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摘要：擠壓成形模具涉及到多樣化的流程與步驟，而模具技術應融入型材表面處理、材質選擇以及機械加工的全過程，以確保其符合最根本的加工精度。目前，與模具擠壓成形有關的各類技術舉措正處在改進中，一些新的技術運用于模具的設計與制造中。本文針對擠壓模具的類型和模具設計的技術應用及其發(fā)展前景等方面，對擠壓模具進行描述。

關鍵詞：鋁合金；擠壓成形；模具技術

當前現有的各種類型建材中，鋁合金體現出獨特的建材優(yōu)勢。因為鋁合金不僅能夠耐腐蝕，還能呈現美觀的外形以及優(yōu)良的導熱性。鋁及鋁合金型材的生產方法可分為擠壓和軋制兩大類，由于品種規(guī)格繁多，斷面形狀復雜，尺寸和表面要求嚴格，絕大多數鋁合金型材采用擠壓的方法。通過運用擠壓成形的手段與措施，對模具進行設計與優(yōu)化，確保其能夠符合施工要求。模具直接影響著鋁合金型材的擠壓成形效果，本文針對模具類型、技術應用及其發(fā)展前景等方面進行探討[1]。

1熱擠壓成形模具的基本特征及其類型

通常來講，擠壓模具有多種類型，其中涉及到多樣化的模具組件。熱擠壓模具可大致分為平模、組合模具（空心模）等幾大類。在擠壓鋁合金基材時，應當用到模具、模套、模具墊、模具支撐，專用支撐等以及擠壓機出口為控制擠出復雜斷面型材放置的工裝（導路）等。從基材斷面形態(tài)來看，不同類型的擠壓模具應當包含各異的斷面形態(tài)以及不同的結構[2]，例如熱擠壓平模應具備與復雜斷面形狀相近的導料板；空心模具應當具備與斷面相適應的分流孔、焊合區(qū)和成型區(qū)。具體來講，擠壓成形模具應當具備如下特性。（1）擠壓模具運用的材質。鋁型材熱擠壓是對放入擠壓筒內加熱到一定溫度的金屬坯料，通過擠壓桿施加外力，使之從特定的模孔中流出，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。鋁合金模具是否具備優(yōu)良的質地，較大程度決定著其能夠使用的壽命。探究其中根源，不同材質的擠壓合金在擠壓過程中表現為差異性的力學特性以及物理特性；不同斷面或材質的鋁合金型材與之相應的工藝條件也不盡相同，甚至差異較大。例如：針對熱擠壓模具需要將其限定于相對較高的局部擠壓溫度以及較高壓力的狀態(tài)下，對此有必要選擇韌性以及強度都很好的模具材質。從現狀來看，某些傳統(tǒng)鋼種相比來講更加適用于壓鑄模具，例如高速鋼、硬質合金以及低合金的工具鋼。與壓鑄相比，熱擠壓模具應當保障其具備優(yōu)良的耐磨性與熱剛強度。研究發(fā)現，含碳量為0.4%或更低的合金鋼能夠顯著提高其使用性能，其中典型為高溫合金以及奧氏體合金鋼[3]。（2）基本的設計流程。熱擠壓技術作為一種較為先進的成形工藝，它是鑄造與模鍛結合的產物，且綜合了鑄鍛兩者的優(yōu)勢，制件的力學性能可以接近相同合金鍛件的水平，表面質量要高于相同合金鍛件水平。金屬坯料通過在模具中不斷產生塑性變形最終成形[4]。如果選擇鋁合金來實現特定類型的鋁制品制作，則有必要關注結構參數、型材斷面形態(tài)、外形尺寸以及其他多樣化的要素，然后遵照標準化的流程來配置生產工藝。針對模具參數在能夠確定的前提下，合理實現模具孔的優(yōu)化布置并且計算其中的尺寸。模具擠壓操作會涉及到相對惡劣的外在條件，因此尤其需要關注整體性的模具強度。具體在著手設計時，關鍵還需落實于工作帶的形態(tài)、擠壓筒直徑、外在作用力、擠壓機結構以及型材等要素。在必要時，針對金屬的流動速度也要予以適當調控，確保最根本的模具整體強度。例如：某些模具或者型材斷面如果超出擠壓機所適合的外接圓范圍，將會干擾到后續(xù)的型材加工。因此，在開展多樣化的模具設計時，尤其需要算出斷面強度并且確定與之相適應的擠壓力，據此才能調整現有的模孔以及模具整體架構。

2具體的技術運用

實質上，加工成形模具的整個流程都體現為復雜性，因為其包含了多場耦合以及塑性變形，尤其是針對金屬擠壓而言。從擠壓加工視角來看，擠壓鋁合金及其后續(xù)的加工流程都體現為非線性的表征，擠壓鋁合金很可能將會包含塑性變形、高壓與高溫等多樣化的流程。因此，上述問題很可能將會延長整個加工流程。由此，擠壓成形模具需要針對其使用特性的要求加以改進，具體來講，擠壓成形模具應當包含如下關鍵性的要點。（1）運用軟件實現建模。受到非線性要素帶來的影響，如果單純憑借實驗那么將會很難予以定量化的處理，因此只有憑借軟件模擬才能予以更為精確的優(yōu)化建模。因為整個建模流程都不能欠缺軟件為其提供根本性的保障，相比來看軟件建模體現為更高層次的精準度。針對當前現有的建模方案應當予以反復性的查證，其中涉及多樣化的參數調整，例如近些年以來，技術人員已經能夠憑借有限元軟件來完成特定流程的定量處理[5]。除此以外，有限元軟件通常還能針對擠壓鋁合金整個過程涉及到的應變場、溫度場、位移場以及應力場等。通過運用全方位的仿真分析，能夠給出特定的仿真數值用來開展后期的模擬。與傳統(tǒng)方式相比，軟件建模更加有助于模仿多樣化的因素，其中典型的應當為金屬流動規(guī)律，此外還包含力場分布、變形體分布以及成形過程的全面監(jiān)控。針對特定類型的微結構缺陷以及晶粒流動狀態(tài)都應當致力于給出精確結論，然后據此修正當前現有的設計工藝。因此，上述模擬方式有助于取代調試與試模等相關操作，針對整體上的設計周期予以全面縮短，避免某些潛在性的擠壓成形缺陷[6]。（2）開展仿真模擬。有限元系統(tǒng)本身包含了復雜度較高的系統(tǒng)構架，近些年來，典型性的軟件包含ANSYS以及FEM等多樣化的具體格式，針對多樣化的模具成形流程都要選擇相適應的模擬算法。例如：如果選擇網格劃分的流程來實現算法模擬，那么很可能面對復雜度較高的網格劃分，對此適用于特定的通用軟件。再如：針對有限元分析如果將其適用于規(guī)模較小的鋁型材制造，那么還需兼顧其中的網格畸變，這是因為網格本身具備相對較弱的重劃功能。（3）其他技術要素。模具擠壓以及模具成形的相關操作都不能缺少針對細節(jié)的限定，因為某些模具一旦超出了最大限度的誤差，則會表現為過大偏差的現象，因而無法將其適用于多樣化的型材加工。從現狀來看，技術人員已經能夠憑借有限元軟件來模擬某些規(guī)模較大的型材擠壓以及其他相關操作，典型就是FVM的模擬軟件。但是截至目前，針對體積仿真的相關操作僅僅能夠適用于單一化的仿真格式，針對特定時間段的穩(wěn)態(tài)變化無法予以全方位的監(jiān)管。此外，模擬仿真的手段也并不適用于流體焊接以及分流成形等操作，因而針對其精確度以及其中的傳遞算法仍然有待改進[7]。

3未來的技術進展趨向

進入新時期后，型材加工涉及到的有關技術措施正在不斷改進，擠壓成形的操作方式因此也更多適用于當前現有的交通領域、建筑施工領域、能源領域以及其他領域，上述領域針對鋁合金模具表現為相對更高層次的整體需求。目前國內卡車以及輕型車使用鋁合金擠壓型材較少，主要為車身擋板等。隨著電動汽車的普及和能源環(huán)保的要求，車身輕質化勢在必行，鋁合金材料前景非常廣闊，目前很多新能源汽車采用了鋁合金水冷電機殼、鋁合金散熱器等鋁合金擠壓型材深加工制品。在全面優(yōu)化現有工藝的前提下，針對尖端性的宇航領域以及通訊電子領域應當也能適用上述的加工成形模式。未來在實踐中，復合式的模具加工還將會受到更多技術人員的關注。具體來講，復合模具加工指的是密切結合超聲波、電加工以及機械加工，在上述加工方式相互融合的前提下突顯獨有的加工優(yōu)勢。在優(yōu)化上述工藝流程的同時，應當能體現為更高層次的綜合性加工實效。通常來講，技術人員可以預先對熱擠壓模具進行氮化處理，提高模具工作帶強度。在對擠壓模具進行氮化的前提下，進入后期的模具拋光操作，確保型材的表面質量[8]。通過使用熱擠壓模擬及其他技術手段，對于整個變形體現出的金屬流動以及力場分布就能予以精確揭示。此外，技術人員還可以憑借CAM、CAE以及CAD相互融合的技術舉措來優(yōu)化現階段的虛擬設計，確保其能夠更多適用于當前的新型模具研發(fā)，進而優(yōu)化了模具具備的綜合性能。

4結束語

擠壓成形技術正在廣泛適用于多樣化的型材加工，其中典型為制造與加工鋁合金。擠壓成形模具涉及到多樣化的流程與步驟，而模具技術應融入型材表面處理、材質選擇以及機械加工的全過程，以確保其符合最根本的加工精度。截至目前，與模具擠壓成形有關的各類技術舉正在逐步改進，然而實質上仍然欠缺完善性。未來的實踐中還需進行摸索，因地制宜的使用多樣化的模具技術，進而全面優(yōu)化模具技術適用于鋁合金加工的實效性。

參考文獻：

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[8]李艷萍,張治民,武月英.套筒類7A04鋁合金擠壓成形金屬流動規(guī)律研究[J].熱加工工藝,2017(5):56-58.

作者：賈林 單位：（中色（天津）特種材料有限公司