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造成铝合金型材出现外侧拉伸变形原因分析?


​铝合金型材出现外侧拉伸变形的原因主要与材料特性、加工工艺以及设备和模具等因素有关,具体分析如下:
铝合金型材
材料自身因素
合金成分与组织不均匀:铝合金中合金元素的含量和分布对其力学性能有重要影响。若合金成分不均匀,在弯曲时不同部位的强度和延展性存在差异,易导致局部拉伸变形过大。例如,6061 铝合金中镁和硅的含量比例不当,会降低材料的综合性能,使型材在弯曲时更容易出现外侧拉伸变形。此外,材料内部组织如晶粒大小、形状不均匀,在受力时也会因各部位变形协调性差而引发外侧拉伸变形。
材料硬度不达标:铝合金型材硬度不足,意味着其抵抗变形的能力较弱。在弯曲过程中,外侧受拉区域更容易在拉力作用下产生过度变形。比如,一些经过时效处理但未达到规定硬度的铝合金,在弯曲时就可能出现这种情况。
材料各向异性:铝合金在加工过程中会形成各向异性,即不同方向上的力学性能有所不同。在弯曲时,如果外力方向与材料各向异性的方向不匹配,可能导致外侧拉伸方向上的性能较弱,从而出现过度拉伸变形。
加工工艺因素
弯曲半径过小:弯曲半径是影响铝合金型材弯曲变形的关键因素。当弯曲半径过小时,外侧材料的拉伸程度会显著增加。根据材料力学原理,弯曲半径越小,外侧材料的拉伸应变越大,超过材料的极限拉伸应变时,就会出现明显的拉伸变形,甚至可能导致材料开裂。
弯曲速度过快:在铝合金型材弯曲过程中,过快的弯曲速度会使材料来不及均匀变形。外侧材料在短时间内受到较大的拉力,无法通过材料的流动和变形来均匀分散应力,从而导致局部拉伸变形过大。
润滑不良:弯曲过程中,型材与模具之间的润滑状态对变形有重要影响。如果润滑不足,摩擦力会增大,使得型材在弯曲时受到的阻力不均匀。尤其是在外侧,摩擦力的增大会进一步加大拉伸应力,从而导致拉伸变形加剧。
未进行预弯处理:对于一些较厚或强度较高的铝合金型材,在正式弯曲前进行预弯处理可以改善材料的应力分布,降低弯曲时的集中应力。若未进行预弯处理,直接弯曲时外侧容易出现较大的拉伸变形。
设备与模具因素
设备精度不足:弯曲设备的精度直接影响弯曲过程的稳定性和准确性。如弯曲机的传动系统存在间隙、滑块运动不平稳等,会导致弯曲力施加不均匀,使铝合金型材外侧出现局部拉伸变形。
模具设计不合理:模具的形状、尺寸与铝合金型材不匹配,会使型材在弯曲时受力不均。例如,模具的弯曲半径与实际要求不符,或者模具的圆角过渡不光滑,都会导致外侧拉伸应力集中,进而产生拉伸变形。
模具磨损:长期使用的模具会出现磨损,尤其是与型材外侧接触的部位。模具磨损后,表面粗糙度增加,与型材之间的摩擦力改变,且磨损部位的形状也会发生变化,这会使型材外侧在弯曲过程中受到异常的拉力,导致拉伸变形。

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