铝合金型材深加工过程中的表面保护

铝合金型材深加工过程中的表面保护胡飞云【摘要】介绍常用铝合金型材深加工的传统模具以及加工过程中对工件表面的保护方法，分析了传统深加工模式的缺点，阐述了现行铝合金型材深加工过程中对工件表面保护的先进方法.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷)，期】2012(040)008【总页数】3页(P69-71)【关键词】铝合金型材;深加工;擦伤;表面保护【作者】胡飞云【作者单位】深圳市华加日西林实业有限公司，广东深圳518122【正文语种】中文【中图分类】TG385.2我国铝合金型材的生产和应用从以建筑型材为主，开始过渡到建筑型材、工业型材并行发展阶段，工业型材广泛应用于交通、光伏、电子工业等领域，对铝合金型材深度加工后的精度及表面要求非常高。铝合金型材深加工最常用的工艺为锯切、冲压、铣、钻等。本文以冲压加工为例阐述铝合金型材深加工过程中的表面保护问题。1铝合金型材冲压用模具常用结构图1为一款光伏组件用边框的加工图，该边框材质为6063铝合金型材，表面处理为阳极氧化，颜色为黑色。黑色的材料对擦碰伤非常敏感，在冲压加工过程中容易露白报废。图1边框工件加工图Fig.1Schemeofprocessedworkingpiece图2为铝合金型材加工常用冲模的结构，侧向采用刚性的铬钢进行压料，采用固定卸料件进行卸料。其工作原理为:侧向压料件压紧工件―凸模接触工件并切下废料―在卸料力的作用下凸模与工件一起离开凹模-侧向压料件逐渐松开工件―工件碰到固定卸料件后脱离凸模。如此，侧向压料件与工件之间存在相对运动，产生摩擦，由于铝比铬钢的强度低，工件与侧向压料件的接触面就被擦伤露白。又因工件在卸料力的作用下接触固定卸料件后才脱离凸模。因此在与卸料件的接触处还可能产生压痕。图2边框工件加工常用冲模结构Fig.2Punchingmodelofworkingpiece为避免冲压加工过程中工件被擦碰伤，保护制品表面，制定了加工前贴保护膜的方案。加工前贴保护膜，贴膜后工件不直接接触侧向压料件和固定卸料件，转而由保护膜直接接触，能有效地避免工件表面擦伤、压伤，但是在严重的情况下会穿透保护膜而擦伤制品表面。2常用模结构的弊端不贴保护膜，工件易被擦伤、压伤，甚至导致工件报废;而贴保护膜，虽能有效地解决擦伤、压伤的问题，但又有以下弊端：增加了冲压加工前的贴膜人工成本和加工后的撕膜人工成本，增加了设备、保护膜的采购费用。对贴膜的要求高，贴膜不能有皱纹、气泡、叠胶等缺陷，冲压加工后产品尺寸超差的质量风险加大。可能导致保护膜上的胶残留在铝型材表面，并难以清理除而导致产品报废。⑷增加两道工序，使加工周期加长，交货期延长，降低生产效率。(5)保护膜是一种难以降解的材料，而且不能反复使用，污染环境。3改进冲模结构综上所述，需要对常用结构的冲压模进行改进。为此，首先要弄清楚工件擦碰伤产生的机制。当一个物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的趋势时，在两物体的接触面之间有摩擦力阻碍两物体相对运动，其摩擦因数与物体的表面粗糙度有关。摩擦是两物体产生相对运动的结果，而两个物体中强度低的物体更容易被擦伤。因此，改进工作可以从以下两个方面进行：减少相对运动。相对运动是否产生由卸料装置的结构所决定。冲压卸料装置分为两种:一种是固定卸料装置;另一种是弹性卸料装置。固定卸料装置的特点是卸料力大、卸料可靠;缺点是为使制品能顺利进入冲模加工工位，须存在一定的间隙△(图2)，那么工件与凹模间在△的长度上存在相对运动，适用于制品表面及平直度要求不高的场合。弹性卸料装置的特点是可兼顾卸料和压料的作用，适用于制品表面及平直度要求高的场合。因此选用弹性卸料的方式更加合理。用一种合适的材料替代侧向压力件，避免工件被侧向压料件擦伤、压伤。压料件材料必须具备以下特点:硬度低于铝合金，耐磨，耐压，复原性强。电木板、尼龙PA66、优力胶都是可选对象。表1是对这三种材料分别进行试验比较得出的结果。表1不同侧压件材料的性能对比Tab.1Propertiesofsidepressedworkpieces特性电木板尼龙PA66优力胶硬度优良良耐磨性差良优耐压性差良优耐压复原性差良优从试验结果可看出，优力胶是较好的替代品，但是单独作为压料件其强度不够。把优力胶与铬钢组合在一起，既有了压料件的强度，又能避免工件被压伤。图3为改进后的边框工件加工冲模结构：将固定卸料件改为弹性卸料件，通过计算行程，冲模的冲压加工原理为:侧向压料件压紧工件一弹性卸料件压紧工件一凸模接触工件并切下废料T凸模离开工件一弹性卸料件松开工件―侧向压料件逐渐松开工件。这样就减少了工件与侧向压料件之间的相对运动。图3改进后的边框工件加工冲模结构Fig.3Improvedpunchingmodelofworkingpiece在侧向压料件与工件接触面镶嵌一块12mm厚度的优力胶。优力胶具有耐磨、耐高温、耐冲击、耐油等特点，而且复原弹性强，其硬度比铝型材的低，使得工件侧面不被擦伤、压伤。表2为冲压模改进后实际使用效果的数据。表2冲压模改进前后使用结果对比Tab.2Comparisonofprocessingeffectsbeforeandafterimproving注:效率以基数为100%进行对比。常用模指标改进模不贴膜贴膜成品率/kg60%98%99.7%效率53%84%100%成本72元/kg45元/kg38元4结束语改进前后的冲压模实际使用结果表明