铝合金及型材的生产原理-挤压

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1、挤压挤压：就是对放在容器（挤压筒）中的锭坯一端施加压力，使之通过模孔以实现成形的一种压力加工方法。挤压机的主要部件及辅助机构：模座、供锭机构、挤压垫与压余分离及传送机构、坯锭热切断和热剥皮装置、制品牵引机构。挤压机的技术特征：挤压力、穿孔力、挤压杆的行程与速度、挤压筒的尺寸等。挤压机的额定能力（最大挤压力）等于工作缸的总面积与工作液体的额定比压的乘积。在铝及铝合金半成品中，挤压是主要的成型工艺之一，挤压产品占全部半成品的1/3，尤其是生产建筑型材。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

2、属与工具间存在着较大的外摩擦力，使变形很不均匀。（3）对生产许多高合金化的铝合金，可获得挤压效应。（挤压效应是指某些铝合金挤压制品与其它加工制品如轧制、拉伸和锻造等经相同的热处理后，前者的强度比后者高，而塑性比后者低。这一效应是挤压制品所特有的特征。）挤压的三个阶段：1.填充挤压阶段———充填、挤压上升。2.平流挤压阶段———金属流动平稳而不交错，挤压力随锭坯长度的减少而直线下降。3.紊流挤压阶段———锭坯外层金属及两个难变形区（靠近挤压垫及模子角落处的金属也向模孔流动，形成“挤压缩尾”。挤压力又开始上升，此时应结束挤压操作。）一、铝合金挤压成形

3、的几个主要变形参数计算1.挤压系数λ（挤压比）：金属变形量的大小λ=F筒/F制F筒、F制——分别为挤压筒和挤压制品的断面积。2.填充系数在生产中，把挤压筒断面积F筒与铸锭断面积之比K叫做填充系数或墩粗系数，即K=F筒/F锭一般取K=1.02-1.12要考虑铝棒加热的膨胀性，例：20度铝棒加热到520度，其直径是原来的1.0125倍，即直径增大1.25%。挤压管材时，K值过大，可能增加制品低倍组织和表面上的缺陷，铸锭的对中性差，影响管材的内表面质量和增大管材的壁厚差。挤压大截面型材时，K值可增至1.5-1.6，有利于提高制品的力学性能，特别是横向性

4、能。3.分流比把各分流孔的断面积与型材断面积之比叫做分流比KK=∑F分/∑F型∑F分为各分流孔的总断面积，mm2∑F型为型材的总断面积，mm2K值越大，越有利于金属流动与焊合，也可减小挤压力，生产空心型材时，K取10-30，生产管材时，取K=8-15。二、铝合金型材的挤压工艺参数的选择1.挤压系数的选择λ增大，铸锭长度缩短，废料增多；λ增大，挤压力也增加；λ过小，产品力学性能满足不了技术要求。一般要求λ≥8，当变形程度较大时（λ≥12），其组织和性能基本是均匀的，当λ≤6，其中心和周边上的组织仍然是不均匀的，且变形程度越小，这种不均匀性越大。2.

5、模孔个数对于形状、尺寸复杂的空心和高精度型材，最好采用单孔；对于尺寸、形状简单的型材和棒材可以采用多孔挤压，在选择模孔数目时要注意模子强度，避免模孔间距和模孔边缘间距过小。一般的实心型材和棒材可选用平面模；空心型材或悬臂太大的半空心型材选择平面分流组合模；硬合金采用桥式模，软合金采用平面分流模。3.挤压筒直径的选择选择时应保证模孔至模外缘以及模孔之间必须留有一定的距离，否则会造成不应的废品以及成层、波浪、弯曲、扭拧与长度不齐等缺陷。模孔距模筒缘和各模孔之间的最小距离挤压机/MN挤压筒直径/mm模直径/mm压型嘴出口径/mm孔-筒边最小距离/mm孔

6、-孔最小距离/mm总计/mm7.5958514814811011015152020505012130115148148110110151520205050202001702002001551552525242474744.几何废料尺寸的确定前端100-300mm，尾端500-800mm。主要是前端变形不足，常保留有部分铸造组织，尾端外表面易产生粗晶环。5.挤压温度6061、6063合金：450-520℃过烧温度℃铸锭加热温度最高挤压温度挤压筒加热挤压型材出口温度590（或591）≤560-580480-520400-460≤550挤压时的温度、速

7、度、变形程度是三个重要工艺参数。热加工的目的，是为了利用金属材料在高温下屈服应力下降这一现象能实现大的变形量。但如果锭坯原始温度和挤压速度引起制品出口温度非常接近该合金的固相温度时，则表面将产生裂纹、粗糙、质量变坏。当制品的组织、性能不合格时应首先从改变锭坯的加热温度和控制变形区的变形温度入手。在确定挤压温度时，应考虑以下一些因数：合金的塑性图与状态图，了解合金最佳塑性温度范围和相变情况，避免在多相和相变温度下变形。挤压过程温度条件的特点，影响温度条件变化的因素和调节方法。尽可能地降低变形抗力以减少挤压力和作用在工具上的载荷。保证挤压制品中的温度

8、分布均匀。保证最大的流出速度。保持温度不超过该合金的临界温度，以免塑性降低产生裂纹。保证挤压时金属不粘结工具，恶化制品表面质量。保证制品