鋁合金擠壓工藝（課堂PPT）

1、1鋁合金擠壓鋁合金擠壓2主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、前言一、前言二、鋁合金的應(yīng)用案例二、鋁合金的應(yīng)用案例三、鋁合金的加工分類三、鋁合金的加工分類四、鋁合金擠壓技術(shù)四、鋁合金擠壓技術(shù)五、鋁合金制造商五、鋁合金制造商鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用3一、前言一、前言 資料表明，汽車質(zhì)量每減輕1%，燃油消耗下降0.6%1.0%，隨著油價(jià)的上漲，車身輕量化將成為眾多廠家追逐的目標(biāo)，促使車身輕量化的技術(shù)將會(huì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；鋼板約占轎車材料的75%，車身質(zhì)量約占整車質(zhì)量的25%30%，減輕鋼板的質(zhì)量就可以降低整車質(zhì)量、也就是意味著降低燃油消耗 ，也就是“車身輕量化”。 汽車輕量化的要求推動(dòng)了鋁合金和鎂合金等輕金屬的應(yīng)

2、用；與普通鋼板制作車身相比，用鋁制造車身不但減輕了一半以上的質(zhì)量，抗腐蝕性及可回收性也更優(yōu)于普通鋼板，而且可以提高安全性能，研究發(fā)現(xiàn)，單位重量的鋁在碰撞中吸收能量是鋼的2倍。 鋼鋁混合車身（多材料混合）將是汽車車身輕量化的發(fā)展趨勢，鋁的應(yīng)用多替代軟鋼，全鋁車身是將豪華車輕量化車身的發(fā)展趨勢； 30 80萬的乘用車車身用材趨勢為多種材料混合，部分C級(jí)豪華車會(huì)用全鋁車身，以及部分覆蓋件、前后保橫梁、輪罩、儀表盤支架，80萬以上豪華車發(fā)展趨勢為全鋁車身。 推廣鋁、鎂合金應(yīng)用有助于提高汽車品質(zhì)，特別是提升我國自主品牌汽車在國際上的競爭力。鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用4鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用防撞梁和吸能盒

3、的應(yīng)用二、應(yīng)用案例二、應(yīng)用案例5二、應(yīng)用案例二、應(yīng)用案例新路虎攬勝應(yīng)用的鎂合金前端模塊鎂合金座椅骨架鋁合金防撞梁與吸能盒、腳踏板、天窗滑軌、頂棚行李支架等鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用6 全鋁車身 奧迪A8是大型豪華轎車，但它的車身結(jié)構(gòu)重量僅有218kg，奧迪A8鋁合金框架支撐著全鋁合金車身的創(chuàng)新技術(shù)被稱為ASF（Audi Space Frame）即奧迪空間框架技術(shù)，ASF車身結(jié)構(gòu)有擠壓的鋁部件及壓鑄件組成，該架構(gòu)支撐鋁板元件；目前在市場上銷售的Audi A8、TT等車型，都使用了ASF，奧迪A8車身結(jié)構(gòu)重量僅為218kg，TT Coupe跑車車身結(jié)構(gòu)重量僅有206kg。二、應(yīng)用案例二、應(yīng)用案例鋁合

4、金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用7二、應(yīng)用案例二、應(yīng)用案例鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用8三、鋁合金的加工方式三、鋁合金的加工方式目前，鋁合金的加工方式有：軋制、鍛造、擠壓、沖壓、鑄造下面主要講解一下擠壓成型下面主要講解一下擠壓成型鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用9四、擠壓成型四、擠壓成型定義定義 擠壓成型（擠壓成型（Press Forming）是對(duì)放在模具）是對(duì)放在模具型腔（或擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加強(qiáng)大的壓型腔（或擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加強(qiáng)大的壓力，迫使金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓力，迫使金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模的?？字袛D出，從而獲得所需斷面形狀、尺模的?？字袛D出，從而獲得所需斷面形狀、尺寸并具有一定

5、力學(xué)性能的零件或半成品的塑性寸并具有一定力學(xué)性能的零件或半成品的塑性加工方法。加工方法。鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用101.擠壓加工的工藝特點(diǎn)擠壓加工的工藝特點(diǎn)歸納起來，擠壓成型有下列特點(diǎn)：1.1）在擠壓過程中，被擠壓金屬在變形區(qū)能獲得比軋制鍛造更為強(qiáng)烈和均勻的三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)，這就可以充分發(fā)揮被加工金屬本身的塑性；1.2）擠壓法不但可以生產(chǎn)截面形狀簡單的棒、管、型、線產(chǎn)品，還可以生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的型材和管材；1.3）擠壓加工靈活性大，只需更換模具等擠壓工具，即可在一臺(tái)設(shè)備上生產(chǎn)形狀、規(guī)格和品種不同的制品，更換擠壓模具的操作簡便快捷、省時(shí)、高效；1.4）擠壓制品的精度高，制品表面質(zhì)量好，還提高了金

6、屬材料的利用率和成品率；1.5）擠壓過程對(duì)金屬的力學(xué)性能也有良好的影響；1.6）工藝流程短，生產(chǎn)方便，一次擠壓即可獲得比熱模鍛或成型軋制等方法面積更大的整體結(jié)構(gòu)件，設(shè)備投資少、模具費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)效益高；1.7）輕金屬及輕合金具有良好的擠壓特性，特別適合于擠壓加工，如鋁及鋁合金，可以通過多種擠壓工藝和多種模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工；1.8）只限于等截面的。四、擠壓成型四、擠壓成型鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用112.擠壓生產(chǎn)線設(shè)備擠壓生產(chǎn)線設(shè)備四、擠壓成型四、擠壓成型鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用123.擠壓生產(chǎn)線流程圖擠壓生產(chǎn)線流程圖四、擠壓成型四、擠壓成型鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用134.擠壓成型的原理示意圖擠壓成型

7、的原理示意圖四、擠壓成型四、擠壓成型鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用14鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型按金屬塑變流動(dòng)方向，擠壓可以分為以下幾類：正擠壓：生產(chǎn)時(shí)，金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同；反擠壓：生產(chǎn)時(shí)，金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反：復(fù)合擠壓：生產(chǎn)時(shí)，坯料一部分金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同，另一部分金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反；徑向擠壓：生產(chǎn)時(shí)，金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向成90角5.擠壓成型的分類擠壓成型的分類15鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓成型工具擠壓成型工具 擠壓工具分為基本工具和模具； 模具包括模子、穿針孔等直接參與金屬變形且消耗比較大的工

8、具，模具是最重要的擠壓工具，模具是金屬加工的基礎(chǔ)，模具的設(shè)計(jì)和制造是金屬壓力加工的核心，模具的質(zhì)量和使用壽命是評(píng)價(jià)某擠壓方法經(jīng)濟(jì)可行的決定性因素； 基本工具是由擠壓筒、擠壓墊、擠壓軸、針支撐、支撐環(huán)、壓型嘴和模架組成； 在現(xiàn)代大生產(chǎn)中，基本擠壓工具和模具對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠壓過程有著十分重要的意義； 采用模具加工成型金屬構(gòu)件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、材料省、成本低以及規(guī)格靈活多變等特點(diǎn)，近幾年來，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用； 工業(yè)產(chǎn)品及零部件，有70%以上都是用模具加工出來的，故，產(chǎn)品與模具是密不可分的，“沒有模具就沒有產(chǎn)品”； 下面就介紹一下擠壓模具。 16鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四

9、、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具以鋁合金汽車防撞梁的擠壓模具為例17鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具6.1防撞梁擠壓模具的結(jié)構(gòu)平面分流組合擠壓模平面分流組合擠壓模18鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具平面分流組合擠壓模平面分流組合擠壓模上模上模裝配螺紋孔定位銷孔分流孔分流橋裝配螺紋孔模芯6.1防撞梁擠壓模具的結(jié)構(gòu)19鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具平面分流組合擠壓模平面分流組合擠壓模下模下模焊合室空刀工作帶定位銷橋墩?？籽b配螺紋孔6.1防撞梁擠壓模具的結(jié)構(gòu)20鋁合金的應(yīng)用鋁合金的

10、應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具平面分流組合擠壓模平面分流組合擠壓模底部視圖底部視圖下模上模模芯型腔6.1防撞梁擠壓模具的結(jié)構(gòu)21鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具6.2防撞梁平面分流組合擠壓模的生產(chǎn)示意1.鋁錠 2.擠壓墊片 3.擠壓軸 4.擠壓筒（內(nèi)襯） 5.擠壓筒（外套） 6.模具 7.擠壓制件1234567 鋁錠在壓力作用下，被分成幾股金屬流，經(jīng)過分流孔進(jìn)入焊合室，在焊合室匯集，在高溫、高壓、高真空的環(huán)境下又重新被焊合，最后通過模芯和?？字g的間隙流出，從而形成符合尺寸及性能要求的管材或空心型材，如果需要彎曲就在后部設(shè)備增加彎曲工具；2

11、2鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具6.3模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)6.3.1鋁擠壓件的尺寸分析 擠壓件的尺寸偏差由模具、擠壓設(shè)備和其他有關(guān)工藝因素決定的；其中受模具尺寸變化的影響最大，而影響模具尺寸變化的原因有：模具的彈性變形、模具的升溫、模具的材料、模具的制造精度和模具的磨損等；6.3.2鋁型材擠壓機(jī)噸位的選擇 選擇擠壓機(jī)噸位主要根據(jù)擠壓比來確定；擠壓比是以數(shù)值表示棒材實(shí)現(xiàn)擠壓的難易，一般來說，擠壓比在10 150之間是可以適用的；擠壓比小于10，產(chǎn)品機(jī)械性能低，反之?dāng)D壓比過高產(chǎn)品容易出現(xiàn)表面粗糙或角度偏差等缺陷，實(shí)心型材常推薦擠壓比30左右，中空型材在45左右；6.

12、3.3外形尺寸的確定 擠壓模具的外形尺寸是指模具的外圓直徑和厚度，由型材截面的大小、重量及強(qiáng)度來決定；6.3.4擠壓模具尺寸的合理計(jì)算 計(jì)算?？壮叽鐣r(shí)，主要考慮被擠壓鋁合金的化學(xué)成分、產(chǎn)品的形狀、公稱尺寸及其允許公差、擠壓溫度以及在此溫度下模具材料與被擠壓鋁合金的線膨脹系數(shù)，產(chǎn)品斷面上的幾何形狀的特點(diǎn)及其在拉伸矯直時(shí)的變化，擠壓力的大小及模具的彈性變形等因素； 對(duì)于壁厚差很大的型材，其難于成型的薄壁部分及邊緣尖角區(qū)應(yīng)適當(dāng)加大尺寸，對(duì)于寬厚比大的扁寬薄壁型材及壁板型材的橫孔，桁條部分的尺寸可按一般型材設(shè)計(jì)，而腹板厚度的尺寸，除考慮公式所列的因素外，尚需考慮模具的彈性變形、塑性變形及整體彎曲，距離

13、擠壓筒中心遠(yuǎn)近等因素，此外，擠壓速度、有無牽引裝置等對(duì)橫孔尺寸也有一定影響。 23鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具6.3.5合理調(diào)整金屬的流動(dòng)速度 所謂合理調(diào)整就是在理想狀態(tài)下，保證制品斷面上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)以相同的速度流出?？祝M量采用多孔對(duì)稱排列，根據(jù)型材的形狀、各部分壁厚的差異、比周長的不同及距離擠壓筒中心的遠(yuǎn)近，設(shè)計(jì)不等長的定徑帶；一般來說，型材某處的壁厚越薄、比周長越大、形狀越復(fù)雜、離擠壓筒的中心越近，此處的定徑帶越短；當(dāng)用定徑帶仍難以控制流速時(shí)，對(duì)于形狀特別復(fù)雜、壁厚很薄、擠壓筒的中心很遠(yuǎn)的部分可采用促流角或?qū)Я襄F來加速金屬流動(dòng)；相反，對(duì)于那些壁厚很大

14、的部分或離擠壓筒的中心很近的部分，就應(yīng)采用阻礙角進(jìn)行阻礙，以減緩此處的流速；此外，還可以采用工藝平衡孔，工藝余量或者采用前室模，導(dǎo)流模，改變分流孔的數(shù)目、大小、形狀及位置來調(diào)整金屬的流速；6.3.6保證足夠的模具強(qiáng)度 由于擠壓時(shí)模具的工作條件惡劣，所有模具強(qiáng)度是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的問題，除了合理布置?？椎奈恢?，選擇合適的模具材料，設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外，精確地計(jì)算擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度也是十分重要的；目前計(jì)算擠壓力的公式很多，但進(jìn)過修正的別爾林公式仍有工程價(jià)值，擠壓力的上限解法；也有較好的適用價(jià)值，用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算擠壓力比較簡便；至于模具強(qiáng)度的校核，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的類型、模具

15、結(jié)構(gòu)等分別進(jìn)行，一般平面模具只需校核剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度；舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強(qiáng)度，舌頭和針尖部分還需要考慮抗拉強(qiáng)度等，強(qiáng)度校核時(shí)的一個(gè)重要的基礎(chǔ)問題是選擇合適的強(qiáng)度理論公式和比較精確地許用應(yīng)力；近年來，對(duì)于特別復(fù)雜的模具可用有限元法來分析其受力情況與校核強(qiáng)度。24鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型6.擠壓模具擠壓模具6.3.7工作帶寬度尺寸 確定分流組合模的工作帶要比確定半模工作帶復(fù)雜的多，不僅要考慮到型材壁厚差，距中心的遠(yuǎn)近，而且必須考慮到?？妆环至鳂蛘诒蔚那闆r；處于分流橋下的模孔，由于金屬流進(jìn)困難，工作帶必須考慮減薄些；在確定工作帶時(shí)，首先要找出在分流

16、橋下型材壁厚最薄處即金屬流動(dòng)阻力最大的地方，此處的最小工作帶定為壁厚的兩倍，壁厚較厚或金屬容易達(dá)到的地方，工作帶要適當(dāng)加厚，一般按一定的比例關(guān)系，再加上易流動(dòng)的修正值；6.3.8模孔空刀結(jié)構(gòu) ?？卓盏毒褪悄？坠ぷ鲙С隹诙藨冶壑蔚慕Y(jié)構(gòu)，型材壁厚t 2.0mm時(shí)，可采用加工容易的直空刀結(jié)構(gòu)， t 2.0mm時(shí)，或者帶有懸臂處可用斜空刀；25鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型7.鋁合金鋁合金原原材力學(xué)特性與選擇范圍材力學(xué)特性與選擇范圍7.1鋁合金的分類鋁合金的分類：一系：1000系列鋁合金代表1050、1060、1100系列； 在所有系列中1000系列屬于含鋁量最多額一個(gè)系列，純度可

17、以達(dá)到99.00%以上，由于不含有其他技術(shù)元素，所以生產(chǎn)過程比較單一，價(jià)格相對(duì)便宜，是目前常規(guī)工業(yè)中最常用的一個(gè)系列；市場上流通的大部分為1050或1060系列，1000系列鋁板根據(jù)最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字來確定這個(gè)系列的最低含鋁量，比如1050系列最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字是50，根據(jù)國際牌號(hào)命名標(biāo)準(zhǔn)，含鋁量必須達(dá)到99.5%以上視為合格產(chǎn)品；國內(nèi)的鋁合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T3880-2060)中也明確規(guī)定了1050含鋁量應(yīng)達(dá)到99.5%，同樣道理1060系列的含鋁量必須達(dá)到99.6%以上；二系：2000系列鋁合金代表2024、2A16(LY16)、2A02(LY6)； 2000系列鋁板的特點(diǎn)是硬度較高，其

18、中以銅元素含量最高，大概在3 5%左右；2000系列鋁屬于航空鋁材，在常規(guī)工業(yè)中不常用；三系：3000系列鋁合金代表3003、3A21為主； 我國3000系列鋁板生產(chǎn)工業(yè)較為優(yōu)秀；3000系列鋁棒是有錳元素為主要成分，含量在1.0 1.5%之間，是一款防銹功能較好的系列；四系：4000系列鋁合金代表為4A01； 4000系列的鋁材屬于含硅量較高的系列，通常含硅量在4.5 6.0%之間，屬建筑用材料，機(jī)械零件鍛造用材、焊接材料，低熔點(diǎn)、耐蝕性好、產(chǎn)品具有耐熱、耐磨的特性；26鋁合金的應(yīng)用鋁合金的應(yīng)用四、擠壓成型四、擠壓成型7.鋁合金力學(xué)特性與選擇范圍鋁合金力學(xué)特性與選擇范圍7.1鋁合金的分類鋁合金的分類：五系：5000系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05； 5000系列鋁屬于較常用的鋁合金系列，主要元素為鎂，含鎂量在35%之間，有成為鎂鋁合金；主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，疲勞強(qiáng)度好，但不可做熱處理強(qiáng)化，在相同面積下鎂鋁合金的重量低于其他系列，在常規(guī)工業(yè)