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，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，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。

工业铝型材加工

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铝型材挤压模具的合理使用、维护及管理2

3

合理选择锭坯及加热温度。要严格控制挤压锭坯的合金成分。目般企业要求铸锭晶粒度达到一级标准，以增强塑性和减少各项异性。当铸锭中有气孔、***疏松或有中心裂纹时，挤压过程中气体的突然释放类似"放炮"，使得模具局部工作带突然减载又加载，形成局部巨大的冲击载荷，对模具影响很大。

　　有条件的企业可对锭坯进行均匀化处理，在550~570℃保温8小时后强制冷却，挤压突破压力可降低7-10%，挤压速度可提高15%左右。

4

　　优化挤压工艺。要科学延长模具寿命，合理使用模具进行生产是不容忽视的一个方面。

　　由于挤压模具的工作条件极为恶劣，在挤压生产中一定要采取合理的措施来确保模具的***性能。

　　（1）采取适宜的挤压速度。在挤压过程中，当挤压速度过快时，会造成金属流动难于均匀，铝金属流和模具腔内壁摩擦加剧致使模具工作带磨损加速，模具温度实际较高等现象。如果此时金属变形产生的余热不能及时被带走，模具就可能因局部过热而失效。如果挤压速度适宜，就可避免上述不良后果的发生，挤压速度一般应控制在25mm/s以下。

　　（2）合理选择挤压温度。挤压温度是由模具加热温度、盛锭筒温度和铝棒温度来决定的。铝棒温度过低容易引起挤压力升高或产生闷车现象，模具容易出现局部微量的弹性变形，或在应力集中的部位产生裂纹而导致模具早期报废。铝棒温度过高会使金属***软化，而使得黏附于模具工作带表面甚至堵模（严重时模具在高压下崩塌），未均匀铸锭合理加热温度在460-520°C，经过均匀化的铸锭合理加热温度在430-480°C。

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