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3.2m/min 与 55mm:铜铝复合散热型材在铝型材挤压机上的尾部剥离是怎么归零的

时间:2026-09-28 点击: 8

第 3 支出模口的时候,尾部那截铜层翘起来了,指甲能抠进去 2mm,顺着撕下去,铜底板和铝翅片分离了 62mm。同一支棒的头段和中段都没事,问题只出在末端最后 600mm。那天在这台 1250 吨铝型材挤压机上试的规格是 118mm 宽、翅片高 22mm、齿距 4.5mm 的铜铝复合散热型材,铜底板 T2,铝翅片 6063,定尺 3.0 米,一炉 12 支棒出 24 件,尾部剥离的 8 件,加上 1 件头部未充满判废,废次率 33%。投料 51.1kg 一支,合格成品只回来 24.0kg,成品率 47%。

先怀疑压余切短了 常规 6063 实心型材在铝型材挤压机上压余留 25–30mm,这次是按 28mm 切的。压余的作用是挡住挤压末期从挤压筒壁倒流回来的表皮金属、氧化物和残留润滑剂。复合坯料和单一合金不是一回事:坯料是两根半圆铝棒夹一张 T2 铜板,铜板厚 20mm、宽 122mm,上面冲了两排 φ3.2mm 的孔,错排,孔距 6mm,靠铝被挤进孔里形成铆钉式的机械咬合。挤压末期金属流动从稳态转成紊流,筒壁附近卷进去的东西正好堆在铜铝界面上,切少了就留在型材里。

分三档切压余:28mm、40mm、55mm,每档 4 支棒,尾部取 300mm 做 180° 弯曲加手工撕剥。28mm 档剥离长度 44–62mm,40mm 档 16–21mm,55mm 档撕不开,剥离 0。

代价是出料短了:压余从 28mm 加到 55mm,出料长度从 8.17m 掉到 7.81m,少 0.36m。但这 0.36m 不算净损失,它本来就在残料里,只是从末端废料挪进了压余。真正多花的是差价——压余是铜铝混合料,回炉价比干净的 6063 料头低 1.8 元/kg,一支棒多留 2.21kg 压余,按这个差价算是 4 块钱。

第二个变量是速度,比压余更要紧 压余改到 55mm 之后剥离没了,但第 6 支棒的界面上出现一条贯穿亮线。剖开做金相,铜铝之间那层金属间化合物厚 4.8μm,压在 2–3μm 才算正常。CuAl₂ 这类脆性相一厚,界面就从韧断变成脆断,装机热循环几次会整片掉下来。

追下去是速度。这台铝型材挤压机做普通 6063 散热片跑 8–12m/min,试制时按 9.5m/min 跑的。复合界面是靠剪切变形搓在一起的,速度一高剪切热就上来,实测界面温度比棒温高 38℃(棒温 480℃、界面约 518℃),金属间化合物长得快。把速度压到 3.2m/min,界面温度掉到 487℃,化合物层回到 2.1μm。

速度慢下来的代价是节拍:一支棒从 43 秒变成 71 秒。试制阶段先要数据,这个取舍我们先按要数据走,量产要不要把速度提回去,得看界面强度有没有富余。

棒温、模温、挤压筒跟着降 第三个变量是温度。原来棒温 480℃、模温 470℃、挤压筒 430℃。铜在 455℃ 附近的变形抗力比 6063 高出一大截,界面两侧流速差大,尾部紊流区就宽。把棒温降到 455℃、模温 452℃、挤压筒 415℃ 之后,两侧流动更接近,尾部紊流区明显收窄。这一改峰值压力从 786 吨升到 843 吨——铜变硬了,1250 吨机的额度还剩 400 多吨,这一档不能再往下压。

残料这笔账怎么算才不骗自己 一支棒投料 51.1kg:铝 37.6kg(φ178×620mm,扣掉铜板占位后的 22437mm² 截面),T2 铜板 13.5kg(2443mm² 截面)。挤压比 13.8,出料 7.81m,米重 5.96kg/m。

切法是切头 420mm、切尾 400mm、牵引与拉伸夹头 300mm、锯口 3 处共 24mm,净可用 6.66m,出 2 件 3.0m 定尺共 6.0m、35.8kg,余下 0.66m 是料头。残料合计 15.3kg:压余 4.52kg、切头 2.50kg、切尾 2.38kg、夹头料 1.79kg、料头 3.93kg、锯口 0.14kg,残料率 29.9%。

改之前那一炉,残料率算下来 29.8%,几乎一样——加长压余并没有让残料变多,多出来的 2.21kg 压余正好从料头里扣掉了。真正把账拉垮的是废次品:24 件里废 8 件,回炉 143kg 摊到每支棒 11.9kg,合格成品率从 70.1% 掉到 47.0%。所以这一轮调参,压余和速度解决的是能不能做出来,残料率降不降,得看废次品归不归零。

无锡市大舟机械有限公司这台机是怎么接的 无锡市大舟机械有限公司接这台 1250 吨铝型材挤压机的复合型材试制时,先派人在现场把 12 支棒的投料、出料、残料逐支过秤,出了上面这本账,再谈改哪几个参数。改造报的是换一台新机的 23%,其中伺服泵和比例阀占 61%,模具与工作带修磨占 14%,剩下是温控和检测。程序直接对接原机的 PLC,没有另加一套上位系统,操作工在原来的触摸屏上就能改压余长度和速度曲线,不用学第二套界面,也不存在两套系统之间数据对不上的问题。

改完之后连做三炉的复测 参数固定在压余 55mm、速度 3.2m/min、棒温 455℃、模温 452℃、挤压筒 415℃,连做三炉,每炉 12 支棒:

尾部界面剥离 0/36 件,撕剥试验全部撕不开;界面剪切强度从 41MPa 提到 68MPa(每组 5 个试样取均值);金属间化合物层从 4.8μm 降到 2.1μm;峰值压力 843 吨,稳定在 838–849 吨区间;一支棒挤压周期从 43 秒变成 71 秒;废次率 33% 降到 0;合格成品率 47.0% 提到 70.1%;残料率 29.9%,与改前基本持平;一支棒合格成品重 24.0kg 提到 35.8kg。

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