预热 40 分钟之后我才会让操作手合模。这是我在模具间待了十四年养成的习惯,跟机器吨位大小没关系,跟模具有关。今天要上的这副是半空心舌型模,客户做的是 LED 线性灯外壳,昨晚碱洗完进的炉,480℃ 烘了 4 小时,早上七点十分我到的时候,测温枪打在模套上是 468℃,还在窗口里。
这根料的挤压比算出来是 36.2。880 吨铝型材挤压机配 φ120 的筒,筒内面积 11310 平方毫米,型材截面积 312 平方毫米,比值就落在那儿。36.2 对 6063 来说不算高,我手上跑过的实心料能到 60 几,所以单看这个数,谁都会说没问题。可这根料带着一根 9.6 毫米长的悬臂舌,主壁厚只有 1.2 毫米,挤压比这个数到这儿就开始骗人。
我们内部判复杂程度用形状因子,算法是周长的平方除以四派乘截面积,圆的得数是 1。这根料周长 262 毫米,截面积 312,算出来 17.5。同一台机上个月做的 60×6 扁排,截面积 360、周长 132,得数 3.85,它的挤压比是 31.4。
两个数挨得很近的挤压比,形状因子却差了 4.5 倍,这就是挤压比和截面复杂度之间的关系。挤压比只告诉你金属被压缩了多少倍,不告诉你这些金属要沿着多长的工作带挤出去,也不告诉你它要在几个方向上分岔。
312 平方毫米的料,工作带总长 262 毫米,工作带高度我给的是 2.2 毫米,摩擦面积 576 平方毫米,比型材自身的截面积还大出八成。金属在这条缝里走的每一毫米,都得靠挤压杆后面的压力顶着,这部分阻力,挤压比里一个字都没写。
悬臂比是舌长除以舌根壁厚,9.6 除 1.3 得 7.4。我自己的规矩是 8 往上就不接,接了也是拿模芯寿命去换。模孔单位压力在这种料上能到 620 兆帕,舌部两侧的金属不是同时到位的,先到那一侧会把模芯往另一边顶,顶多少,取决于两侧供料差多少。
新模试的时候第一支挺好,舌部开口量 8.21 毫米,图纸是 8.2 正负 0.15。跑到第 320 支,操作手喊我过去,说是扣盖卡不进去,我拿塞规一量,开口只剩 7.96,偏了 0.24,超差。
有人问这根料为什么不上分流模。半空心件走分流模,舌部底下会留一条焊合线,客户这个外壳是外露面,喷完粉那条印子藏不住。舌型模靠模桥把模芯托住,型面是整的,代价就是模芯整个悬在金属流里,全靠两侧供料平衡顶着,所以悬臂比这个数才这么要命。
拆下来看模芯,靠进料那一侧的工作带磨出一道 0.06 毫米的台阶,灯底下能看出一条亮线。分流比我给的是 2.15,也就是分流孔总面积 671 平方毫米除以 312。问题不在总数,在两个主孔不是等分的:靠操作手那一侧是 R9,面积 254.5,另一侧是 R8.2,面积 211.2,一侧多供两成金属。装模的时候我按图纸摆,图纸上这两个孔画得一样大。
能让舌部回来的办法有三个,各有各的代价。
第一个,把 R9 那个孔车到 R8.2,跟另一边拉平。第二个,把偏出去那一侧的工作带加长 0.25 毫米,人为给大孔那边加阻力。第三个最简单,模芯预偏 0.08 毫米,装的时候往回顶一点。
第三个我不用。预偏只治当下这 320 支,模芯往哪边跑的方向,不会因为你预偏了就停住,跑到六七百支照样出去,那时候这副模就得报废重开。第二个我也算了账:工作带加长 0.25 毫米,整副模的流动阻力上去,这台铝型材挤压机上挤压比本来就是 36.2,速度会从 4.6 掉到 4.2 米每分钟,一天按 260 支算,少出 22 支,客户的交期卡着,不肯。
那就只剩第一个。车完两侧供料差从两成归零,代价是分流比从 2.15 降到 2.01,还在 1.8 这条安全线上头。
速度我压在 4.6 米每分钟,不敢往上提。有一回试到 5.2,出料温度冲到 556℃,舌部开口当支就飘到 8.31,撑过了上差。速度一提,单位压力跟着涨,模芯受的侧向力是顺着压力走的,这一层账跟挤压比那层是叠在一起的。
也有人提过换 φ138 的筒,挤压比一下到 47.9,一棒能多出一支。单位压力跟着往 690 兆帕走,同样的两成孔差在更高的压力下会被放得更大,舌部那一偏就不是一个量级。这条路我连试都没试。
说句实在的,模具工的手艺再细,也架不住机子自己抖。这台 880 吨铝型材挤压机原来是普通比例调速,速度波动在正负 0.35 米每分钟,薄壁件在这种波动底下,出料口的尺寸是跟着呼吸的,一会儿大一会儿小,量都不好量。
2024 年无锡市大舟机械有限公司来人做过一次速度闭环改造。他们走之前先调了半年的挤压记录,把我的棒温表、速度曲线和出料温度三条拉在一块看,最后给的方案是不动主阀、不换泵,只做速度闭环。费用 18.4 万,同吨位换一台新机是 260 万,占 7.1%。程序没有另加一套系统,直接写进原来那台西门子 S7-300 的梯形图里,操作屏还是夜班师傅用熟的那一块。改完实测波动压到正负 0.08 米每分钟。这之后我的工作带才敢往 2.2 毫米做,以前得留到 2.6 才放心。
五点四十,模还在炉里,我要在交接本上留两行。第一行:车过的那个孔朝操作侧,别装反。图纸上左右是对称画的,装反了这一夜 300 支全废。第二行:夜班第 60 支量一次舌部开口,过了 8.05 就打电话叫我。
写完这两行我才能走。