鎂及鎂合金具有質量輕，比強度高，彈性模具小，導熱性能好，易于回收，對環境污染小等優點，在汽車、機械電子、航空航天、國防軍工、交通運輸等領域具有重要的應用價值。鎂合金塑性成形困難，通常采用具有優良的變形力學條件的擠壓方法成形。隨著科學技術的進步，市場對制品質量的要求不斷提高，模具在鎂合金擠壓成形中占的重要地位。文獻資料表明，國內外對鎂合金擠壓模具結構的研究較少，特別是對型材擠壓模具研究尚未見報道。本試驗通過不同的模具結構對鎂合金型材擠壓成形過程的影響進行探討。

　　1　模具結構特點與擠壓成形工藝

　　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，高溫擠壓中模具容易在懸臂處出現斷裂、壓塌等失效現象。本研究以計算機用散熱片型材（圖1）為研究對象，采用三種典型的模具進行鎂合金的擠壓成形研究。模具材料選用4Cr5MoSiV1

　　1．1 模具結構特點

　　平模是生產實心型材的最普通的一種模具，其結構簡單，成形所需擠壓力大。圖2是在平模基礎上改進了的錐形模結構，與平模相比，錐模中的錐角有助于金屬變形時的流動，可降低擠壓力。

　　圖3是前置式模具。其特點是上模的兩個分流孔對稱分布，焊合室在下模；同時由于上模的分流橋對下模懸臂部分的遮擋作用，減小了擠壓力對下模懸部位的直接沖擊作用，達到保護模具作用。

　　圖4是橋式模具。其下模是一個簡單的矩形孔，上模模芯上有若干個成形槽，對鎂合金超導流和成形作用。與前置式模具相比，這種模具結構中沒有懸臂，模芯與下模矩形孔互相配合，擠壓中成形散熱片上的齒。作用力全部轉移到上模的矯和模芯上，從而保證了模具強度。

　　1．1　 擠壓成形工藝

　　擠壓設備為3MN立式油壓擠壓機。鎂合金鑄錠尺寸直徑82mmX150mm，鑄錠的加熱溫度依據鎂合金的相圖、塑性圖及再結晶圖定為420℃，擠壓速度控制在15mm/s~25mm/s之間，擠壓筒和模具的預熱溫度分別為350℃和400℃。

　　2 試驗結果及分析

　　圖5和表1分別是圖1所示制品在擠壓試驗中擠壓力與行程的關系曲線和模具結構與最大擠壓力間的關系。

　　圖5可知：錐形模在擠壓行程達到7mm左右，擠壓力達到最大值1850kn，前置式模具和橋式模具在擠壓行程達到12mm左右時，擠壓力分別達到最大值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，擠壓力達到極值所需行程較長，這是因為制品擠出前有一個金屬充滿模具焊合室及金屬的焊合過程，因此，擠壓力的峰值出現得較晚且較大。三種模具結構形式，其載荷與行程曲線的形狀基本上是一致。

　　由圖5可知，模具結構對擠壓影響較大，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，錐形腔起著導流作用，且金屬成形過程中無需焊合，原所需的擠壓力相對來說要小些。從結構上來說，由于組合模比錐模多一個分流和焊合過程，故組合模比平模和錐模所需的擠壓力要大。

　　橋式模具結構有模芯，且模芯上有多條成形制品的導流槽，金屬材料在導流槽中焊合所需的力較大，相應的擠壓力也大。

　　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。結果表明，制品在焊合部位沒有焊縫，在焊合區的組織致密，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后懸臂處未出現任何塌陷及其他變形。雖然所需根的擠壓力較大，但由于分流橋對懸臂的遮擋起了保護作用，故模具懸臂未出現任何變形。

　　橋式模具成形較困難。擠壓過程中金屬在模具芯頭上導流槽處的流動阻力較大，使金屬流出模孔困難；同時由于產品的不同部位壁厚差別較大，金屬流動不均勻，造成模具芯頭的受力不均勻，對芯頭產生很大的剪切力和扭矩，導致擠壓最大。

　　3  結論

　　1　在所設計的三種模具擠壓過程中，錐模所需的壓力最小，前置保護模次之，橋式模具的最大。

　　2　錐模和前置保護模成形質量較好，橋式模由于金屬的模芯上的小槽處流動阻力大，擠壓焊合困難，導致成形時所需擠壓力很大。

　　3　從組合模結構擠壓成形來看，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現，其組織致密，與基體組織無明顯差別，焊合質量較好，說明組合模擠壓AZ31鎂合金散熱器是可行的，可推廣應用于其他實心型材或中空型材制品的擠壓成形。