一种最大挤压坯料长度的计算方法

本发明涉及金属挤压加工，具体为一种最大挤压坯料长度的计算方法。

背景技术：

1、铝合金挤压是利用挤压机将铝锭坯料在模具中施加挤压力，使其通过模孔工作带挤出，并形成所需的截面形状的一种加工方式。在挤压加工时，挤压坯料受到多个力的作用，包括坯料自身的变形抗力、铝合金与挤压筒内壁的摩擦力、铝合金在模具内腔中流动的阻力等，受力状态分析十分复杂。在实际生产当中，计算和选取合适长度坯锭十分重要，除了要保证铝型材成品的长度之外，还需要考虑挤压机初始挤压力是否足够将坯锭顺利从模具内腔将铝合金顺利挤出。

2、如果选取铝合金坯锭长度过长，导致变形抗力、摩擦力、模腔阻力等力的和大于挤压机提供的最大挤压力，则会造成闷车无法正常挤压的后果，不但造成原料损失，而且需要长时间清筒处理，影响正常生产的时间。如果选取铝合金坯锭长度过短，则一次挤出的铝型材长度短，造成铝材头尾废料多，造成挤压成材率低。因此，确定铝合金坯锭最大长度对于挤压生产十分重要。

3、检索到关于挤压坯料长度或挤压力计算的现有技术文献，对影响挤压力或最大挤压坯料长度的多个重要参数都考虑不全，导致计算误差很大，例如：

4、1、《铝合金及其加工手册》第二版中第498页中，对挤压力（最大挤压坯料长度）的计算仅仅给出合金修正系数范围，对具体合金的取值没有给出具体指导，且没有考虑挤压产品截面形状、模具结构等关键参数对挤压力（最大挤压坯料长度）的影响，导致计算结果的误差过大，对实际生产的指导意义很有限。

5、2、《铝加工技术实用手册》第572页，对挤压力（最大挤压坯料长度）的计算同样也仅仅给出合金修正系数范围，对具体合金的取值也没有给出具体指导，且没有考虑模具结构对挤压力（最大挤压坯料长度）的影响，产品截面形状修正判定也比较困难，计算方法对实际生产的指导意义也很有限。

6、3、论文：挤压拉伸管毛料铸锭长度的计算，（《铝加工》1990年第一期，成都铝材厂，蒋干成），文中同样仅注重于型材定尺与坯料长度之间的关系。

7、上述可见，现有文献中关于挤压最大坯料长度的计算比较缺失。在铝合金生产过程中，技术计划人员通常简单地计算挤压筒截面面积和铝型材截面积的比值，根据铝合金牌号，通过经验粗略判定最大坯料长度和挤压参数，上机试挤后再根据实际情况调整后续挤压的坯料长度。此种方式十分依赖技术人员的经验，而且遇到截面复杂的多腔体型材，模具分流腔体多，受力状态更为复杂的情况下，往往无法准确预测出挤压最大坯料长度，反复变更生产坯料长度造成大量原料浪费和生产效率下降。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种最大挤压坯料长度的计算方法，可用于正向无润滑挤压铝合金管、棒、型材的生产，计算出的坯料最大长度准确精度高，可大幅减少试车的坯锭数量，缩短试生产的过程，特别适用于多腔体铝型材的最长坯料计算。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种最大挤压坯料长度的计算方法，最大坯料长度由以下公式计算得出：

4、所述模具修正系数

5、α=（1-1/x）+（1-1/y）

6、其中x为模具分流孔孔数；

7、y为第一次挤压比，y=s/s孔；其中s孔为分流孔(入口)截面积总和；

8、所述合金修正系数β=1.3-1.5，硬合金取下限，软合金取上限，具体参照合金可挤压性指数按下表选取，合金可挤压性指数可以从相关书箱或手册上查找：

9、

10、所述横截面修正系数γ=1+ln(c+1)/4，其中c为型材截面中，不重复计数的腔体或半腔体的总数量。其中腔体指的是完全闭合的腔体，半腔体指的是大于二分之一不完全闭合的腔体，例如c形截面，匚形截面等。

11、所述最大坯料长度计算包括以下步骤：

12、a、根据生产设备情况确定挤压机最大挤压力p、挤压筒直径d、挤压筒面积s、坯料直径d等参数。

13、b、根据挤压产品和模具设计图，计算模具修正系数α、横截面修正系数γ参数；

14、c、根据变形抗力测试试验或相关书籍手册查找得到变形抗力σ，并计算得出合金修正系数β；

15、d、将以上步骤a、b、c参数带入计算公式，计算得出最大坯料长度l；

16、e、取初始试验坯料长度l0=0.9l进行试挤压验证，并根据实际挤压机所用挤压力大小微调横截面修正系数取值，得出最终的最大坯料长度l。

17、所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，适用于正向无润滑挤压铝合金管、棒、型材。

18、本发明的优点：

19、本发明通过向坯料长度计算公式中引入模具修正系数、横截面修正系数、模具修正系数等，提高了对于不同牌号、不同横截面形状、不同模具设计挤压时铝合金坯料长度计算的准确度，从而减少了备料长度的误差，提高了铝型材生产的成材率，避免因坯料长度过长造成挤压困难甚至闷车停机的情况，提高了挤压一次成功率。

20、由于挤压金属动态过程较为复杂、影响因素多，本发明的计算方法是先根据公式算出最大坯料长度，试生产时采用0.9倍最大长度试挤压，再根据试挤压所需要的实际挤压优化横截面修正系数，最综得到优化的最大坯料长度，不仅能大幅提高挤压生产的成功率，缩短试生产的过程，同时能避免因使用的坯料长度过长导致挤压困难甚至闷车停机的情况，可以快速确定最优坯料长度。

技术特征：

1.一种最大挤压坯料长度的计算方法，其特征在于，最大坯料长度由以下公式计算得出：

2.其中，l为最大坯料长度/mm；p为挤压机最大挤压力/n；d为挤压筒直径/mm；s为挤压筒面积/mm2；σ为变形抗力/mpa；λ为挤压系数；α为模具修正系数，β为合金修正系数，γ为横截面修正系数，d为坯料直径/mm；挤压系数λ=s/a，其中a为挤压铝型材的横截面积/mm2。

3.根据权利要求1所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，其特征在于：模具修正系数α=（1-1/x）+（1-1/y），其中x为模具分流孔孔数；y为第一次挤压比，y=s/s孔；其中s孔为分流孔(入口)截面积总和。

4.根据权利要求1所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，其特征在于：所述合金修正系数β=1.3-1.5，其与合金可挤压性指数μ对应关系如下：

5.根据权利要求1所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，其特征在于：所述横截面修正系数γ=1+ln(c+1)/4，其中c为型材截面中，不重复计数的腔体或半腔体的总数量。

6.根据权利要求1所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，其特征在于，最大坯料长度计算包括以下步骤：

7.根据权利要求1-6任一所述铝合金挤压最大坯料长度的计算方法，其特征在于，适用于正向无润滑挤压铝合金管、棒、型材。

技术总结
一种最大挤压坯料长度的计算方法，最大坯料长度由以下公式计算得出：其中，L为最大坯料长度/mm；P为挤压机最大挤压力/N；D为挤压筒直径/mm；S为挤压筒面积/mm<supgt;2</supgt;；σ为变形抗力/MPa；λ为挤压系数；α为模具修正系数，β为合金修正系数，γ为横截面修正系数，d为坯料直径/mm；挤压系数λ=S/A，其中A为挤压铝型材的横截面积/mm<supgt;2</supgt;；可用于正向无润滑挤压铝合金管、棒、型材的生产，计算出的坯料最大长度准确精度高，可大幅减少试车的坯锭数量，缩短试生产的过程，特别适用于多腔体铝型材的最长坯料计算。

技术研发人员：甘芳瑜,姚青荣,赵茂密,卢照,张世涛,向晶,胡海龙,韦天升,姚胜勋,王仲民
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20