铝合金成型方法.doc

变形铝及铝合金的挤压生产 第一节：挤压方法 挤压成形是对在挤压筒内的金属锭坯施加外力，使之从设定的模孔中流出，从而获得所需要的形状和尺寸的产品，这样一种塑性加工方法称挤压。（图1-1） 图1-1 金属挤压原理示意图 1.挤压轴 2.挤压垫片 3.挤压筒 4.锭坯 5.挤压模 6.挤压制品 从200多年前，英国人S.Braman设计出世界上第一台机械式铝挤压机开始,经历了一百多年的发展,这中间产生了水压机、油压机。特别是近40多年来铝挤压工业和技术获得了飞速发展，出现了润滑挤压，复合坯料挤压，在线淬火挤压，反向挤压，变断面挤压，组合模挤压，固定垫片挤压，Conform连续挤压，扁挤压筒挤压…… 带穿孔 带穿孔 不带穿孔 正向挤压法 不带穿孔 (见图1-2) (见图1-2) 带穿孔最基本分类： 反向挤压法 带穿孔 不带穿孔 侧向挤压法 不带穿孔 图1-2 铝挤压最基本方法 a. 正向挤压法 b.型、棒材反向挤压法 c.管材正向挤压法 d.管材反向挤压法 第二节：铝合金挤压技术的发展现状 设备： 据资料介绍，世界各国已装备不同类别、结构、用途、压力的挤压机6000台以上。（其中美国600多台，日本400多台，法国200多台，俄罗斯400多台，中国2800多台，其他国家1400多台），绝大部分为15—25MN的中小型挤压机。 目前，世界上已正式投产使用的80MN以上的大型挤压机20台以上，拥有的国家是美国、俄罗斯、中国、日本和西欧。最大的是美国雷诺公司的270MN挤压机。（全机自动控制）,主机、辅机均用PLC系统。 工具：大型优质圆、扁挤压筒与特种模具技术 如固定挤压垫片、舌型模、平面分流组合模、叉架模、前室模、导流模、宽展模、可卸模、水冷模等。 挤压工艺不断改进和完善 舌型模挤压、平面组合模挤压、变断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压，精密气、水（雾）冷却在线淬火挤压，高效反向挤压，等温挤压技术……扩大了铝材的品种，提高了挤压速度和生产效率，产品质量…… 铝挤压材的产品结构有了很大的改进 目前，全世界铝合金挤压材的年产量已超过1000万吨，民用铝型材应用大增，军用挤压材一年产量占挤压材产量的比例已下降到5%以下。铝合金型材发展最快，其产量约占整个挤压材的80%左右。由于铝挤压材正向大型化、扁宽化、整体化方向发展，大型材的比重日益上升，已达整个型材产量的10%左右。 我国的铝合金挤压生产也有了很大发展，已建立起完整的大、中、小配套的挤压工业体系。据初步统计，2003年我国铝合金型材产量为220万吨以上，占铝材总产量的55%以上，品种已超过8000种，壁板的最大宽度为800MM左右，型材的最大断面积达400㎝2，长度达10-20m，同时可用宽展法挤压宽度为680mm的16孔空心壁板型材和938mm大型特种型材。目前，我们生产的棒材最大外径可达Ф620mm，管材尺寸可达φ620×15 mm。 第三节：挤压成形的优缺点 优点：①提高金属的变形能力。金属在挤压变形区中处于强烈的三向压缩应力状态，可以充分发挥其塑性，获得大变形量。②制品综合质量高。挤压变形可以改善金属材料的组织、性能，特别是具有挤压效应的铝合金，可以获得较高的纵向（挤压方向）力学性能。③产品范围广。不仅可生产形状简单的管、棒、带材产品，还可以生产断面形状非常复杂的实心和空心型材，以及阶段变断面和逐渐变断面型材。④生产灵活性大。可以在同一台设备上通过换工模具生产多品种产品。操作简单，效率高，适于多品种，多规模、小批量材料生产。⑤工艺流程简单。 缺点：①制品组织性能不均匀。由于挤压时金属的流动不均匀（无润滑正向挤压时尤为严重），使制品存在表层与中心，头部与尾部组织性能不均匀现象，特别是6A02、2A50、2A10、2A12等合金挤压制品，在热处理后形成粗晶环。②挤压工模具工作条件恶劣，工模具耗损大（据某厂统计，占总成本的15%以上）。③生产效率相对较低，常规的多种挤压法不能实现连续生产。④与其它成形法相比，几何废料损失较大。（切头、尾、留残料……）几何废料可达铸锭重量的10%—20%。 第四节：铝合金正向挤压的基本变形条件和特点 挤压时的金属的应力应变状态 图示4-1为单孔平模挤压圆棒材的外力、应力和变形状态。挤压金属所受外力有：挤压轴的正向压力P；挤压筒壁和模孔壁的作用力P′；在金属与垫片，挤压筒及模孔接触面上的摩擦力T，其作用方向与金属的流动方向相反。 图4-1 挤压时的外力、应力和应变状态 挤压筒 2-挤压垫片 3-填充挤压前垫片的原始位置 4-模子 P-挤压力 Ⅰ-填充挤压阶段 Ⅱ-平流阶段 Ⅲ-紊流阶段 这些外力的作用就决定了挤压时的基本应力状态是三向压应力状态。