?鋁型材表面壁厚不足(局部厚度小于設(shè)計(jì)值)是擠壓成型中的常見缺陷,主要源于 “材料流動(dòng)不均”“模具設(shè)計(jì)缺陷” 或 “工藝參數(shù)失控”,若未及時(shí)解決,會(huì)導(dǎo)致型材強(qiáng)度下降(易變形、斷裂)、尺寸超差(無(wú)法裝配)。以下
鋁型材生產(chǎn)廠家小編從核心原因、具體場(chǎng)景及對(duì)應(yīng)分析展開說明:
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一、核心原理:壁厚不足的本質(zhì)是 “局部金屬填充不足”
鋁型材擠壓時(shí),鋁合金坯料在壓力作用下通過模具型腔(模具的 “成型通道”),最終形成與型腔形狀一致的截面。正常情況下,金屬均勻填充型腔,壁厚符合設(shè)計(jì)值;若局部金屬 “填充量不足” 或 “流動(dòng)速度過慢”,就會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域壁厚偏?。?“壁厚不足”)。
二、具體原因分析(按工藝環(huán)節(jié)分類)
1. 模具設(shè)計(jì)缺陷:型腔結(jié)構(gòu)不合理(根本原因)
模具是型材成型的 “模板”,若型腔設(shè)計(jì)未考慮金屬流動(dòng)特性,會(huì)直接導(dǎo)致局部填充不足:
型腔局部過窄 / 過深(金屬難以流入)
問題:模具型腔某部位(如型材的邊角、凹槽)設(shè)計(jì)過窄(寬度<2mm)或過深(深度>5mm),金屬在高壓下難以完全填充(類似 “擠牙膏時(shí),窄口處牙膏不易填滿”)。
示例:某槽型鋁型材(截面帶深 10mm 的凹槽),凹槽底部壁厚始終比設(shè)計(jì)值薄 0.3mm—— 因凹槽過深,金屬流動(dòng)到凹槽底部時(shí)壓力衰減,無(wú)法完全填充。
導(dǎo)流 / 分流結(jié)構(gòu)不合理(金屬分配不均)
模具的 “分流橋”(將金屬分配到不同型腔的結(jié)構(gòu))若設(shè)計(jì)不對(duì)稱,會(huì)導(dǎo)致金屬流向各部位的速度差異過大:
流速快的區(qū)域:金屬填充充分(壁厚正常或偏厚);
流速慢的區(qū)域:金屬填充不足(壁厚偏薄)。
示例:異形型材的 “長(zhǎng)邊” 與 “短邊” 壁厚差異大(長(zhǎng)邊厚、短邊?。?因分流橋偏向長(zhǎng)邊,導(dǎo)致短邊金屬供應(yīng)不足。
模具型腔表面粗糙(阻力過大)
模具型腔拋光精度不足(表面粗糙度 Ra>1.6μm),金屬流動(dòng)時(shí)摩擦力大,尤其在窄小區(qū)域(如尖角),金屬流動(dòng)受阻,導(dǎo)致局部填充不飽滿(壁厚不足)。
2. 擠壓工藝參數(shù)失控:金屬流動(dòng)速度 / 壓力不穩(wěn)定
即使模具設(shè)計(jì)合理,擠壓時(shí)的溫度、速度、壓力控制不當(dāng),也會(huì)導(dǎo)致金屬流動(dòng)失衡:
擠壓溫度過低或過高(金屬流動(dòng)性差)
溫度過低(<400℃):鋁合金坯料硬度高,流動(dòng)性差,難以填充型腔細(xì)節(jié)(如邊角、凹槽),導(dǎo)致局部壁厚不足;
溫度過高(>550℃):金屬過軟,流動(dòng)時(shí)易在 “寬口區(qū)域” 堆積(流速快),而 “窄口區(qū)域” 因壓力被分流,反而填充不足(壁厚偏?。?。
擠壓速度過快(金屬來(lái)不及填充)
擠壓速度(型材出模速度)超過模具適配值(如復(fù)雜截面型材速度>3m/min),金屬在高壓下快速通過模具,但窄小區(qū)域的金屬 “來(lái)不及完全流入” 就被后續(xù)金屬推著前進(jìn),導(dǎo)致局部未填滿(壁厚不足)。
對(duì)比:簡(jiǎn)單截面(如方管)可高速擠壓(5-8m/min),復(fù)雜截面需低速(1-3m/min),確保金屬充分填充。
擠壓壓力不足或波動(dòng)大
擠壓機(jī)壓力不足(未達(dá)到模具所需的最低壓力,如復(fù)雜模具需 300MPa,實(shí)際僅 250MPa),金屬無(wú)法克服型腔阻力,局部填充不足;
壓力波動(dòng)(忽高忽低):金屬流動(dòng)速度不穩(wěn)定,時(shí)快時(shí)慢,導(dǎo)致同一根型材的不同部位壁厚差異大(某段正常,某段不足)。
3. 坯料與模具匹配問題:尺寸 / 狀態(tài)不匹配
坯料直徑與模具入口不匹配
坯料直徑過小:進(jìn)入模具的金屬量不足,無(wú)法填滿型腔(尤其大截面型材);
坯料直徑過大:金屬在模具入口處堆積,分流不均,導(dǎo)致局部填充過剩(壁厚偏厚)和局部不足(壁厚偏?。?br>坯料內(nèi)部有缺陷(雜質(zhì)、氣孔)
坯料熔煉時(shí)未除凈雜質(zhì)(如氧化渣),或存在氣孔,擠壓時(shí)這些缺陷會(huì)導(dǎo)致局部金屬流動(dòng)受阻(雜質(zhì)處金屬無(wú)法通過),形成 “空洞” 或 “薄壁區(qū)”(壁厚不足)。
4. 模具磨損或變形(長(zhǎng)期使用后)
模具使用超過一定次數(shù)(通常 1-5 萬(wàn)次,取決于材質(zhì))后,會(huì)因磨損或變形導(dǎo)致壁厚不足:
型腔磨損(局部尺寸變大)
模具型腔的邊角、凸起部位長(zhǎng)期與高溫金屬摩擦,會(huì)逐漸磨損(尺寸變大),金屬流經(jīng)此處時(shí)因 “空間變大” 而填充不足(壁厚變薄)。
示例:某角鋁型材使用舊模具生產(chǎn),直角處壁厚比新模具時(shí)薄 0.2mm—— 因直角處型腔被磨損,金屬無(wú)法填滿。
模具變形(型腔尺寸偏移)
模具長(zhǎng)期承受高壓(擠壓機(jī)噸位>模具承受極限),會(huì)發(fā)生輕微變形(如型腔局部塌陷),導(dǎo)致金屬流動(dòng)路徑改變,局部填充不足。