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铝合金挤压成形技术简介

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:反向挤压时,空心挤压杆1及位于其端部的模子2进入不动的挤压筒3中,制品则可流入可动的挤压杆空腔中。铝合金挤压制品组织的不均匀性,在型、棒材中还经常出现两种特别的组织:粗晶环和有挤压效应的变形织构。热挤压的铝制品在热处理后其周边形成一周环状的晶粒粗大区域,称为粗晶环。粗晶环是铝合金挤压制品中的一种组织,其性能不均匀,它的形成与挤压时金属变形的不均匀有关。

铝合金挤压成形技术简介

1.铝材热挤压

(1)挤压方法 挤压方法的基本特点是:①具有有利于金属塑性变形的应力状态,即强烈的三向压缩应力状态。②变形金属与工具间存在着较大的外摩擦力,使变形很不均匀。③对许多高合金化的铝合金,可获得挤压效应。由于挤压具有以上特点,因而获得了广泛的应用。

根据金属相对挤压杆运动的特点,金属挤压方法主要有正向挤压法和反向挤压法,此外还有连续挤压法、横向挤压法、联合挤压法、液体金属挤压法和冲击挤压法等。

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图8-13 金属正向挤压示意图

1—挤压杆 2—挤压垫片 3—锭坯 4—挤压筒内衬 5—挤压筒 6—模子 7—模支承 8—制品

1)正向挤压法。金属流动的方向与挤压杆运动方向相同的挤压方法为正向挤压法。整个锭坯沿挤压筒内壁以挤压杆相同的运动方向和速度移动,通过模孔流出,如图8-13所示。在挤压筒与锭坯之间产生摩擦,一般需要用30%以上的挤压力来克服这一摩擦阻力,同时由于这摩擦力的存在造成了变形区内金属流动的不均匀[9]

正向挤压的优点很多,灵活性大,可用此法生产各种挤压制品,在设备结构、工具装配和生产操作等方面也都较其他挤压方法简单,因此目前绝大多数型、棒和管材都采用正向挤压法生产。但是由于正向挤压金属流动不均匀,增加了制品组织和性能的不均匀性,故废品率较高。

2)反向挤压法。金属流动方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法为反向挤压法。在挤压过程中,金属流动时锭坯在挤压筒中不移动,也就是锭坯在挤压筒内与挤压筒之间基本上没有相对滑动,故它们之间产生的摩擦力很小,且只集中在模子附近。因此,反挤压时,挤压力要比正挤压小30%~40%。同时,金属流动也比较均匀,制品的组织性能也均匀。挤压残余(压余)可以少留,成品率高。

挤压杆为可动的反向挤压过程如图8-14所示。反向挤压时,空心挤压杆1及位于其端部的模子2进入不动的挤压筒3中,制品则可流入可动的挤压杆空腔中。反向挤压亦可采用挤压筒可动与空心挤压杆不动(见图8-15),同样,锭坯在挤压筒中也不移动。生产中反向挤压多半采用后一种形式,因为采用可动的挤压杆将使挤压机结构复杂化。

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图8-14 挤压杆为可动的反向挤压过程

1—空心挤压杆 2—模子 3—挤压筒

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图8-15 挤压杆不动的反向挤压过程

反向挤压有利于使用大直径的长坯锭和低温快速挤压,但是由于模子固定较复杂,操作困难,挤压机生产效率低,因此生产中应用还较少。但近年来随着生产技术的进步和设备结构的改进,反向挤压法又有所改进。

(2)挤压制品的组织和性能

1)挤压制品的组织特点。挤压制品的组织特点与挤压方法和挤压条件有很大关系。与其他加工方法相比,挤压制品组织无论在断面上还是在长度方向上都很不均匀。

对于铝合金生产中广泛采用的不带润滑的正向挤压来说,其不均匀变形的一般变化特点是从挤压制品的前端向尾端、从断面的中心向边部逐渐增大。在挤压制品的前端,由于变形程度较小,其内外层组织不均匀,力学性能也比其他部分低;在挤压制品的中段,当变形程度较大时(挤压系数λ=10~12),其组织和性能基本上是均匀的,但变形程度较小时(λ=6~10),其中心和周边上的组织仍然是不均匀的;在挤压制品尾端,由于金属在挤压末期出现紊流现象,形成了组织特征上有明显差别的挤压缩尾。

铝合金挤压制品组织的不均匀性,在型、棒材中还经常出现两种特别的组织:粗晶环和有挤压效应的变形织构。

2)粗晶环。热挤压的铝制品在热处理后其周边形成一周环状的晶粒粗大区域,称为粗晶环。粗晶环是铝合金挤压制品中的一种组织,其性能不均匀,它的形成与挤压时金属变形的不均匀有关。

①粗晶环的形状与分布。挤压制品中粗晶环的形状、分布与挤压方法和挤压条件有关。

在不带润滑挤压筒的正向挤压情况下粗晶环较深、较长,在带润滑挤压和冷挤压时,由于变形均匀,粗晶环浅而短;反向挤压时金属变形很均匀,所以形成的粗晶环很浅、很短,甚至消失。

单孔模挤压棒材时粗晶环为圆环状,多孔模挤压时的粗晶环为月牙形。粗晶环沿长度方向的分布如图8-16所示。从头至尾逐渐增大,好像一根内径带有锥度的圆管。

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图8-16 粗晶环沿制品长度的变化

②工艺条件对粗晶环的影响:

a.铸锭均匀化的影响:铸锭均匀化对粗晶环的形成有很大的影响。对许多合金进行均匀化处理往往可以促使粗晶环加深、加长,而且均匀化温度越高,影响越大。

b.挤压温度的影响:金属和挤压筒的温度对粗晶环的形成也有明显的影响。实践证明,挤压温度低,使金属处于相变温度以下(即两相区)时易形成粗晶环。对需要严格控制粗晶环深度的制品,挤压温度控制在单相区内,即进行高温挤压,常可减小甚至消除粗晶环。

c.淬火加热温度和保温时间的影响:淬火加热温度和保温时间对许多合金的粗晶环形成影响较大,一般是加热温度越高,保温时间越长,形成的粗晶环越深,且其晶粒度越大。

d.合金元素及杂质的影响:铝合金中,2A50、2A02、2A11、2A12、6A02和7A04等合金最容易形成粗晶环。合金中主要元素对粗晶环形成的影响随合金系的不同而不同。许多合金系(如硬铝、超硬铝)中,添加Mn、Ti、Zr和Cr等元素能减少粗晶环的深度,这是由于这些元素的加入可以提高合金再结晶温度,阻碍再结晶的进行。对许多合金(如纯铝、Al-Cu、Al-Mn、Al-Si系)来说,Fe、Si杂质含量越多,粗晶区晶粒越大。

e.二次挤压的影响:由于二次挤压破坏了一次挤压时比较强烈的变形结构,结果使二次再结晶不能进行,因而可以消除粗晶环。

3)挤压效应。对于某些铝合金,如2A11、2A12、2A50、6A02和7A04等的挤压品,经过淬火和时效,比用其他压力加工方法(如轧制、拉深、锻造等)得到的制品,在强度上有所提高,塑性上却降低了,这种现象称为挤压效应。只有含Mn、Cr、Zr和Ti的铝合金才有挤压效应。

挤压效应的特征是存在变形组织。铝合金有挤压效应主要有以下两个原因:

①由于挤压时,制品内形成较强的织构,对面心立方晶格的铝合金来说是<111>晶面结构,即<111>方向和挤压制品轴线趋近。由于<111>方向是强度最高的方向,所以使得制品的纵向抗拉强度提高。

②由于存在Mn等元素,提高了再结晶温度(即抑制再结晶)。在挤压之后的加热过程中不发生再结晶,析出MnAl6弥散点,而且使<111>织构保留在淬火和时效后的制品内。

对于其他加工方法来说,由于制品内没有像挤压品那样的织构,因此即使合金内含有Mn等元素,也不会发生类似挤压效应的现象。

研究挤压效应对铝合金制品的挤压工艺规程和提高挤压制品强度具有重大意义,在生产中合理地控制挤压条件和合金的化学成分能获得高强度的产品。但是由于提高了强度,往往使合金的伸长率显著降低而达不到技术要求,因此有的情况下应设法控制挤压效应。

控制挤压效应的措施如下:

①提高合金均匀化温度、延长均匀化时间和提高淬火前的加热温度,使MnAl6弥散质点充分聚集成长和充分进行再结晶。

②采用特殊的挤压规程,即提高挤压速度或降低挤压温度以增加物理变形程度,促进固溶体分解和充分进行再结晶。

③采用二次挤压或在挤压后淬火前施以适当的冷变形。

一些影响粗晶环的工艺因素,对挤压效应也同样有影响,因此对各种因素的影响应做具体分析。

(3)挤压工艺

1)锭坯尺寸的选择。锭坯的尺寸(直径和长度)越大,则制品越长,切头尾的损失和挤压机的辅助时间所占比例越小。为了获得最小挤压力,较合理的方法是增加锭坯的长度。但过分增加锭坯的长度可能会使挤压后期金属显著冷却,导致制品的组织和性能很不均匀,甚至还会由于金属的冷却出现挤不动的情况。因此选择的锭坯尺寸是否合理直接影响到挤压制品的质量和生产过程的技术指标。

①挤压系数。挤压时的变形程度一般用挤压系数λ表示(挤压系数也称延伸系数或挤压比)。

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式中FM——挤压筒的断面面积(mm2);

FP——挤压制品的总面积(mm2)。

为了满足组织和力学性能的要求,一般λ≥8。型材的λ=10~45,棒、带材的λ=10~25,二次挤压用锭坯的λ可不限制。

②锭坯直径。根据选用的合理挤压系数即可初步确定锭坯断面尺寸:FM=λFP。一般挤压中,锭坯的直径为挤压筒直径的0.87~0.95。

锭坯的直径一般应在满足制品断面力学性能要求和均匀性的前提下尽可能采用小的挤压系数来确定。但是对挤压断面复杂或外接圆大的型材,要考虑模孔的轮廓不能太靠近挤压筒壁,以免在制品上出现分层。在多模孔挤压时,除上述条件外还应考虑孔与孔之间的距离,以保证模子的强度。

③锭坯长度。圆断面锭坯的长度可用下式确定:

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式中Ld——锭坯长度(mm);

L1——成品长度(mm);

l1——长度裕量(mm);

m——成品倍数(根数);

l2——切头尾长度(mm);

n——模孔数;

Ly——压余厚度(mm);

Fd——锭坯断面积(mm2);

F1——成品断面积(mm2);

λc——填充挤压系数。

2)挤压工艺参数的确定。热挤压工艺参数主要是温度和速度。参数选择的是否正确,对挤压制品的组织、性能以及技术指标都有很大的影响。

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图8-17 不同温度下铝挤压制品的力学性能

①挤压温度范围。挤压时合理的温度范围,应当是使材料具有最好的塑性,较低的变形抗力以及保证制品能获得均匀良好的组织结构和力学性能。图8-17所示为在不同温度下铝挤压制品的力学性能[9]。由图可见,随着挤压温度的升高,硬度下降(相应抗拉强度也下降),伸长率增高。当达到500℃以上时,伸长率开始下降,这是由于晶粒过分长大之故。

铝及铝合金根据单向拉伸塑性变化情况,可以分为两类:

软合金——如纯铝、3A21、5A02等;

硬合金——如2A11、2A12、7A04等。

软合金,如3A21的热变形温度范围较宽(见图8-18a),可在300~500℃进行挤压;硬合金,如2A12的变形温度范围较窄(见图8-18b),一般在350~450℃进行挤压。

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图8-18 铝合金塑性图

a)3A21合金 b)2A12合金

在考虑挤压温度范围时还应注意以下几个问题:

a.生产7A04及2A12合金型材,当挤压比很大时,为了减少挤压力,应提高挤压温度。

b.采用润滑剂挤压或反向挤压时,可以降低挤压温度。

c.采用舌形模挤压时,为了提高合金的焊合能力,保证焊缝质量,应该提高挤压温度。

d.在设备允许的条件下,锭坯的合理加热方法是使锭坯的温度形成梯度,即靠近挤压模子一端的温度最高,远离挤压模子一段的温度最低,以保证制品组织性能的均匀性。

e.挤压管材时温度略高于型材。(www.xing528.com)

铝及铝合金型、棒材的挤压温度见表8-6,锭坯允许的最高加热温度见表8-7。

表8-6 铝及铝合金型、棒材的挤压温度

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表8-7 铸锭允许的最高加热温度

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注:当铸锭加热温度达到允许最高加热温度时,应将铸锭冷却到规定的挤压温度后方可挤压。

②挤压速度的确定。挤压速度与制品的组织、性能之间的关系,主要是通过影响金属的热平衡来体现的。挤压速度低,金属热量逸散得多,造成挤压制品内部出现加工组织;挤压速度高,热量来不及逸散,有可能形成绝热挤压过程,使金属温度不断升高。一般情况下,挤压速度越高,温升就越大。

一般在确定铝合金挤压速度时,应考虑以下情况:

a.合金的挤压速度可按下面顺序渐增:5A06、7A04、2A12、2A14、5A05、2A50、5A03、6A02、6A51、5A02、6063、3A21、1070~1200,但其临界挤压速度受锭坯质量和挤压规程的限制。

b.挤压温度越高,挤压速度越低。挤压时的流出速度与锭坯加热温度的关系见表8-8。

c.挤压筒尺寸、制品尺寸及挤压系数的增加均会降低挤压速度。

d.多孔挤压比单孔挤压速度低。

e.采用润滑、反向挤压可提高挤压速度。

表8-8 挤压铝合金棒时流出速度与锭坯加热温度的关系

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③挤压过程中的温度、速度控制。热挤压温度和速度之间有着紧密的联系。在挤压温度高而挤压速度快的情况下,不均匀流动严重,附加应力大,制品容易出现裂纹,尤其是塑性较差的合金,对挤压速度特别敏感。高温塑性好的金属,挤压速度大时虽不出现裂纹,但往往因为流出速度很大而出现漏斗状缩尾,降低了成品率。因此在挤压温度高时,需要适当地控制挤压速度;挤压温度低时,可以提高挤压速度。例如冷挤压金属流动较均匀,可以几倍甚至几十倍的提高挤压速度。对温度、速度敏感的合金(例如硬铝)可采取以下几种温度、速度控制技术。

a.锭坯梯温加热。使锭坯在长度上或断面上的加热温度有一梯度,最常采用的是沿长度上的梯温加热。合理的梯温加热制度可以在长度上获得组织和力学性能比较均一的制品。

b.控制工具温度。采用挤压筒和模子水冷的方法将变形区中的变形热和摩擦热通过工具逸散掉。根据实验,用水冷模具挤压硬铝时可使金属流出速度提高20%~30%。但是由于结构上和技术上的困难以及对减少热效应并不显著等原因,水冷模具没有获得实际应用。目前,采用的是冷却挤压筒内衬端部,即冷却在挤压过程中发热量最大的变形区部位,或冷却模支承。

c.调整挤压速度。通过调整挤压速度控制变形区内金属的温度。在挤压硬铝时,过去常采用的方法就是在挤压后期调整节流阀,降低挤压速度,以免因变形区温升过高而使制品出现裂纹。这种方法的主要缺点是挤压周期延长,生产率降低。也可以采用低温加热或不加热的锭坯配合高挤压速度的方法,例如目前发展的铝合金温挤压与冷挤压技术即属此类,但是采用这种方法在开始挤压阶段必须施加较大的挤压力。

(4)挤压机 按照挤压机的总体结构形式一般分为卧式挤压机与立式挤压机两大类。目前,用于铝及其合金型、棒、带材的挤压机主要是卧式的。按其驱动方式不同,又可分为油压机和水压机。根据挤压机的用途与结构的不同,卧式挤压机又分为棒型挤压机和管棒挤压机,或称之为单动式与复动式挤压机,两者之间区别是前者没有独立的穿孔系统。卧式挤压机按其挤压方法又可分成正向挤压机、反向挤压机和联合挤压机(即在此种设备上可以实现正向挤压或反向挤压)三种类型。正向挤压机与反向挤压机在基本结构上没有原则上的差别。

国产铝合金管、棒挤压机主要技术参数可参考有关手册。

目前我国铝材挤压机的数量已步入世界前列,但装机水平仍很落后,工业发达国家98%的挤压机的挤压力超过15MN,而我国80%的挤压机的挤压力在15MN以下。可以预见,在今后十多年内,我国现有的大多数小型挤压机将被淘汰,大中型挤压机将被逐步改造而达到或接近国际装机水平。现代化高水平挤压机将装有以下装置:计算机辅助挤压系统(以使在等温挤压期间锭坯都处于最大挤压力作用下,尽可能地缩短挤压时间,提高铝材产量);超精细的液压油过滤器,并有连续测液压油质量与温度的仪器;各项工艺参数显示与监控电子系统;管理信息与诊断系统(显示各项工艺参数与生产情况的种种信息,对设备故障及时发出警告与显示信号,指导维护与检修,从而最大限度地缩短停机时间,使挤压机工作达到最优化)。

(5)热挤压举例——铝合金建筑型材的生产 铝合金建筑型材主要采用Al- Mg-Si系合金的两种典型材料6061和6063,尤其以6063合金用得最多,因为其生产工艺比较简单,合金的综合性能较好。

1)6063合金的主要特点及其成分控制。6063属于低合金的Al-Mg-Si系高塑性合金,具有如下主要优点:①热处理后具有中等强度,冲击韧度高,对缺口不敏感。②有很好的热塑性,可以高速挤压成各种断面复杂的薄壁中空型材,淬火温度范围宽,淬火敏感性小,薄壁型材可以在挤压机台上直接风冷淬火。③焊接性能好,可以气焊、电弧焊电阻焊及钎焊,耐蚀性优良,无应力腐蚀开裂倾向。④易阳极氧化着色。缺点是有停放效应,淬火后如在室温下停放一段时间,会影响时效后合金的强度。

合金中主要元素的作用:镁和硅为主要强化元素,形成强化相Mg2Si,合金中的Mg2Si的质量分数为0.8%左右,w(Mg)/w(Si)=1.73。若镁过剩,Mg2Si在合金中的溶解度会显著降低而使强度下降;若硅过剩,能使强度提高,但会降低合金的耐蚀性及阳极氧化膜的光泽。锰和铬可提高合金的耐蚀性,减少“停放效应”。钛可细化铸造组织和焊缝组织,减少热裂倾向,提高伸长率。铜能提高强度,但含量高时会降低耐蚀性,由于6063主要用于建筑装饰,铜应作为杂质控制。铁会损害阳极氧化膜色泽,含量偏高时氧化后出现麻点。锌在允许范围内对合金性能无明显影响。

2)生产工艺。6063铝合金建筑型材典型的生产工艺流程如图8-19所示。

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图8-19 铝合金建筑型材生产工艺流程

①熔炼和铸锭。熔炼温度:720~760℃,铸造温度:710~730℃。

熔体铸造前进行精炼、炉前分析、测控成分及含气量,经玻璃纤维布和泡沫陶瓷片过滤[10]。铸造好的锭坯应进行外观检查、超声波检验及低倍和晶粒度分析等,其标准参阅YS/T 67—2005《变形铝及铝合金圆铸锭》。

②均匀化处理。均匀化处理工艺参数:加热温度为560℃±10℃,保温4~6h,出炉后强制冷却,冷却速度控制在100~200℃/min。

强制冷却能使Mg2Si相固溶在基体内,能改善挤压制品的性能,见表8-9。

表8-9 铸锭均热冷却方式对6063合金挤压制品性能的影响

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均热在带有空气循环系统的炉子内进行,能保证温度均匀。有些挤压加热炉为箱式电阻炉,可把均热和挤压加热合二为一,进口定温高,出口将温度降至挤压温度。

③挤压及淬火。

挤压温度:450~480℃,用分流组合模时采用上限温度,用平模时采用下限温度。

挤压速度:实心型材为20~60m/min,空心型材为9~20m/min。

挤压系数:30~150为宜,30~70最佳。

锭坯在挤压过程中由于高速变形而产生热量,它因合金牌号、锭坯规格、制品尺寸和形状以及挤压速度等不同而异。挤压变形热引起型材温升,必须掌握温升规律,控制工艺参数,使制品出模孔时的温度不超过最佳淬火温度范围。

淬火是使模子出口处的型材快速冷却到室温,将在淬火温度下固溶于基体金属中的强化相Mg2Si保留在基体内。所需要的冷却速度与合金中强化相Mg2 Si的质量分数成正比,Mg2Si质量分数高的合金,淬火敏感性强。如Mg2 Si质量分数为0.8%的6063合金,从454℃到204℃的范围内,冷却速度至少为38℃/min;而Mg2Si质量分数为1.4%的6061合金,在上述冷却温度范围内的冷却速度应不小于650℃/min。因此,6063合金的淬火敏感性较低,可以实现风冷淬火,而6061合金则必须采用水冷淬火。

④拉伸矫直和时效处理。对挤压时发生扭曲的制品可进行拉伸矫直,6063合金型材的拉伸量为0.5%~1.5%。

Al-Mg-Si系合金经自然时效或人工时效都可强化,但自然时效过程很慢,强度的提高需10~15天才能完成,而且强化效果比人工时效低30%~50%。6063合金的人工时效制度为200℃±5℃,2.5h。

为了获得较高的力学性能,淬火后的半成品应在1h内进行人工时效。如果淬火与人工时效间隔超过20h,产品的抗拉强度会降低30~50MPa,屈服强度会降低50~70MPa。停留时间越长,时效强化的效果降低得越多。为了消除在室温下停放时间对人工时效强化效果的影响,可以先将淬火后的6063合金半成品在150~160℃进行10~20min的短时人工时效。

3)铝合金型材典型缺陷及产生原因:

①气泡与起皮。由于挤压筒内径磨损超差,挤压垫与筒间隙过大;挤压筒和挤压垫粘有油污水分等;锭坯表面有气孔、砂眼、油污且锭坯表面过于粗糙;挤压筒温度和锭坯温度过高,填充过快;挤压时模具抹油等原因引起。

②型材弯曲扭拧。由于模孔设计不合理,挤压速度过快,模孔润滑不适当,导路不合适或未安装导路等原因引起。

③挤压裂纹。由于挤压锭坯温度过高,挤压速度太快;锭坯均匀化处理不好;模具设计不合理,以致中心与边缘流速差过大等原因引起。

④尺寸不合格。由于模具设计错误或制造缺陷;修模不当;挤压时锭坯温升过高,挤压速度变化太大;锭坯长度计算不准确而不够定尺长度等原因引起。

⑤划痕与凸棱。由于模具工作带有缺陷或有棱;模具空刀有尖棱、不光滑;工作台面有异物、不清洁;锭坯中硬性夹杂物堵模孔等原因引起。

⑥麻点或麻面。由于筒和锭坯温度太高,挤压速度过快或不均匀;模具工作带粘有金属、不光洁;模具工作带硬度不够或工作带太宽;锭坯过长等原因引起。

⑦缩尾。由于挤压残料留得太短,挤压垫片涂油或不干净,锭坯表面不清洁,制品切尾长度不够,挤压终了时突然提高挤压速度等原因引起。

⑧挤压横纹。由于模具设计不合理,相同部位的工作带不等长;挤压速度控制不当;挤压机运行不平稳等原因引起。

⑨性能不合格。由于挤压温度过低,型材达不到淬火温度;人工时效制度不合适;仪表失控、炉温过高或过低;锭坯组织不均匀,冷却风量不足等原因引起。

2.铝合金冷挤压

冷挤压也是一种应用很久的压力加工方法,但真正用于加工铝合金材料的冷挤压技术仅在20世纪60年代前后才开始发展。

冷挤压是一种少(或无)切屑的先进工艺,能获得理想的表面质量(表面粗糙度Ra可达1.6)及尺寸精度,同时能提高零件的力学性能和节省原材料(成品率可达85%左右),生产周期短,通常挤压后便是成品,减少很多繁复的中间工序。

利用冷挤压不仅能加工如纯铝、5A02、3A21、6A02等强度、硬度较低的软合金,而且还能加工高强度的铝合金,如Al-Cu-Mg-Mn、Al-Zn-Mg-Cu系合金。

冷挤压技术进展缓慢的关键问题是:

1)必须改进润滑条件,选择理想的润滑剂。

2)研究开发冷挤压用的高强度模具钢。

3)冷挤压用毛坯的内、外表面质量、尺寸与模具的尺寸、表面质量均要求较高,否则将影响制品的质量。

4)冷挤压设备需具有高度的机械化、自动化。

5)冷挤压铝制品没有挤压效应。

上述这些问题仍处于研究和不断完善中,故冷挤压生产的产品种类受到一定的限制。

(1)冷挤压毛坯的准备

1)坯料的软化热处理。为了消除毛坯材料的内应力,降低冷挤压变形抗力和提高塑性,在挤压前需对毛坯进行均匀化处理或软化退火处理,如5A02材料冷挤压前采用380~400℃加热,保温5h后随炉冷却。

2)坯料的表面处理。表面处理是冷挤压工艺较为关键的因素,它对工件的表面质量及模具寿命都有很大的影响,若坯料表面没有处理或处理不当,挤压件都将会出现环状裂纹且容易挤伤模具。表面处理工艺如下:

汽油洗→洗衣粉水洗→70~80℃热水洗→50~70℃NaOH溶液洗→70~80℃热水洗→冷水洗→自然干燥。

经过以上表面处理,坯料表面形成了一种多孔、致密的粘附在坯料表面的润滑支承层,再经适当的润滑处理,可以保证冷挤件与模具间处于良好的润滑状态。

3)冷挤压坯料的表面质量和尺寸要求。冷挤压用的坯料表面质量好坏,直接影响到成品的表面质量。因此,毛坯表面应精车或镗孔,内表面粗糙度Ra最好低于3.2。管坯的尺寸要求为:

管坯的外径比挤压筒衬套内径小0.2~0.3mm;管坯内径比挤压件大0.1~0.8mm(纯铝取上限、硬合金取下限);管坯的壁厚差不超过0.5mm。

(2)坯料的润滑处理 坯料的润滑是冷挤压的一个重要技术问题。往往由于润滑剂不合适或润滑不当得不到优质的制品表面。坯料表面润滑剂涂敷过多或润滑膜过厚,制品表面会产生横向沟纹或粗糙,尤其内表面更易出现这种缺陷;若挤压件上润滑不足或润滑油太稀且挤压速度缓慢时,制品会出现纵向划痕和擦伤。冷挤压润滑剂及其成分配比可参考有关手册。

(3)冷挤压制品的力学性能 冷挤压并经热处理后某些铝合金型、棒材的力学性能见表8-10。

表8-10 冷挤压铝合金型、棒材的力学性能

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关于冷挤压设备,常用的典型压力机有机械压力机和液压机两种类型。

机械压力机包括曲轴压力机、肘杆压力机、顶锻压力机等,而液压机有水压机和油压机。

目前,用于冷挤压的压力机尚无标准化。

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