鋁合金型材具有重量輕、美觀耐用、散熱率高、塑形性好等優(yōu)點(diǎn)，在空調(diào)、冷卻器和散熱器等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。在我國，散熱器也越來越流行采用鋁型材，而且主要以鋁擠壓成形為主，這是因?yàn)閿D壓成形的毛坯尺寸一致性好，生產(chǎn)周期短，成本也比較低。在鋁合金型材擠壓生產(chǎn)過程中，擠壓模具對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠壓過程有著十分重要的意義。擠壓模具是保證產(chǎn)品成形，具有正確形狀、尺寸和精度的基本工具。合理的擠壓工模具結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，在一定程度上可控制產(chǎn)品的內(nèi)部組織和力學(xué)性能，特別是在控制鋁型材空心制品的焊縫組織和力學(xué)性能方面，分流孔的大小和形狀以及其分布位置，焊合腔的形狀和尺寸，模芯的結(jié)構(gòu)等起著決定性作用。

2鋁型材外形結(jié)構(gòu)分析

圖1是一款LED燈具散熱器鋁合金型材截面圖，從圖中可知，該LED燈具散熱器用鋁合金擠壓空心型材，其特點(diǎn)是外接圓尺寸大，斷面形狀復(fù)雜，截面大，其外形長度為340mm,高度為100mm;散熱片齒薄，懸臂長，懸臂處舌比大，舌比最大可達(dá)8，而散熱片齒間間距小，在各齒間存在著危險(xiǎn)斷面，擠壓時(shí)齒部受力后極易發(fā)生偏齒和斷齒導(dǎo)致模具報(bào)廢;其次是型材截面壁厚相差懸殊，特別是該截面根部的底板厚度較厚(最厚達(dá)28mm),而散熱片齒部最薄處厚度僅有2mm,壁厚比達(dá)14，造成鋁型和擠壓流速的極不均勻，更增大了危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)。因此給散熱器型材的模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)帶來很大的難度。如果擠壓模具設(shè)計(jì)不合理，擠壓時(shí)易造成模具的偏齒、斷齒以及型材的扭擰、波浪、彎曲以及裂紋等缺陷而報(bào)廢，因此擠壓模具的合理設(shè)計(jì)是該LED燈具散熱器型材實(shí)現(xiàn)正常擠壓的決定因素。

3擠壓模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鑒于鋁型材產(chǎn)品的難點(diǎn)分析，我們采用寬展擠壓方法生產(chǎn)。經(jīng)過充分研究，對(duì)兩端部區(qū)域采用30°大寬展角，有利于金屬自然流動(dòng)，在兩端形成足夠的壓容室。為了保證產(chǎn)品擠壓出后的截面平直度，需對(duì)中心部位與邊部的金屬流速進(jìn)行平衡，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)考慮分流孔、工作帶、空刀、焊合室、分流橋等5個(gè)方面的設(shè)計(jì)，LED燈具散熱器鋁合金型材模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1分流孔

分流孔是金屬通往型孔的通道。一般來說，分流孔的數(shù)量越多，金屬的流速越均勻，分流孔體積大的，流速相對(duì)快。因此設(shè)計(jì)時(shí)使用六個(gè)分流孔的結(jié)構(gòu)并使分流橋遮擋壁厚大的部分，使其起到阻礙金屬流動(dòng)的作用，從而降低此處金屬的流速，使型材擠出時(shí)速度趨于平穩(wěn);分流孔直供齒部壁厚小的部分，使金屬流速加快，最終使厚薄處流速相對(duì)一致，使得金屬的流速趨于均勻，可以有效減小危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)。

3.2工作帶

工作帶是模子中垂直模子工作端面并用以保證擠壓制品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量以及調(diào)節(jié)金屬的流動(dòng)的區(qū)段，對(duì)調(diào)節(jié)金屬流速起著重要作用。為了使型材擠出時(shí)各部分流動(dòng)的速度均勻、擠出平穩(wěn)，將壁厚薄、懸臂大、被模體遮蓋住部分的齒部工作帶設(shè)計(jì)為最低，這樣有利于減少金屬的摩擦力，降低金屬的流動(dòng)阻力。

3.3空刀

空刀部分是為了減少摩擦，使制品能順利通過，免遭劃傷，以保證產(chǎn)品表面品質(zhì)。為了防止懸臂折斷或偏擺，齒間的空刀設(shè)計(jì)盡量小;為了防止塞模，齒端部位空刀設(shè)計(jì)盡量大。

3.4焊合室

焊合室是把分流孔流出來的金屬不斷聚集，靜壓力不斷增大，使分流孔之間的金屬焊合之后擠出?？?。為了使上下焊合時(shí)齒部速度快些，壁厚厚的部位流速慢些，焊合室高度取45mm,周邊用R5圓滑過渡，減少死區(qū)產(chǎn)生，有利于金屬流動(dòng)，并降低了擠壓變形抗力。

3.5分流橋

為了降低焊合條紋出現(xiàn)的機(jī)會(huì)或減輕焊合條紋的程度，把分流橋的倒角設(shè)計(jì)成水滴形，并把分流橋橋尖設(shè)計(jì)成20°錐形，分流橋橋尖角度越小，分流橋后鋁合金流的焊合壓力越大，這樣有利于金屬流動(dòng)焊合，如圖3所示。

4結(jié)束語

寬展模除了起寬展作用外，還起著預(yù)分配金屬和調(diào)整出口型材流速的作用。實(shí)踐證明，把LED燈具散熱器鋁合金型材用寬展模設(shè)計(jì)，可以通過加大寬展模兩側(cè)端部圓角半徑并對(duì)模具分流孔、工作帶、空刀、焊合室、分流橋等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅有效地調(diào)節(jié)了金屬在擠壓時(shí)的流速，改善了擠出鋁型材的均勻性，而且減少了由于擠壓模具承受較大的正面壓力所導(dǎo)致的?？孜ｋU(xiǎn)斷面的斷裂，實(shí)現(xiàn)了正常擠壓，極大地延長了擠壓模具的使用壽命，提高了生產(chǎn)效率。

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