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八大铝材挤压模具堵模塞模案例实战分析

   日期:2018-05-25     作者:尚湖散人    浏览:1109    评论:0    
 一 铝型材模具设计不合理原因引起的堵模塞模

由模具引起的堵模是最普遍的,新模一次性设计合格能达到60%以上的设计师基本上烫手可热,人见人爱了!达到70%以上基本可以招摇过市,你争我夺了!达到80%以上可称泰山北斗,行业宗师,一方大能了。

常见太阳花散热器铝材挤压模具图
图为太阳花散热器铝材挤压模具

A:模具设计制造原因造成的堵模

1:模具流速偏差造成堵模:在异型材(1)或悬臂长(2)的和宽体扁材(3)中较常见!

(1)异型材主要表现为设计时铝流量配比,腔室大小高低,局部工作带长度,铝径流方向的阻碍等的设计偏差。

(2)悬臂长的主要是设计不合理,计算不准确,扩展部分流速《包含(1)中各因素》同其它相比不同步。

(3)(3)宽体材出现流速偏差主要表现在模具后续加工上,打磨光滑程度,型腔形状加工,电火花深度造成工作带长短及过渡落差大等,同设计本身关系不大。

一句话:凡是能影响流速快慢的各种因素单个或多个偏差都能引起堵模。

国内模具企业几乎不存在模拟挤压测试设备,一般都在第一套新模设计制造偏差所表现出来的缺陷在后续模具制作上加以改进和定型(第一套也可返厂重新修正---不绝对可以)。

模具决定流速方面的如工作带,腔室等细处就不再解释了。

2:模具工作带外空刀过小造成堵模

空刀过大会造成工作带无支撑易变形开裂。型材在出口阶段料头探出工作带后由于流速,壁厚,阻力等原因,并不一定径向流出,多数会摇摆弯曲晃动。空刀过小或不光滑,使料头摩擦后被阻挡或粘结。使料头不再前进但挤压依旧使空刀空间塞满铝和把工作带空隙也填充满铝后堵死。------空刀大小视型模具而定,小模具500吨机一般不会小于0.5mm,10000吨大机也不会超过3mm!多数在0.5---1.0mm之间。---行业数据无标准定论。

空刀加工如果采用阶梯式,即外比里大分2级或3级堵模情况会改善,空刀面一定要磨光滑。

B:模具原因引起堵模的一些其它因素

1:异型材导流板装反------曾经碰到一个广东师傅,当时生产太阳能型材,连续几次将上模导流调了180度装模,太阳能型材长边被堵死,辞退!

2:三片装中型模反装-------空刀先进铝,必堵模。------特别要注意三片装扁铝。

3:舌头,小脚等断裂或压偏也容易直接堵模,也因为流量流速的剧变而堵模。

4:模腔中阻碍过多的地方对应的工作带在速度变化大时容易挤压中堵模

二铝型材挤压操作不当的原因引起的堵模塞模


操作因素导致堵模发生的情况最多,而如何在操作中减少或避免堵模争取最快获得正确的具体模具型材信息及料头(尾)和样品,对于修正合格及时送样交货很重要。经济上讲:堵一次模人员准备,热挤压加热电气消耗,材损等隐性成本需数百至数千元人民币/次。

在我本人从事铝挤压以来见到的关于机台专门只为试模而进行准备的情况太多了,有时就为一套模具采样而开机!所以,平时提高员工在生产间隔期的试模和模具的及时修正也是车间管理需要具体落实的措施。

A:上压过快引起的堵模

型材在挤出工作带时由于还没有径向牵引力,其截面上各壁厚(流速原因)挤出工作带时间上的不一致,当部分先期挤出工作带的壁厚因阻力消失而流动能力加快,使尚未完全挤出工作带的壁厚其型腔内铝被虹吸而去。使已挤出工作带进入流动作阶段的壁厚加快,而未出工作带的壁厚流速减慢,形成包头现象,在悬臂长,形状不规则,壁厚相差悬殊,平面和腔室共存的模具中较常见,此类模一旦所有壁厚都出了工作带,则情况会好转,也不易堵模了解,但有弯曲或波浪,扭拧的可能性存在。

如果挤压速度加快,按照液体压力流动原理,液体自然向流动处阻力小的地方而去了!使快的更快,慢的快不了多少,加大了流速差,造成流量差更大!形成牵扯力。使不同工作带相交连接处壁厚形成折叠压迫现象,并擦括空刀壁,最后堵塞住空刀空间后堵模。

所以:特别是空心模第一次上压一定要缓慢,并注意观察出口情况,可用铁(铝)棒等(杠杆原理)锹住已出的快边,不让它向慢的地方压迫。也可抓紧卸模,把冒出模面的所有快边铲掉,并对慢的边从外向里涂润滑油,再上机挤压时会明显改善。如果挤压比小,温度允许多可重复进行。此方法可有效的减少堵模,获取样品,但料头不完整,最好是有修模工在现场!

同理:压力变化过大或频繁变化也会造成堵模

B:涂油不当或油污压入引起的堵模

油污的压入是铝型材热挤压所绝对忌讳的,必须避免。其直接后果是影响表面质量和极易引起型材小脚小边等的挤压连续性,进而分断堵塞后堵模,也影响型材内组织质量,性能。

油污压入对于平面模可说表现的凶猛去的也快。而一旦压入筒内或分流模腔室,少则一根棒,多则十根八根都消除不了。有时,大块油污被压入不易流动的死角后,“细水长流”地对小脚,薄边产生从头到尾的拉毛开裂现象,挤压极慢时好一点,你想挤得快一点就又给你拉毛,再快一点开裂堵模了。有时大块油污被压出一瞬时,会造成齿,脚,公头等构件四周充填的铝基不平衡,出现部分点或面的空心化,流速变化使公头四周静压力平衡被打破。挤压作用力下使齿,脚,公头偏,扭,裂,断,碎甚至崩!

当然:一直写到今天,我才发现我的一个解释遗漏------石墨油不仅可作润滑用,也可作分离剂用,致歉。

所以,形状复杂小脚小齿多的薄壁型材特别要注意油污压入,防止堵模!

三铝型材工装具原因引起的堵模pfj


匹夫无罪,怀壁其罪。工装具是死物,活用的是人。因工装具而堵模是人的过错。

1:导引垫导引腔过小------一般来说,同模具相配的专用导引垫既然专用了使用就狭隘了,除非一些特别形状或开口比小的开口模和易弹变的模具会配套专用垫外,一般使用通用模垫。相同尺寸模垫一般一台机不大会超过2个,垫多钱花的也多占的地方也多,所以就用各种导引尺寸的垫同支撑垫相配合总厚度使用。

有时导引垫导引腔并不比型材外面端面大多少,在挤压出口阶段型材出料会弯曲翻转上下翘等现象。在碰撞导引板壁后卡住前进不得,如果不及时发现采取措施,待还在出工作带的铝更多的卡满即会使无法再出料而堵模。

2:支撑垫出料腔过小------支撑垫出料腔一般都比较大,因为支撑垫数量更少,机台一般配置2个厚度*2个腔径共4个支撑垫,有的更少就2个。实际原因是导引垫腔径大于支撑垫腔径,型材出口后弯曲等原因撞住在支撑垫上,同理,不及时发现,也会堵模。这主要是在生产大端面型材时会偶遇。

另外:出料后在导引台,中断锯等的撞击也会堵模,只是概率很小。

四铝型材挤压设备原因引起的堵模塞模

设备原因引起堵模的情况很少见,原因也不多,大家了解一下即可。

A:压力不稳,波动大------主要是防止窜压跑速后撕裂型材而堵模。

B:模座限位移动不固定------模座偏移后两侧流速差变大了造成的堵模。

我苦思冥想,左思右思,想不出设备上其它原因了!水平有限吧。再去挖空心思绞尽脑汁地想,无中生有异想天开地想,只会一个跟斗跌出十万八千里,马嘴巴对驴屁股去了!------就写这么多了!

五铝型材异物压入引起的塞模

压入异物会引发堵模这毋庸置疑,但所谓能引起堵模的异物必须具备五个条件之一,即:

1:足够大能堵住(对应的)出料工作带的

2:足够硬(一定挤压条件下)不易破碎细化的

3:以及熔点高(一定时间内)不易溶化(气化)而继续存在的

4:还有能(一段时间内)阻碍隔断分离铝流连续性的

5:再有溶化后能引起(局部)铝基物理,化学属性(材质)突变的,环境条件改变的。

铝棒熔铸和挤压生产中一般性异物有:

1:高熔点金属类------铁块,铜块等硬金属和其它硬合金------堵塞作用。

2:矿物类------石子,石棉,耐火泥,碳灰(炉渣)等熔点高于铝------堵塞作用。

3:化合提炼物------石墨油,液压油------分离作用。

4:熔炉底渣混合物------各种金属(包括铝)和矿物质及一些制剂残留的混合物,质量高于铝------化合作用后脆性硬化堵塞作用或单纯的堵塞作用。

5:重新带入的二次冷却铝片铝屑铝块------冷材不易变形堵塞作用,在快速挤压时要注意。

6:铝棒表面加热前后的嵌入物------堵塞作用。

六:铝型材温度原因引起的塞模
主要是熔铸过程中混入铝棒内部的杂质引起的堵模占比例较高,且经过熔炼仍旧存在的这些异物具备毁坏模具的能力,以集合在一起的大块炉渣,耐火泥对分流模的危害最严为重,因其材质差异大不易分解溶合且疏松程度高,在流过模蕊后因模舌头阻挡后改变径向流动其绕道经过模具舌头时集合在一起的块状变流线状紧贴舌蕊并产生塌陷,从而改变了舌心周围的静水压,使舌头掰断后一起整块压出,模具彻底报废。而一些硬金属可括伤,崩裂工作带,经返回模具厂绝大部分能修复!
温度原因引起堵模同样需要达到一定条件,具体如下:------尽我所能想到的。

这里首先要了解一下高温挤压究竟有哪些容易引起堵模危害的原因?

1: 高温挤压的型材首先是在可塑性变形方面加强了,更活泼了,尺寸变化也大!那么其最终尺寸定形就存在不可控的负面因素。

2: 高温挤压的型材更容易达到过烧缺陷温度,型材性能管控余量变小要求变高故存在风险。

3:高温挤压的型材出口时淬火完成前质地较软,易变形下坠,粘性足摩擦(空刀,垫)易粘连卡死。

4:高温挤压的型材部分挤岀工作带时流速差更大,一些原本存在的促流因素被激发,造成效应叠加即1 1>2效应!

5:高温挤压的型材其筒模内铝基紊流能力量更大,型材尾端缩尾缺陷更强烈,气泡缺陷更加多!流经工作带的铝基对外力震动更敏感。

先想这些吧!具体如下:

A:足够高的高温(在一定挤压速度下)挤压

此种情况下存在:

1:易变形热叠加后在生产过程中发生过烧:通常发生在挤压时型材中尾部突然散裂,型材中尾端铝基粉末化后无流动能力堵塞工作带和空刀空间造成堵模。对于喜欢一个速度跑到底的挤压机操作师傅如果挤压时改变习惯从头到尾逐步放慢挤压速度一般不会发生。如果按照正常温度的两头慢中段快的挤压方法发生的地方便通常规在近尾端。所以高温棒挤压有其特定的要求。

2:无牵引力牵引状态下挤压时的碰撞:通常发生在出料口到导引台的过渡阶段,此时型材料头较软,即使轻微擦碰也会卷头停止了前进。对于无牵引机牵引的机台来说:生产薄壁宽体平模------比如φ184mm挤压筒生产L210mm*1.0mm扩展扁铝,挤压系数高达(πR²/210=92*92*3.14/210=26577/210)126.5%必须高温生产,同时按排2人在中断前后人工夹料牵引,否则型材无法自行顺利流出塞住出料筒口,如果面不平或弯曲还需平面加压侧面顶靠时更甚至,此生产经历我曾经有半年,人工牵引那人累的直喘气------

3:型材形状与模具的流速变化差异:对于一些形状特别的模具来说,其有些部位的流速对温度(速度)的变化较为敏感,可直接导致流量上发生可变逆差,使正常生产的连续性平衡遭到破坏而堵模。比如:扩展模在正常挤压温度下能合格生产,而当挤压温度偏高时其中间径向流动部分对应的出口阻力就降低了,更多的铝沿挤压径向方向流出工作带,这就大大减少了对扩展部分的铝基供应,使扩展部分尺寸变薄并使外形尺寸向中间收缩,达到一定值会发生扭曲牵扯从而被卡死在工作带后堵模。还有些腔多的,截面积大的,外接圆大的,悬臂长的,平分合一的等型材模具,都会产生不同挤压温度条件下的尺寸变化,过了差值如果速度不控制都会因温度数控制下流速变化引起尺寸变化的堵模行为!

4:型材发生强烈缩尾与模具的流速变化差异:第3节中已述温度越高型材缩尾越来越早越强烈。对于多腔型材而言,高温挤压下外侧腔收缩明显,外形在挤压终了时收缩量可超1Cm。有时刚开始挤压下一根棒时发现模具舌头被压了出来,模具报废了,很多操作工,修模工并不明白缘由,正常的开机怎么会?另外,瞬间的强烈缩尾会被突然发生的强烈震动(气泡溢出,撞击)触发---业内叫由气泡震动等原因引起的堵模。实际上震动后工作带上的粘铝被震松脱落,脱落后的工作带在瞬间对铝基摩擦阻力消失,加快了该处工作带流速,而易震动后脱落的往往是流速最流畅最快的部分,这就改变了其它工作带瞬间的流速流量稳定。造成折皱后卡死堵模。

B:温度处于过烧温度值内或铝棒己过烧

铝棒过烧同生产时温度多少没有必然联系,1000度里2分钟铝棒也不会过烧。铝棒过烧指铝棒曾经或正在在过烧温度值内加热时发生的(正在局部生成或已全部完成)脱溶现象。故铝棒过烧后即使冷却到常温它还是过烧状态的铝棒,除了回炉重铸没有别的办法。过烧铝棒呈粉末状无流动性,堵模是百分百的。

C:软合金过高温度下的粘连能力,出料直度

软合金温度越高越易粘连在以前章节已有介绍,现简单再说一下:软合金主要是粘连工作带出口空刀,堵塞空刀空间后堵模。所以生产软合金温度掌握上要求甚高,空刀要经常涂油并保持光滑。软合金挤压速度很快,一般牵引机牵引速度未必跟得上。软合金型材出料要平,否则很容易起皱折痕迹。

D:高温棒上压更容堵模

概念:高温挤压和高温棒是两个完全不同的概念。高温棒仅是高温挤压满足条件之一!其它还有筒温,模温,垫套座的温度等!在正常生产条件下如果棒温偏高模温正常则堵模的概率也偏高。这是因为高温铝基流到金属固体工作带时的传导降温冷激局部淬火硬化行为,阻碍了铝基流动性,而随后而来的热铝流包裹住冷却部分充满工作带,且这种反应并不同步或同值,所以容易堵模塞模。

七铝型材速度原因引起的塞模
因挤压速度过快而引起的堵模贯穿整个挤压过程,即上压------挤压------收尾------终了各阶段!有句话叫“欲速则不达”,根据现场生产条件和实际情况采取合理的挤压速度才是王道。我师傅讲过一句话:产量高并不取决于挤压能力,而是后道工序拉伸锯切的能力高低!后面工序如果来不及了你前面不想慢也得慢下来。

在性能,尺寸,表面任意一个要求较高情况下快速挤压方法就不可能执行,快速挤压说白一点就是抢单位时间内的产量。

几年前,有个广东佛山南海大沥同行说他管理的600吨机台一天能生产20吨型材,相比我们机台一天5---6吨的产量简直天上地下,我知道这里的窍门,我们报废的废料也要比他好百倍,可我当时的老板被神往了。

刚好有个广交会参加,去了先去参观同行的工厂。环境极差,碎屑满地,生产的是35mm左右方形灯罩客户自己喷涂料,0.45壁厚,大火煤炉,铝棒530度,手夹送棒,不排气,上压后挤完一根棒才13秒,整个循环大慨不到40秒时间,型材发乌棱角有裂痕,形状变形严重,料床也就10多不到20米,拉伸锯切处小山一样堆积,拉伸锯切型材是抱着干活的,磕碰严重。

问之说客户接受,再问加工费是600元/吨,看了看模具一个品种六十套候生产(为保证表面及堵模意外的车轮战),模具工作带很短仅1mm多点(减压可提速,也减少堵模可能,但氮化工作一定要做好)。我对老板说:他做20吨和我们做2到3吨是一样的(我们4---6千元/吨T5料),但20吨和2--3吨的原材成本周转资金也是天上地下,还有模具成本不可比!生产很热闹,付付利息发发工资还剩多少?手工送棒压缩了待机时间增加了不安全因素。一个积极向上的企业必须全面考虑如何生存之舍得二字!------以上是讲讲故事凑凑数一堆废话。

A:速度快对流速的影响

说到速度离不开挤压力,挤压温度等词汇,故上一章基本可代用了!所以下面都尽量简单点说说。挤压速度快型材模具流速同样快,按照挤压系数为50的比较好压的型材而言,即挤压出口流速是挤压轴工进速度的50倍,挤压系数越大速度比倍数越大,反过来讲:挤压轴工进速度可以越快,但型材出口速度根据型材的材质,壁厚,形状,温度等是有限值的,我在以前章节讲过6063材质速度极限不会超过60m,超过了缺陷不可避免!堵模也多了。流速快后筒模内剪切力增大,出现紊流,死区增大易产生缩尾后堵模,再快,直接分开撕裂后堵模。

B:速度快对温度的影响------请参考温度对速度的影响。

一定温度在一定挤压速度后堵模。反过来因速度因素引发的温度原因的堵模条件就苛刻多了!很多时候温度原因还没被引发速度本身的原因已经造成堵模了!因为速度变很快是直线型,而温度变化缓慢是爬坡型,变化量比不成比例。如果你明白了,这节不说废话了------

C:铝质连续性对挤压速度的限制能力

因合金配比成份不同,工艺制造的不同,不同牌号的铝合金在塑性上相差天地!7000系合金单位重量强度堪比不锈钢------相同重量的铝和钢体积比略超3:1倍(注意概念区分------是可上不封顶的强度而不是一定限值的硬度)。记得生产7015轮圈型材时,1小时只能压8根棒左右,扣除一些循环时间,每根棒光挤压用时就在6分钟左右,同上面佛山同行的压一根棒13秒相比超出了天地之比!为什么?就是铝合金材质上的变形流动差异。所以生产硬合金不能“急”,慢慢来。经验之谈------硬合金生产焊合流动性差压力高尽可能生产实心模,并注意交接夹心料缺陷,切除长度要实测,端面切光滑后可用碱水洗蚀后辨别!

D:壁厚大小对速度的限制能力

壁厚薄的地方在挤压工进速度下出口速度更容易接近或达到型材极限速度。其次,壁厚薄的地方出口压力高而流动能力差。生产中往往在型材表面出现鱼鳞形状的拉扯痕迹,有时平面会因拉扯而凹凸不平,放慢挤压速度后平面恢复正常。那如果加快呢?---向堵模进军了!

而实际上,越是薄料越不能慢,必须快。---这是因为一是慢了温度要下降后压不动,薄料因薄而出口快但轴工进速度并不会快多少,其所产生的变形热未必抵得上散失的热量。二是机台吨位较大不符。一般厂家机台小的大都在500吨φ90筒压φ85棒,对于米重在0.1kg以内的就显得力不从心了。---行业内有少量350吨和150吨挤压机,一只手可能不够,二只手就肯定多。我见过的一台铝材挤压机只有35吨位。一般是做特殊的配套型材料表。三是无质量要求---成形即合格,如上面佛山同行生产的灯罩型。

E:截面(外接圆)大小对速度的限制能力

截面不是指截面积,截面大并不代表截面积(米重)大。截面大的型材如果挤压速度快,马上会向中间收缩变形,被虹吸了!最近的距离是直线距离,模具也一样,对于铝流而言径向出口距离最近,阻力也最小!而速度快后铝液流动性更强,中间部分分到的更多。比如一道数学题:1和2相差1 但是1加 1和2 加2就相差2了,尽管他们都增加了相同的倍数,但基数不一样啊。铝材加快了挤压速度和这道理是一样的。

F:截面积(挤压比)大小对速度的限制能力

相信你如果看了上面几节内容你就能明白为什么了!但要注意误区:截面积大小并不决定壁厚和截面大小!有联系但不是必然联系。如圆棒截面积大但是对截面而言却很小,其厚度就是直径。所以要分开来讲,取一个固定的截面积,如果它的壁厚薄或外形大则必须要放慢速度,壁薄则周径长(不代表截面大如高倍散热器周径长而截面小),周径长说明铝流经过总的工作带横向长度会多,也就更容易因流速不均原因而堵模了!而如果壁较厚或外形小,则说明相对好压,可以挤快一点(高倍散热器等例外)。----厚实料要注意有小脚小齿小槽小边等存在时就不能快了,一快就是掉!

G:型材形状对速度的限制能力

毎篇里写到后面的小章,毎章里写到后面的小节都是最累也是最需要厚脸皮的,因为早漏完了。1:型材形状如果是对称型的,则挤压及维修难度相对好一点,对速度而言影响也小多了,这是因为在模具进料及流动方向上较均衡,设计上好处理。非对称型的从模具设计到挤压生产就要考虑流速和铝基的走向了!而带悬臂的腔多的就一定要控制速度了。

八铝型材与形状有关的堵模

因铝型材形状复杂而经常发生堵模的事经常有,一些个别铝型材模具,如果挤压出来铝型材是合格的,就是在出口阶段出来料极其困难,经常因一部分出口流速(平面部分或壁薄部分)特快而堵模。如果把出料修均匀,则挤压型材就会出现一侧波浪等快慢,型材不合格。

曾经遇到这样一个铝型材模具,1800吨机φ184筒,铝型材一侧带40*40mm腔,壁厚为2.5mm,与其连接的是一条0.8mm壁厚的圆弧臂延伸到另一侧,铝型材外径总长210mm,悬臂径长170mm,圆弧长则更大,米重1.5左右,再大再小的机台都不能生产,必须在φ184筒上生产,属扩展模。由于两侧壁厚实相差悬殊,薄壁圆弧部分必须先出工作带,且远端扩展部分薄壁必须先出。出的慢折皱在工作带里,出的快向厚实处弯曲把料头包裹住10次能堵模7次左右。后采取薄壁出来将弯曲时卸下铲平再上机(注意棒要短温度要高换卸模时间要紧凑),连续2---3次,堵模次数减少到十之一二。

还有一个模,外径80*80mm,外壁有4mm,内径2.5mm,内有各种形状大小公头12个,中间公头又特别小,上压后一些公头即被压偏甚至断裂,继而堵模,堵后不及时停机,公头断出更多。此模为客户配套一次性模,2吨多型材的量,客户提供3套模具款。试挤了2个月,模具废了七八套,也没生产出几支料来。模具全部堵坏。后公司叫我去负责此模生产,我采取了以下办法:
1:中间部位工作带整体减短以降低阻力,
2:空刀及引流槽全部打光滑以减少粘连降低摩擦,
3:公头柱台降低以减少碰撞和摇摆,
4:高温慢速上压待铝将出工作带时卸模在中间部分模空刀内涂上石墨润滑油后再慢速上压,
5:挤出的型材垫好底板导引好直度,不晃动。用2套模把2吨多型材生产完,只是中间筋厚薄有点偏差,客户接受,完成任务。

铝型材形状越复杂,表明生产难度越高,越要注意流速上的不均。此种模宜采用高温慢速挤压方法,以完成为最高原则,而不是抢速度抢产量。
 
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