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東莞鋁型材加工(尤其是擠壓、切割、折彎等關(guān)鍵環(huán)節(jié))中,摩擦力過大會導(dǎo)致能耗增加、模具磨損加劇、表面劃傷甚至工件變形,因此減少摩擦力是提升加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。以下從不同加工環(huán)節(jié)出發(fā),介紹具體的減摩方法:
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一、擠壓加工:減少鋁坯與模具的摩擦(核心環(huán)節(jié))
擠壓是鋁型材成型的核心工序,鋁坯在高溫高壓下通過模具時的摩擦是主要阻力,需從潤滑、模具優(yōu)化、工藝參數(shù)三方面控制:
1. 潤滑介質(zhì)的選擇與應(yīng)用
高溫潤滑劑:
擠壓前在鋁坯表面涂覆專用高溫潤滑脂(如石墨基潤滑脂、玻璃粉潤滑劑),形成潤滑膜(厚度 5-10μm),隔離鋁坯與模具接觸,摩擦系數(shù)可從 0.3-0.5 降至 0.1-0.2。
玻璃粉潤滑劑適用于高溫(450-550℃)擠壓的硬合金(如 7 系),潤滑膜在高溫下熔融形成玻璃態(tài)隔離層,同時兼具抗氧化作用。
模具型腔潤滑:
對復(fù)雜截面模具(如帶筋條、深槽的型材),在型腔內(nèi)壁噴涂氮化硼(BN)涂層或聚四氟乙烯(PTFE)高溫噴劑,減少鋁料流動時的黏附摩擦(尤其適合薄壁型材,避免因摩擦導(dǎo)致的壁厚不均)。
2. 模具結(jié)構(gòu)與表面處理優(yōu)化
模具流道設(shè)計:
流道入口處做圓角過渡(R≥5mm),避免銳角導(dǎo)致鋁料流動受阻、摩擦加劇;復(fù)雜截面采用 “梯度導(dǎo)流” 設(shè)計,使鋁料在模具內(nèi)均勻流動,減少局部摩擦集中。
工作帶(模具成型段)長度根據(jù)型材壁厚調(diào)整(厚壁段工作帶短,薄壁段長),確保鋁料流速均勻,降低因流速差異產(chǎn)生的摩擦阻力。
模具表面強化:
模具表面進行氮化處理(硬度達 HV 800-1000)或鍍硬鉻(厚度 5-10μm,硬度 HV 800),提升耐磨性的同時降低表面粗糙度(Ra≤0.4μm),減少鋁料黏附(摩擦系數(shù)降低 30%-50%)。
對超硬合金模具(如 H13 鋼),采用物理氣相沉積(PVD)技術(shù)鍍 TiAlN 涂層,耐高溫(≥800℃)且潤滑性優(yōu)異,適合高難度型材擠壓。
3. 工藝參數(shù)調(diào)整
溫度控制:
鋁坯加熱溫度需匹配合金類型(如 6 系鋁坯 480-520℃,7 系 500-550℃),溫度過低會導(dǎo)致鋁料塑性差、摩擦阻力大;溫度過高則易產(chǎn)生黏模(鋁料黏附在模具上),反而增加摩擦。
擠壓速度優(yōu)化:
低速擠壓(0.5-3m/min)適合復(fù)雜截面或硬合金型材,減少鋁料與模具的摩擦?xí)r間;高速擠壓(3-10m/min)適合簡單截面型材,但需配合高效潤滑,避免摩擦生熱導(dǎo)致模具過熱。
二、切割加工:減少刀具與型材的摩擦
切割(鋸切、銑切)是鋁型材后續(xù)加工的常見工序,摩擦力過大會導(dǎo)致切口毛刺、刀具磨損快,需從刀具、冷卻、參數(shù)入手:
1. 刀具選擇與刃口處理
專用鋁合金刀具:選用鎢鋼(硬質(zhì)合金)鋸片或銑刀,刃口角度設(shè)計為前角 10°-15°、后角 8°-12°,減少刀具與鋁型材的接觸面積(摩擦面減小,阻力降低)。
表面涂層:刀具表面鍍 TiN 或 AlCrN 涂層,降低摩擦系數(shù)(從 0.6-0.8 降至 0.3-0.4),同時提升耐磨性(刀具壽命延長 2-3 倍)。
齒數(shù)與齒距:鋸切時根據(jù)型材壁厚選擇齒數(shù)(薄壁型材選密齒,厚壁選疏齒),避免因齒距過小導(dǎo)致鋁屑堵塞、摩擦加劇。
2. 冷卻潤滑系統(tǒng)
切削液應(yīng)用:使用水溶性切削液(含極壓添加劑,如硫化脂肪酸酯),在刀具與型材接觸面形成潤滑膜,同時冷卻降溫(摩擦生熱會導(dǎo)致鋁料軟化黏刀)。
噴霧潤滑:對高精度切割(如數(shù)控鋸切),采用油氣噴霧潤滑(壓縮空氣 + 微量切削油),潤滑效率更高,且避免切削液殘留影響后續(xù)表面處理。
3. 切割參數(shù)調(diào)整
降低進給速度:對易粘刀的軟合金(如 1 系、3 系),進給速度控制在 50-100mm/min,減少刀具與工件的摩擦?xí)r間;硬合金(如 6 系、7 系)可適當(dāng)提高至 100-200mm/min,但需保證充分冷卻。
提高切割速度:鋸片或銑刀轉(zhuǎn)速提升至 3000-6000r/min(根據(jù)直徑調(diào)整),通過高速切削減少刀具與工件的接觸時間,降低摩擦累積。
三、折彎與成型加工:減少模具與型材的摩擦
折彎、滾彎等成型加工中,摩擦力過大會導(dǎo)致型材表面劃傷、彎曲半徑不均,需從模具潤滑、表面保護優(yōu)化:
1. 模具表面處理與潤滑
模具表面鍍鉻或噴涂特氟龍:鍍鉻層(硬度 HV 800)光滑耐磨,特氟龍涂層(摩擦系數(shù) 0.05-0.1)自潤滑性優(yōu)異,可減少折彎時型材與模具的滑動摩擦。
局部潤滑:在折彎圓角處涂抹專用鋁合金成型潤滑劑(如硅基潤滑脂),形成持久潤滑膜,尤其適合陽極氧化后的型材(避免劃傷表面氧化膜)。
2. 型材表面保護
貼保護膜:折彎前在型材表面貼 PE 保護膜(厚度 50-100μm),隔離型材與模具直接接觸,既減少摩擦又防止表面劃傷(適合裝飾性型材)。
調(diào)整折彎參數(shù):增大折彎圓角半徑(≥型材厚度的 1.5 倍),減少型材與模具的擠壓摩擦;采用漸進式折彎(多道次小角度折彎),避免單次大變形導(dǎo)致的摩擦集中。
四、通用輔助措施
型材表面預(yù)處理:擠壓后去除表面氧化皮(如堿洗、酸洗),降低表面粗糙度(Ra≤1.6μm),減少加工時的摩擦阻力。
設(shè)備定期維護:擠壓機、切割機的導(dǎo)軌、滑塊定期加注潤滑脂,確保設(shè)備運動部件順滑,間接減少加工過程中的附加摩擦。
選用低摩擦合金:對摩擦敏感的場景(如需要頻繁滑動的導(dǎo)軌型材),優(yōu)先選擇含硅量低的合金(如 6063,硅含量≤0.6%),避免硅顆粒導(dǎo)致的磨粒摩擦。