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东莞铝型材加工(尤其是挤压、切割、折弯等关键环节)中,摩擦力过大会导致能耗增加、模具磨损加剧、表面划伤甚至工件变形,因此减少摩擦力是提升加工效率和产品质量的关键。以下从不同加工环节出发,介绍具体的减摩方法:

一、挤压加工:减少铝坯与模具的摩擦(核心环节)
挤压是铝型材成型的核心工序,铝坯在高温高压下通过模具时的摩擦是主要阻力,需从润滑、模具优化、工艺参数三方面控制:
1. 润滑介质的选择与应用
高温润滑剂:
挤压前在铝坯表面涂覆专用高温润滑脂(如石墨基润滑脂、玻璃粉润滑剂),形成润滑膜(厚度 5-10μm),隔离铝坯与模具接触,摩擦系数可从 0.3-0.5 降至 0.1-0.2。
玻璃粉润滑剂适用于高温(450-550℃)挤压的硬合金(如 7 系),润滑膜在高温下熔融形成玻璃态隔离层,同时兼具抗氧化作用。
模具型腔润滑:
对复杂截面模具(如带筋条、深槽的型材),在型腔内壁喷涂氮化硼(BN)涂层或聚四氟乙烯(PTFE)高温喷剂,减少铝料流动时的黏附摩擦(尤其适合薄壁型材,避免因摩擦导致的壁厚不均)。
2. 模具结构与表面处理优化
模具流道设计:
流道入口处做圆角过渡(R≥5mm),避免锐角导致铝料流动受阻、摩擦加剧;复杂截面采用 “梯度导流” 设计,使铝料在模具内均匀流动,减少局部摩擦集中。
工作带(模具成型段)长度根据型材壁厚调整(厚壁段工作带短,薄壁段长),确保铝料流速均匀,降低因流速差异产生的摩擦阻力。
模具表面强化:
模具表面进行氮化处理(硬度达 HV 800-1000)或镀硬铬(厚度 5-10μm,硬度 HV 800),提升耐磨性的同时降低表面粗糙度(Ra≤0.4μm),减少铝料黏附(摩擦系数降低 30%-50%)。
对超硬合金模具(如 H13 钢),采用物理气相沉积(PVD)技术镀 TiAlN 涂层,耐高温(≥800℃)且润滑性优异,适合高难度型材挤压。
3. 工艺参数调整
温度控制:
铝坯加热温度需匹配合金类型(如 6 系铝坯 480-520℃,7 系 500-550℃),温度过低会导致铝料塑性差、摩擦阻力大;温度过高则易产生黏模(铝料黏附在模具上),反而增加摩擦。
挤压速度优化:
低速挤压(0.5-3m/min)适合复杂截面或硬合金型材,减少铝料与模具的摩擦时间;高速挤压(3-10m/min)适合简单截面型材,但需配合高效润滑,避免摩擦生热导致模具过热。
二、切割加工:减少刀具与型材的摩擦
切割(锯切、铣切)是铝型材后续加工的常见工序,摩擦力过大会导致切口毛刺、刀具磨损快,需从刀具、冷却、参数入手:
1. 刀具选择与刃口处理
专用铝合金刀具:选用钨钢(硬质合金)锯片或铣刀,刃口角度设计为前角 10°-15°、后角 8°-12°,减少刀具与铝型材的接触面积(摩擦面减小,阻力降低)。
表面涂层:刀具表面镀 TiN 或 AlCrN 涂层,降低摩擦系数(从 0.6-0.8 降至 0.3-0.4),同时提升耐磨性(刀具寿命延长 2-3 倍)。
齿数与齿距:锯切时根据型材壁厚选择齿数(薄壁型材选密齿,厚壁选疏齿),避免因齿距过小导致铝屑堵塞、摩擦加剧。
2. 冷却润滑系统
切削液应用:使用水溶性切削液(含极压添加剂,如硫化脂肪酸酯),在刀具与型材接触面形成润滑膜,同时冷却降温(摩擦生热会导致铝料软化黏刀)。
喷雾润滑:对高精度切割(如数控锯切),采用油气喷雾润滑(压缩空气 + 微量切削油),润滑效率更高,且避免切削液残留影响后续表面处理。
3. 切割参数调整
降低进给速度:对易粘刀的软合金(如 1 系、3 系),进给速度控制在 50-100mm/min,减少刀具与工件的摩擦时间;硬合金(如 6 系、7 系)可适当提高至 100-200mm/min,但需保证充分冷却。
提高切割速度:锯片或铣刀转速提升至 3000-6000r/min(根据直径调整),通过高速切削减少刀具与工件的接触时间,降低摩擦累积。
三、折弯与成型加工:减少模具与型材的摩擦
折弯、滚弯等成型加工中,摩擦力过大会导致型材表面划伤、弯曲半径不均,需从模具润滑、表面保护优化:
1. 模具表面处理与润滑
模具表面镀铬或喷涂特氟龙:镀铬层(硬度 HV 800)光滑耐磨,特氟龙涂层(摩擦系数 0.05-0.1)自润滑性优异,可减少折弯时型材与模具的滑动摩擦。
局部润滑:在折弯圆角处涂抹专用铝合金成型润滑剂(如硅基润滑脂),形成持久润滑膜,尤其适合阳极氧化后的型材(避免划伤表面氧化膜)。
2. 型材表面保护
贴保护膜:折弯前在型材表面贴 PE 保护膜(厚度 50-100μm),隔离型材与模具直接接触,既减少摩擦又防止表面划伤(适合装饰性型材)。
调整折弯参数:增大折弯圆角半径(≥型材厚度的 1.5 倍),减少型材与模具的挤压摩擦;采用渐进式折弯(多道次小角度折弯),避免单次大变形导致的摩擦集中。
四、通用辅助措施
型材表面预处理:挤压后去除表面氧化皮(如碱洗、酸洗),降低表面粗糙度(Ra≤1.6μm),减少加工时的摩擦阻力。
设备定期维护:挤压机、切割机的导轨、滑块定期加注润滑脂,确保设备运动部件顺滑,间接减少加工过程中的附加摩擦。
选用低摩擦合金:对摩擦敏感的场景(如需要频繁滑动的导轨型材),优先选择含硅量低的合金(如 6063,硅含量≤0.6%),避免硅颗粒导致的磨粒摩擦。