縮尾是錠坯表面上的氧化皮、偏析瘤或油污等雜質(zhì)及附著于擠壓筒內(nèi)襯的污物、潤滑劑等，在擠壓后期擠入擠壓件內(nèi)部，使得金屬制品內(nèi)部不連續(xù)、不致密，組織與性能降低的一種缺陷。依其出現(xiàn)的部位分為中心縮尾、環(huán)形縮尾和皮下縮尾三種類型。它是長期來一直困擾擠壓技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)難題，幾乎占棒材廢品量的一半，嚴(yán)重影響棒材的成品率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

在實(shí)際生產(chǎn)中，通過調(diào)整擠壓工藝條件取得了一定的效果。如通過增加擠壓壓余的厚度，一般約為60mm～80mm，或鑄錠刨皮的措施能夠較好地解決縮尾問題，但是卻降低了產(chǎn)品的成品率，且增加消耗工時(shí)、能耗，使生產(chǎn)成本上升。為了找到既能更好地防止縮尾，又能減小擠壓壓余的厚度避免鑄錠刨皮工序的方法，專門從模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行研究，共選用了9種不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的模具進(jìn)行了對(duì)比擠壓試驗(yàn)。試圖找出適合的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以盡可能減少縮尾廢品，提高鋁合金棒材的成品率。

1 試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方案

試驗(yàn)材料為6063鋁合金，經(jīng)均勻化處理后但不刨皮，切成Φ130×550mm的成品鑄錠。鑄錠在加熱爐中均勻加熱到490～500℃后，在10MN臥式擠壓機(jī)的Φ130mm圓擠壓筒上，用Φ200(單孔)模具，模具溫度為430～450℃，采用正向無潤滑擠壓出Φ20mm的6063鋁合金棒材。λ=45.56；擠壓速度V=23～25m／min；擠壓壓余15mm；擠出長度為22000mm。共采用9種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的模具進(jìn)行擠壓，每種模具結(jié)構(gòu)各擠壓2根鑄錠，然后取第二根鑄錠擠壓的長料由尾端至前端切取低倍試片，并記錄各種模具結(jié)構(gòu)下出現(xiàn)縮尾的長度，進(jìn)行對(duì)比研究。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)1～9所采用的模具結(jié)構(gòu)分別如圖1～9所示，縮尾長度的對(duì)比如表1所示。表中所列條件下的擠壓壓余厚度均為15mm，縮尾長度包括擠壓長料頭、尾兩段的縮尾長度。

2．2 討論

（1）擠壓鋁型材頭段出現(xiàn)的縮尾，主要由于這幾次試驗(yàn)擠壓壓余留得太短，只有15mm。導(dǎo)致在上一個(gè)鑄錠擠壓完成時(shí)就已經(jīng)將鑄錠表層氧化物、偏析瘤或油污等臟東西卷入模具并殘留在模具的導(dǎo)流槽和蓄鋁環(huán)中，在下一個(gè)鑄錠擠壓時(shí)，就必先把模具中殘留的鋁先擠壓出去，這樣就形成了頭段縮尾。如果壓余留得足夠長，是不易出現(xiàn)頭段縮尾現(xiàn)象的。

（2）蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑廴肟诘耐饨訄A尺寸對(duì)縮尾長度的影響。

表1 不同模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)條件下棒材的縮尾長度

從表1中的試驗(yàn)1、2、3、4號(hào)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和頭、尾段縮尾長度對(duì)比情況可以看出，在同一擠壓工藝條件下，模具導(dǎo)流槽入口尺寸為25mm時(shí)（見圖4）擠壓尾段縮尾最長，達(dá)到3000mm；入口尺寸為100mm時(shí)（見圖2）擠壓尾段縮尾最短，僅為1200mm。但是，當(dāng)入口尺寸從100mm增大到125mm或減小到85mm時(shí)，其尾段縮尾的長度又會(huì)變長。這就證明了蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑鄣娜肟诔叽绱笮≡O(shè)計(jì)是控制擠壓尾段縮尾的關(guān)鍵要素之一。因?yàn)樾钿X環(huán)或?qū)Я鞑叟c擠壓筒內(nèi)襯形成的前端死區(qū)寬度和高度（如圖10所示），將影響到蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑鄱嗣鎸?duì)阻擋鑄錠表層氧化物、偏析瘤、油污等臟東西卷入模具的效果。所以蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑廴肟诔叽绲拇_定既要保證形成足夠的前端死區(qū)寬度，又要盡量地減小前端死區(qū)的高度。

前端死區(qū)的寬度L近似等于擠壓筒內(nèi)襯半徑與蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑廴肟诔叽缤鈭A半徑之差，如圖11所示。在同一種合金，同一擠壓工藝條件下，模具與擠壓筒內(nèi)襯形成的前端死區(qū)寬度越大，其死區(qū)高度h就越大。前端死區(qū)的高度越高，在擠壓后期鑄錠外層氧化物、偏析瘤或油污等臟東西就會(huì)越早的向中心流動(dòng)而形成更長的尾段縮尾。所示蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑鄣娜肟诔叽缂炔皇窃酱笤胶?，也不是越小越好。如試?yàn)1、2、3、4號(hào)的前端死區(qū)高度分別為5mm、17.5mm、25mm、和55mm，由表1可以看出，當(dāng)前端死區(qū)高度為17.5mm時(shí)，對(duì)防止擠壓縮尾的效果最好。

（3）模具工作帶長度和角度對(duì)縮尾長度的影響。從試驗(yàn)1和試驗(yàn)5號(hào)的模具構(gòu)造和縮尾結(jié)果對(duì)比，以及試驗(yàn)5和試驗(yàn)6號(hào)的模具構(gòu)造與縮尾結(jié)果對(duì)比可以看出減短工作帶長度，或工作帶做成88°促流角設(shè)計(jì)都可以減小鋁合金在被擠壓通過工作帶時(shí)受到的摩擦應(yīng)力的影響，讓金屬變形區(qū)內(nèi)、外部的金屬流動(dòng)速度更加趨向于平衡，減少了尾段縮尾的長度。

（4）蓄鋁環(huán)和導(dǎo)流槽的容積對(duì)縮尾長度的影響。

試驗(yàn)7和試驗(yàn)8號(hào)的模具結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于蓄鋁環(huán)厚度的不同，然而其頭、尾段的縮尾情況卻不一樣，試驗(yàn)7尾段縮尾為0mm，試驗(yàn)8的尾段縮尾為150mm，加厚的蓄鋁環(huán)只是相當(dāng)于把尾部鑄錠放入蓄鋁環(huán)內(nèi)擠壓，相當(dāng)于延長了壓余的厚度，只不過它不能被切除掉，反過來卻增長了前端縮尾的長度。這就說明蓄鋁環(huán)越厚尾段縮尾長度就越短，甚至消失。而從試驗(yàn)6和試驗(yàn)9號(hào)的結(jié)果對(duì)比分析，同樣也說明了減小導(dǎo)流槽的深度則相當(dāng)于減少了壓余的厚度，導(dǎo)流槽的深度越小，其擠壓頭段的縮尾就越小，但是反過來又增加了尾段縮尾的長度。綜上所述：蓄鋁環(huán)厚度越厚、導(dǎo)流槽的深度越深，擠壓尾段產(chǎn)生的縮尾就越短，但是卻增長了擠壓頭段的縮尾廢料。擠壓頭段縮尾廢料長度近似等于V/S（V：蓄鋁環(huán)與導(dǎo)流槽的容積；S：擠壓棒材的截面積）。

3 結(jié)論

采用9種不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模具，在同一種擠壓工藝條件下對(duì)6063鋁合金Φ20mm棒材擠壓縮尾進(jìn)行了對(duì)比分析。
（1）合理的蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑廴肟诖笮〕叽缭O(shè)計(jì)，既可以阻擋鑄錠表面的氧化皮、偏析瘤和油污等臟東西過早的卷入模具，又能減少擠壓棒材尾段縮尾的長度。對(duì)于采用內(nèi)襯直徑為Φ135mm的擠壓筒進(jìn)行棒材擠壓時(shí)，蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑鄣娜肟诓捎?Phi;100mm的圓形設(shè)計(jì)最能防止尾段縮尾的發(fā)生。

（2）對(duì)于鋁合金棒材的擠壓，蓄鋁環(huán)或?qū)Я鞑叟c擠壓筒內(nèi)襯形成的較為理想的前端死區(qū)寬度L=17.5mm~25mm是適宜的。

（3）減短工作帶長度或采用略小于90°的工作帶促流角設(shè)計(jì)來減少鋁合金通過工作帶時(shí)的摩擦應(yīng)力，這樣可以平衡金屬變形區(qū)內(nèi)、外部流動(dòng)的速度，可減少尾段縮尾的長度。

（4）合理地利用蓄鋁環(huán)的厚度，可以在不加長壓余的情況下，將縮尾較為平均的分布在擠壓頭、尾兩段，并將其當(dāng)作頭尾調(diào)直夾頭廢料切除，提高生產(chǎn)成品率，如試驗(yàn)5、6的結(jié)果所示。