Aluminum extrusion: the formation of a "mushroom" ("hat")

При экструзии (прессовании) марок алюминия и «мягких» алюминиевых сплавов, таких как сплав АД31 (6060/6063), often there is a problem of metal squeezing into the gap between the container sleeve and the matrix mirror.

Гриб или шляпа?

Это явление прессовщики алюминия называют по-разному: кто «грибом», and who is the "hat" – it looks like that, и на другое (рисунок 1). The cause of this problem is insufficient sealing - for various reasons - of the joint between the container and the die. English-speaking aluminum extruders call this phenomenon "flare".

ekstrusiya-alyuminiya-grib-shlyapaFigure 1 – Образование «гриба» (шляпы») при прессовании мягких алюминиевых сплавов [2]

Три причины возникновения «гриба» («шляпы»)

Flatness of container sleeve end

Violation of flatness of the end of the container sleeve due to adhesion of aluminum to it, container liner wear or dents in the container liner. This reduces the sealing of the joint between the container and the matrix..

Die diameter too small

Too small die diameter compared to the outer diameter of the container. Small-diameter dies gradually develop a matrix imprint on the end of the container sleeve. If then a die with a large, normal, diameter, то алюминию легче найти свой путь наружу и образовать «гриб» («шляпу»).

Insufficient clamping of the container to the die

Insufficient clamping of the container to the matrix occurs due to a decrease in pressure in the cylinders for moving the container.

В начале прессования торец втулки контейнера надежно прижимается к зеркалу матрицы за счет совместного воздействия давления прижима и усилия торможения заготовки о стенку контейнера (рисунок 2).

ekstrusiya-alyuminiya-bolshaya-zagotovkaFigure 2 – Начало цикла прессования: длинная заготовка и значительное усилие торможения заготовки об стенку контейнера [1].

As pressing continues, the workpiece becomes shorter, and the braking force of the workpiece against the container wall decreases, пока не достигнет минимума с достижением длины заготовки толщины пресс-остатка (рисунок 3).

ekstrusiya-alyuminiya-grib-shlyapa-2Figure 3 – Конец цикла прессования: короткая заготовка и малое усилие торможения заготовки об стенку контейнера [1].

In this position, the sealing of the container sleeve with the matrix mirror is provided only due to the pressing pressure of the container by the container moving cylinders. Moreover, the remainder of the workpiece is in a more plastic state due to an increase in its temperature at the end of the pressing cycle, which also contributes to the extrusion of metal through the gap. В таких случаях до замены втулки контейнера образования «гриба» («шляпы») можно избежать путем временного увеличения толщины пресс-остатка.

Как избежать образования «гриба» («шляпы»)

Several preventive measures are taken to prevent the formation of a "mushroom hat", such as:

"Correct" die diameter, as it shown on the picture 4.

Follow, so that the end of the container sleeve is always clean.

Periodically check the value of the container closing pressure by the container movement cylinders.

ekstrusiya-alyuminiya-normalyy-matrichnyy-komplektFigure 4 – «Правильный» диаметр матрицы способствует предотвращению образования «гриба» («шляпы») [1].

Sources:
1. Saha P. Aluminum Extrusion Technology, AMS International, 2000.
2. Bello L. Die Corrections for Changing Flow Characteristics, Aluminum Extrusion Technology Seminar, 1977.