铝型材的矫直工艺介绍

1. 出模后的初步矫正

铝型材在挤压出模孔后，由于高温下具有较高的塑性，容易出现扭拧、弯曲、波浪等缺陷。为了及时矫正这些缺陷，通常在模具出料口附近设置导路。导路的大小和形状需根据型材的断面尺寸和形状进行设计，通常与型材形状相似。在某些情况下，也可以使用石墨条在出料口附近对型材进行强制导向，使其在热状态下得到初步矫直。

近年来，牵引机逐渐成为铝型材出模后矫正的主要设备。牵引机多采用直线马达驱动，能够在型材流出时施加一定的张力，并与型材的流出速度保持同步，从而有效防止扭拧、弯曲、波浪等缺陷的产生。对于多孔型材，牵引机还能避免长短不一的现象。牵引机主要由牵引头、直线电动机驱动装置和运动轨道组成，其牵引力需与挤压机的能力相匹配。牵引力通常在200N至800N之间，而对于重型挤压机（如100MN以上的挤压机），牵引力可超过10000N。牵引机的牵引力分为多个档次，可根据型材的断面尺寸进行选择。

2. 拉伸矫直工艺

拉伸矫直是通过在铝型材上施加张力，使其产生轻微的塑性变形，从而实现矫直。为了确保矫直效果，最小拉伸力P必须满足P > P1的条件，其中P1为铝型材实现矫直所需的最小拉伸力，计算公式为：

$$P1={\sigma }_{0.2}\times F$$

其中，${\sigma }_{0.2}$为铝型材的屈服强度（MPa），F为型材的断面积（mm²）。考虑到材料力学性能的不均匀性，通常引入安全系数K，因此实际拉伸力P的计算公式为：

$$P=K\times P1=K\times {\sigma }_{0.2}\times F$$

其中，K的取值范围一般为1.1至1.3。

拉伸变形程度通过伸长率δ来表示，其计算公式为：

$$\delta =\frac{L_u-L_o}{L_o}\times 100\mathrm{\%}$$

其中，$L_o$为拉伸前的型材长度，$L_u$为拉伸后的型材长度。伸长率δ反映了拉伸前后型材长度的变化百分比。

3. 拉伸矫直对铝型材的影响

3.1 对尺寸的影响

根据金属体积不变原理，假设型材断面为正方形，拉伸前后的体积关系可通过以下公式表示：

$$L_o\times a_o^2=L_u\times a_u^2$$

其中，$a_o$和$a_u$分别为拉伸前后型材断面的边长。通过该公式可以计算出拉伸后的边长$a_u$。

此外，由于铝型材从热状态冷却到冷状态时会发生热胀冷缩，断面尺寸会略微缩小。因此，为了确保拉伸后的型材尺寸在允许公差范围内，挤压型材在拉伸前需预留合理的公差（称为挤压偏差）。

拉伸过程中还可能导致断面几何尺寸的变化，例如开口部分的张口或收口现象。为了避免这些问题，需合理控制拉伸率，选择合适的夹持方向，并可采用矫直垫块进行辅助矫正。

3.2 对表面及力学性能的影响

过大的伸长率会导致铝型材表面出现桔皮状缺陷，影响型材的光泽度和后续表面处理的质量。适当的拉伸变形可以加速时效过程，略微提高型材的强度。然而，过大的拉伸量不仅会引发桔皮缺陷，还可能导致断面尺寸变化和过时效现象，反而降低型材的强度。对于6063合金，伸长率δ通常控制在0.5%至2%之间，0.5%的伸长率通常已足够，最大不应超过3%。