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初探不同挤压速度对铝型材挤压过程的影响

摘要：在实际操作过程中，作为铝型材挤压过程中的重点工艺

条件之一，挤压速度的不同往往会直接影响到铝型材挤压产品的质

量、模型的使用时间、生产的效率以及挤压力等，而挤压过程中的相

关工艺参数是决定挤压工艺成功或失败的重要条件，也是铝型材挤压

过程的重要影响因素。本文主要分析了挤压过程中因挤压速度不同，

而导致的温度、模具荷载、材料流动等因素对铝型材挤压的影响，并

总结出一定的规律。

关键词：挤压速度温度模具荷载材料流动铝型材挤压过

程

1引言

因为具有耐腐蚀性强、质地轻、强度高、外表美观等优点，铝型

材被广泛应用于建筑、机械等方面，铝型材挤压工艺需要严格按照相

关的理论指导，才能使铝型材的设计更加符合标准，满足市场需求，

已占据更大的市场份额。铝型材的挤压工艺是重要的设计内容，对于

铝型材的挤压工艺的相关参数的选择更是决定挤压工艺成功率的重

要因素，不同的挤压速度使得铝型材挤压产品的质量、模型的使用时

间、生产的效率以及挤压力也不同，是挤压工艺中的一项重要参考因

素。挤压过程中因挤压速度不同，而导致的温度、模具荷载、材料流

动等因素对铝型材挤压的影响，其中，不同挤压速度下，不同挤压部

位的温度是相对来说比较难以控制和准确测量的一个因素，因此在挤

压过程中采用数值模拟技术来克服这项困难。现阶段，限元法被广泛

的应用于铝型材挤压过程中的相关参数的模拟数值的研究。然而，由

于铝型材在挤压过程中容易发生形变而且变形程度也比较大，往往挤

压比会达到甚至超过一百，所以在研究和计算过程中，通常会采用使

用有限元法对铝型材挤压过程的数值模拟与使用只局限于简单的挤

压形状和较小的挤压比。也因为这样，许多国家的相关研究人员都会

选择有限体积法来模拟铝型材的挤压过程的相关参数，并获得了一定

的成果。

本文就有限体积法来模拟铝型材挤压过程中的相关参数的方法

进行了简单的分析，重点分析了不同挤压速度下对铝型材温度分布、

挤压力以及材料流速分布等因素的规律性影响，以求有助于今后铝型

材的挤压设计的优化。

2不同挤压速度对铝型材的影响规律

挤压速度是铝型材挤压过程中的重要工艺，挤压速度的不同往往

会直接影响到铝型材挤压产品的质量、模型的使用时间、生产的效率

以及挤压力等。在铝型材的挤压过程中，因挤压速度不同，而导致的

温度、模具荷载、挤压力、材料流动等因素对铝型材挤压的影响是具

有一定的规律性的。而这些因素的影响规律的研究对于将来铝型材挤

压过程设计的优化与完善具有重要意义。

2.1挤压速度对温度的影响

铝型材的产品品质以及磨具使用时间的长短都会受到挤压过程

中温度变化的影响。对产品来说，铝型材内部金相的构成情况在很大

程度上会受到出口温度的影响，而且在铝型材的冷却过程中，常常会

发生铝型材形状和尺寸测量的准确度；对模具来说，铝型材由于出口

温度的变化会导致模具的磨损以及工作带的形变，最终使得产品的形

状和尺寸受到难以恢复的影响。在挤压过程的设计之初，采用温度较

高的胚料对于降低流动应力很有帮助，使铝型材的形变易于发生，但

是，因为挤压过程中的材料温度太高而发生了过烧现象，导致最大挤

压速度减小，使得生产效率降低。所以说，在铝型材的挤压过程中，

要认真分析挤压时各部件的温度变化规律，使挤压过程中温度的变化

相对稳定，才能有助于使铝型材在不同温度、不同挤压速度下能够保

证挤压产品的质量、模具以及模具工作带的较长的使用寿命和较高的

产品生产效率。例如，当挤压速度为15mm/s时，在对铝型材进行挤

压时，挤压部件内部的温度会随着不同摩擦因子下挤压量的不同而发

生变化，而挤压筒、模具与挤压材料之间的摩擦对于挤压部件的内部

温度变化的影响并不是很显著，因为，挤压过程中，摩擦产生的热能

可以通过热传递的形式通过模具得以散发，所以，铝型材在挤压过程

中与模具和环境之间的热交换以及铝型材的热变形是引起挤压材料

内部温度变化的主要原因。若选定摩擦因子为0.9，以三种不同的加

压速度挤压铝型材，经分析可得出挤压部件内部的温度随挤压速度的

改变呈现规律性变化，即随着挤压速度的增大，挤压部件的内部温度

随之不断升高；若定模具下压量为30mm，仍以三种不同的速度挤压

铝型材，进分析可知，模具的最高温度随挤压速度的变化而呈规律性

变化，即挤压速度越大，模具的最高温度越小。在铝型材的摩擦系数

为零时，若此时