1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與擠壓成形工藝
由于高溫下擠壓鎂合金所需的變形力較大，而且散熱片型材帶有較高的齒，因此，高溫?cái)D壓中模具容易在懸臂處出現(xiàn)斷裂、壓塌等失效現(xiàn)象。本研究以計(jì)算機(jī)用散熱片型材（圖1）為研究對(duì)象，采用三種典型的模具進(jìn)行鎂合金的擠壓成形研究。模具材料選用4Cr5MoSiV1
1．1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
平模是生產(chǎn)實(shí)心型材的最普通的一種模具，其結(jié)構(gòu)簡單，成形所需擠壓力大。圖2是在平模基礎(chǔ)上改進(jìn)了的錐形模結(jié)構(gòu)，與平模相比，錐模中的錐角有助于金屬變形時(shí)的流動(dòng)，可降低擠壓力。
圖3是前置式模具。其特點(diǎn)是上模的兩個(gè)分流孔對(duì)稱分布，焊合室在下模；同時(shí)由于上模的分流橋?qū)ο履冶鄄糠值恼趽踝饔�，減小了擠壓力對(duì)下模懸部位的直接沖擊作用，達(dá)到保護(hù)模具作用。
圖4是橋式模具。其下模是一個(gè)簡單的矩形孔，上模模芯上有若干個(gè)成形槽，對(duì)鎂合金超導(dǎo)流和成形作用。與前置式模具相比，這種模具結(jié)構(gòu)中沒有懸臂，模芯與下模矩形孔互相配合，擠壓中成形散熱片上的齒。作用力全部轉(zhuǎn)移到上模的矯和模芯上，從而保證了模具強(qiáng)度。
1．1 擠壓成形工藝
擠壓設(shè)備為3MN立式油壓擠壓機(jī)。鎂合金鑄錠尺寸直徑82mmX150mm，鑄錠的加熱溫度依據(jù)鎂合金的相圖、塑性圖及再結(jié)晶圖定為420℃，擠壓速度控制在15mm/s~25mm/s之間，擠壓筒和模具的預(yù)熱溫度分別為350℃和400℃。
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
圖5和表1分別是圖1所示制品在擠壓試驗(yàn)中擠壓力與行程的關(guān)系曲線和模具結(jié)構(gòu)與最大擠壓力間的關(guān)系。
圖5可知：錐形模在擠壓行程達(dá)到7mm左右，擠壓力達(dá)到最大值1850kn，前置式模具和橋式模具在擠壓行程達(dá)到12mm左右時(shí)，擠壓力分別達(dá)到最大值2400kn和2800kn。在擠壓的初始階段，擠壓力隨行程的增加而急劇升高，使用錐形模具擠壓時(shí)，擠壓力達(dá)到極值所需行程較長，這是因?yàn)橹破窋D出前有一個(gè)金屬充滿模具焊合室及金屬的焊合過程，因此，擠壓力的峰值出現(xiàn)得較晚且較大。三種模具結(jié)構(gòu)形式，其載荷與行程曲線的形狀基本上是一致。
由圖5可知，模具結(jié)構(gòu)對(duì)擠壓影響較大，橋式模所需要的擠壓力最大，前置式模具次之，所需擠壓最小的的是錐模擠壓。
錐模擠壓成形過程中，錐形腔起著導(dǎo)流作用，且金屬成形過程中無需焊合，原所需的擠壓力相對(duì)來說要小些。從結(jié)構(gòu)上來說，由于組合模比錐模多一個(gè)分流和焊合過程，故組合模比平模和錐模所需的擠壓力要大。
橋式模具結(jié)構(gòu)有模芯，且模芯上有多條成形制品的導(dǎo)流槽，金屬材料在導(dǎo)流槽中焊合所需的力較大，相應(yīng)的擠壓力也大。
采用各種模具擠出的AZ31鎂合金散熱片的制品如圖6所示。由于采用橋式模具和前置式模具擠出過程經(jīng)過分流和焊合過程，為確定制品的焊合情況，采用電子掃描鏡觀察分析金屬在模具焊合室和型材焊合部位微觀組織形貌。結(jié)果表明，制品在焊合部位沒有焊縫，在焊合區(qū)的組織致密，與基體組織無明顯差別，說明焊合狀況較好。
前置式分流模在試驗(yàn)后懸臂處未出現(xiàn)任何塌陷及其他變形。雖然所需根的擠壓力較大，但由于分流橋?qū)冶鄣恼趽跗鹆吮Ｗo(hù)作用，故模具懸臂未出現(xiàn)任何變形。
橋式模具成形較困難。擠壓過程中金屬在模具芯頭上導(dǎo)流槽處的流動(dòng)阻力較大，使金屬流出模孔困難；同時(shí)由于產(chǎn)品的不同部位壁厚差別較大，金屬流動(dòng)不均勻，造成模具芯頭的受力不均勻，對(duì)芯頭產(chǎn)生很大的剪切力和扭矩，導(dǎo)致擠壓最大。
3 結(jié)論
1 在所設(shè)計(jì)的三種模具擠壓過程中，錐模所需的壓力最小，前置保護(hù)模次之，橋式模具的最大。
2 錐模和前置保護(hù)模成形質(zhì)量較好，橋式模由于金屬的模芯上的小槽處流動(dòng)阻力大，擠壓焊合困難，導(dǎo)致成形時(shí)所需擠壓力很大。
3 從組合模結(jié)構(gòu)擠壓成形來看，AZ31鎂合金在焊室中是能夠完全焊合的，用掃描電鏡觀察焊合室部位和制品焊合處發(fā)現(xiàn)，其組織致密，與基體組織無明顯差別，焊合質(zhì)量較好，說明組合模擠壓AZ31鎂合金散熱器是可行的，可推廣應(yīng)用于其他實(shí)心型材或中空型材制品的擠壓成形。
