縮尾是鋁材擠壓生產(chǎn)中一種特有的產(chǎn)品缺陷，特別是在擠壓實(shí)心型材時(shí)該類缺陷表現(xiàn)的更為明顯，嚴(yán)重影響了型材產(chǎn)品的組織性能及表面質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品成品率下降，提高了生產(chǎn)本。對(duì)于中心縮尾，只有當(dāng)做斷面堿蝕時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，而且，縮尾缺陷的長(zhǎng)度難以確定，故最大程度上減輕縮尾缺陷顯得尤為重要，通過工藝改進(jìn)使得其能在擠壓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)隨幾何廢料被鋸切，從而從源頭上保證產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。
1．研究方法
本文分別在公司兩臺(tái)同噸位鋁型材擠壓機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其中1#機(jī)臺(tái)使用的是單牽引裝置，而2#機(jī)臺(tái)使用的雙牽引設(shè)備。生產(chǎn)過程采取公司日常生產(chǎn)的工藝參數(shù)及操作方式，而后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣分析，并且對(duì)同一型號(hào)的型材設(shè)計(jì)了兩套模具，從而探究模具設(shè)計(jì)對(duì)型材縮尾的影響。考慮到利用分流模進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，縮尾會(huì)在型材的前后端出現(xiàn)，在取樣分析時(shí)，以型材接縫處為參考點(diǎn)向左右分別截取2米的料，然后進(jìn)行堿蝕，檢查縮尾的嚴(yán)重程度。
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖1 圖2
圖1及圖2分別示出了實(shí)驗(yàn)過程中鋁型材的縮尾現(xiàn)象，從圖中不難看出，縮尾出現(xiàn)在鋁型材的中心部位，呈中空狀，而且通過現(xiàn)場(chǎng)的堿蝕檢查發(fā)現(xiàn)，沿出料方向鋁型材的縮尾現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，由中心向鋁型材表面擴(kuò)展，圖2 所示的鋁型材即發(fā)現(xiàn)了由于縮尾造成的表面黑線紋現(xiàn)象[2]。
圖3 圖4
圖3及圖4分別示出了試驗(yàn)用的兩套對(duì)比模具，其中圖4為改進(jìn)后的模具設(shè)計(jì)，通過堿蝕檢查發(fā)現(xiàn)，采用1#模具生出的型材，其前端擠壓縮尾的長(zhǎng)度大約為0.86m，后端縮尾的長(zhǎng)度約為1.2m；而采用2#模具生產(chǎn)的同一型號(hào)型材，其前端擠壓縮尾的長(zhǎng)度大約為0.72m，后端縮尾的長(zhǎng)度約為0.6m左右。
此外，通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相比帶雙牽引設(shè)備的機(jī)臺(tái)，采用單牽引裝置的機(jī)臺(tái)生產(chǎn)出的型材其因縮尾缺陷導(dǎo)致的報(bào)廢量明顯偏大。
3．結(jié)果分析及防治措施
3.1 工藝參數(shù)方面
壓余的厚度對(duì)縮尾的嚴(yán)重程度有著重要的影響，壓余留的越多，則擠壓后期流入?？椎氖芪廴窘饘僭缴?，相對(duì)應(yīng)的縮尾程度則越輕微。兼顧生產(chǎn)效率及成品率，一般壓余的厚度為鑄棒直徑的10％~30％，對(duì)于一模多孔的擠壓生產(chǎn)應(yīng)考慮取中上限的壓余。此外，由于擠壓過程中，死區(qū)截留了較多的鑄錠表面氧化贓物，為了防止擠壓后期死區(qū)金屬流入型材制品造成縮尾，加強(qiáng)擠壓過程的清缸操作也是很有必要的。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)操作方面
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果知機(jī)臺(tái)牽引方式對(duì)型材的縮尾缺陷控制有較大影響，分析發(fā)現(xiàn)兩機(jī)臺(tái)在對(duì)擠壓型材的鋸切時(shí)存在較大區(qū)別，1#機(jī)臺(tái)采用的是單牽引，鋸切位置離兩支型材的焊縫處約為6-7米的距離，而2#機(jī)臺(tái)采用的是雙牽引，鋸切位置處于型材焊縫處附近，由于在調(diào)直時(shí)需鋸切一定的型材，這就使得縮尾能缺陷隨該幾何廢料一起報(bào)廢，而1#機(jī)臺(tái)的鋸切方式使得好料被作為了幾何廢料，而縮尾導(dǎo)致的技術(shù)廢料又得另外切除，從而大大降低了其成品率。
故此，機(jī)臺(tái)生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇在焊縫附近進(jìn)行鋸切，從而減少不必要的報(bào)廢。此外，由于大部分的縮尾來自擠壓后期表皮金屬沿?cái)D壓餅回流至型材制品內(nèi)部所致，因而通過加強(qiáng)擠壓餅的冷卻使金屬沿其表面流動(dòng)的阻力增大，達(dá)到減少縮尾的目的。
3.3 模具改進(jìn)方面
從上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出，通過模具優(yōu)化設(shè)計(jì)后型材的縮尾缺陷有了大幅度減輕，這主要是因?yàn)?，相?duì)1#模具模孔的“一”字形排列，2#模具模孔的“品”字形排列大大改善了金屬流動(dòng)過程的均勻性。而且通過設(shè)置導(dǎo)流坑，優(yōu)化設(shè)計(jì)其入口形狀及深度可以實(shí)現(xiàn)型材前后端縮尾的較平均分配，這樣在調(diào)直鋸切時(shí)，則可保證前后端縮尾隨幾何廢料被據(jù)切掉，從而提高產(chǎn)品的成品率。
此外，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的驗(yàn)證，本文發(fā)現(xiàn)模具蓄鋁環(huán)與導(dǎo)流坑的容積大小決定了型材前端縮尾的嚴(yán)重程度，其長(zhǎng)度近似等于其容積與型材截面積的比值[3]。故結(jié)合金屬流動(dòng)的特點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在較大程度上減輕產(chǎn)品的縮尾缺陷。
4．總結(jié)
通過車間現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，進(jìn)一步加深了對(duì)鋁材擠壓生產(chǎn)過程中縮尾質(zhì)量缺陷的認(rèn)識(shí)，并且結(jié)合車間的實(shí)際情況提出了一些更為具體可行的改進(jìn)措施，從而盡可能地降低縮尾缺陷造成的產(chǎn)品質(zhì)量報(bào)廢。
