又不至于造成质量缺陷，添加葡萄酸钠、柠檬酸钠、甘油等有机化合物来抑制酸蚀反应速度，从而达到缓蚀效果。

　　(2)整平作用：挤压型材有许多轻微的模痕，在高倍镜下观察呈山峰一般，加入磷酸三钠、硅藻土、多元醇等化合物，可使型材模痕谷底受到保护，尖峰磨平，从而达到整平效果。(3)促进作用：加入促进剂可使酸蚀添加剂充分扩散到槽液中去，且有效进入被络合物覆盖的铝基体表面内层，使反应得以继续进行，以免造成型材腐蚀不匀。

　　(4)表面活性剂作用;加入十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等表面活性剂可进一步增强除油能力，以及在槽液表面产生一层泡沫，抑制热量损失及槽液挥发，更重要作用是增加槽液稳定性，这是因为带负电荷的表面活性剂能吸附在微粒周围，使微粒产生静电反力，从而使微粒能很好地悬浮在槽液中不易沉淀。

　　(5)金属离子作用：加入Cu2+、Ag+等金属离子可防止过腐蚀，使砂面效果更细腻、均匀、砂面清晰。

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