挤压中心偏离的跟踪与实践

胡 焱，朱鸣峰，邓 航

（中铝萨帕特种铝材重庆有限公司，重庆401326）

0 前言

众所周知，铝型材挤压控制的关键点是如何获得较均匀的金属流动，而最根本的措施是使锭坯断面上的变形抗力均匀一致［1］。这就要求挤压机活动部件的同心度高，即挤压筒中心须与模具中心保持同心，以防止部件不对中而引起挤压力偏离挤压中心线，造成金属流动不均匀。如果存在中心不一致的情况，会给挤压生产带来诸多麻烦，比如型材出现刀弯、扭拧、波浪等缺陷，严重时甚至出现堵模等问题。一般来说，因其具有隐蔽性，挤压中心偏离，即挤压筒中心（铸锭中心）与模具中心不一致，会给修模人员带来干扰，使其在新产品开发过程中对修模细节出现认识偏差，造成修模流速的误判，进而耽误了新产品开发进程。

在挤压机挤压中心对中性的问题上，广大工程技术人员和科研工作者也做了深入探索，比如已经有相应的挤压中心调整装置的研究［2］和在线监测手段和方法的探讨［3］。但随着设备部件的损耗或日常检查及维护频次的不足，仍会发生挤压中心偏离的现象。造成挤压中心偏离的原因较多，本文仅从跟踪多套模具后发现的挤压中心偏离问题提出现场如何快速验证挤压中心偏离的方法以及应对措施。

1 问题描述

一般来讲，大型宽幅薄壁型材需要进行宽展挤压。宽展挤压的金属流动特点是：一方面金属产生宽展变形，使金属的流动特征从圆挤压筒向扁挤压筒的形式发展，即增加了金属流动的几何相似性，使流动的均匀性增大；另一方面，由于存在两个死区和在宽展孔腔周围产生相当大的摩擦阻力，增大了金属流动的不均匀性[4]。因此采用宽展挤压生产大型宽幅薄壁型材时对金属流速的一致性要求非常高，否则容易出现一侧快、一侧慢，严重时甚至出现堵模的情形。对此，修模人员必须熟练地掌握有关模具品质的检查技术，才能正确地分析和判断制品缺陷产生的原因，从而进行卓有成效的修模。但前提是，修正任何一种挤压模具，首先必须充分了解使用模具的挤压机工作情况和性能［5］。在挤压一些对称的轨道交通类扁宽型材（如图1 所示）时，我们总是发现同一侧的金属会较早地从挤压机前梁出来（如图2所示），右侧流速偏快。

图1 扁宽类型材断面图

图2 试模型材料头

在挤压一些对称的薄壁宽幅型材时（如图3）甚至出现了堵模现象，见图4。

图3 薄壁宽幅型材断面图

图4 堵模现象

其他一些米重大、壁厚较厚的型材虽然没有堵模，但型材的直线度不好，“刀弯”明显，拉伸时常常需加大拉伸量，甚至出现了“桔皮”效应，这引起了我们的警觉。

2 问题分析

挤压机对中性检查分两个方面：一是检查挤压筒与挤压轴（固定垫）的同轴度，二是检查挤压筒与模具（模座）的同轴度[6]。据调查，每次换筒后均按照相应的挤压机精度检测方法对挤压轴（含固定挤压垫）与挤压筒的同轴度进行了检查，且检查结果是符合规范要求的，但挤压筒与模具的同轴度的检查却没有任何记录。通过几次跟踪观察，发现铝棒被镦粗后残留在模具入口端面的印痕在模具碱洗后显露出来。反复对比几套模具端面圆周上的印痕宽度，发现左右两侧的印痕宽度差异明显，其中2套模具端面圆周上印痕宽度与设计图的对比情况如图5所示。通过查阅模具设计图纸并测量模具实物，确定在模具左右两侧分流孔的圆周为同一圆周且加工无误的情况下，出现问题的原因在于：挤压中心偏离，即挤压筒（铸锭）和模具（模座）不同心。

图5 出现问题时模具实物照片（左）与设计图（右）对比

3 问题处理

模具的中心位置是由模座决定的。通过对多套模具的跟踪及其模具左右两侧印痕宽度差异值的取样，确定了模具中心和挤压筒（铸锭）中心不一致。对模座的机械限位装置进行微调，调整值约为左右两侧印痕宽度差异值的二分之一，如图6所示。

图6 模座调整示意图

具体调整方式是：在确保挤压筒与挤压杆（含固定挤压垫）的同轴度满足热态检测≤φ0.1 的前提下，检查挤压筒与模具的贴合度和同轴度，使模座向印痕宽度稍宽的一侧平移，并检查模座限位锁紧装置。

4 措施有效性验证

模座调整前后几套模具的上机效果对比结果表明，对称型材的挤压正常，未再出现模具堵模现象，也没有发现左右两侧流速差异大的情况，证明上述调整措施是有效的。图7 和图8 是经模座调整后对称薄壁实心型材的模具端面印痕和出料情况。这表明模座经调整后左右挤出顺利、流速均匀、无堵模现象。

图7 模具端面印痕

图8 试模型材料头

5 结束语

挤压中心偏离不易察觉，尽管现代大型挤压机安装了对中检测和机械限位装置，但其细微的中心差异通常不会引起挤压机操作人员的重视。挤压中心的偏离是在挤压薄壁、宽幅、对称型材时多次出现堵模现象后，倒逼我们究其根本原因而发现的。

挤压对中性的检测和调整是一项十分谨慎的工作。某些原本并未失效的模具，因挤压中心偏离而表现不正常；而某些原本有问题的模具，反而在挤压中心偏离的情况下实现了量产。但如果未能及时发现存在对中性问题，则会为后续生产的持续进行留下隐患。所以对于挤压生产中出现的诸如金属流速不一致、堵模等问题时，应认真分析，查明原因。修模人员在修模前，必须充分了解挤压机台的性能和状态，修模前需确保挤压机台的对中性，切不可盲目修模或换模，从而造成不必要的成本浪费。