型材挤压的稳定成形机理分析

【铝道网】1.引言
　　
　　铝合金在挤压成形过程中，由于受到挤压筒壁、模具端面、分流孔、焊合腔、工作带表面等部位的剧烈摩擦，各位置的流速是较不均匀的。当挤压形状不对称，各部分尺寸，形状相差很大的制品时，这种流动不均匀性更会显著增加。而且，在模具设计制造中，各部位流动速度的差异不可能完全的清理或调整。因此，挤压成形中，不能避免的会产生各种成形缺陷，如扭拧、弯曲、波浪、裂纹等。挤压模具在使用中，型材不成形、波浪、弯曲等由于金属挤出模孔速度不均匀引起的试模不合格，是造成试模不合格的主要原因之一。为了清理以上这些缺陷，较理想的结果就是金属在挤出模孔时，各个部位各个质点的金属流动速度均保持一致。而实际的情况是，金属在挤出模孔时，即使较简单的型材也不可能各个质点都获得相同的流动速度。因此，必然存在一个速度差异范围，当金属挤出模孔时，当各个质点的挤出速度差异在这一个范围之内时，挤出的型材能够稳定成形。
　　
　　2.稳定成形机理分析
　　
　　根据较基本的金属塑性成形原理，金属在塑性变形时，总是向着变形阻力较小的方向流动。因此，金属的应力状态是影响金属流动变形的根本因素。在挤压成形出材的过程中，常见的一些成形缺陷，如波浪、扭拧、侧弯等，形成的根本原因是挤出的金属的应力负载超过了保持其原来稳定状态的临界应力，从而使挤出金属发生弯曲、皱曲、扭转等变形。
　　
　　对于挤出模孔的金属，一般情况下，只受到模孔出口截面的约束作用，在其它方向、位置上均处于自由状态。而在离模孔出口足够远的位置，金属的塑性成形已经完成，因此，考察挤压成形出材的稳定性，只需对从模孔出口以外的一小段进行考察。
　　
　　以简单的扁条型材为例，对挤出模孔的金属进行受力分析。对于挤压成形的铝型材而言，型材的壁厚相比各型材壁面一般较小，可看作为薄板。
　　
　　若金属挤出模孔各位置的轴向速度完全一致，则挤出部分的金属各部位的流动应力相等，金属不发生变形。
　　
　　若金属挤出模孔各位置的速度不完全相等。
　　
　　3.结论
　　
　　(1)结构中的压应力是影响构件稳定性的主要因素，构件中的拉应力往往不会引起系统的失稳、皱曲。
　　
　　(2)型材薄板的屈曲与型材的壁厚t、型材壁面的宽度L有密切的关系。型材的壁厚t越大，型材壁面的宽度L越小时，对应壁面的稳定临界载荷越大。