鋁合金擠壓工藝技術(shù)分析

李延義

摘要：為更好的適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需求，鋁合金產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝必須要進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，在提高作業(yè)效率的同時(shí)，保證較高產(chǎn)品質(zhì)量。以鋁合金擠壓工藝技術(shù)為對(duì)象，確定技術(shù)要點(diǎn)，并對(duì)擠壓溫度、擠壓速度以及擠壓比等因素進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化為目的，爭(zhēng)取不斷采取對(duì)技術(shù)工藝進(jìn)行完善，促進(jìn)鋁合金生產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。本文就鋁合金擠壓工藝技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

關(guān)鍵詞：鋁合金；擠壓工藝；擠壓變形

擠壓為最重要的壓力加工法之一，鋁合金擠壓工藝現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，并且鋁合金擠壓材在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛。為進(jìn)一步發(fā)揮鋁合金擠壓工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需要掌握其實(shí)施的要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不同溫度以及不同擠壓速度下擠壓過(guò)程的對(duì)比，可以明確發(fā)現(xiàn)不同條件下最終加工效果不同，可以為擠壓工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化提供依據(jù)。

一、鋁合金擠壓特性

1.粘附性強(qiáng)

鋁合金在進(jìn)行擠壓加工時(shí)，其會(huì)對(duì)工具產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附性，而形成較大的接觸摩擦應(yīng)力，數(shù)值大小與剪切應(yīng)力最大值相似，這樣就會(huì)導(dǎo)致毛料的表面層以及中間層之間剪切變形量差異增大，出現(xiàn)不均勻變形的情況，而對(duì)最終擠壓效果產(chǎn)生一定影響，為加工過(guò)程中需要重點(diǎn)控制的因素[1]。

2.機(jī)械咬合

擠壓時(shí)接觸面因?yàn)闄C(jī)械咬合使得接觸面積不斷變化，因?yàn)槟＞弑砻媾c坯料表面之間存在一定凹凸，不是完全平整狀態(tài)，這樣在接觸時(shí)就會(huì)出現(xiàn)相互嵌入的情況。在沿著接觸表面滑動(dòng)作業(yè)時(shí)，模具表面存在的凸起必定會(huì)將陷入到凹谷內(nèi)的部分碾平，然后在坯料以及模具之間形成新的接觸面。并且凸起越大壓入變形金屬內(nèi)的深度也就越大，沿著切向位移需要的作用力也就會(huì)增大，形成較大摩擦阻力而對(duì)最終擠壓效果產(chǎn)生影響。

3.物質(zhì)剪切

在鋁合金擠壓工藝處理中，變形工具以及變形金屬兩者的接觸面之間會(huì)存在中間物質(zhì)，成為接觸面的間隔層，對(duì)金屬表面產(chǎn)生一定屏蔽效果。一般此類(lèi)中間物質(zhì)多為金屬表面工藝潤(rùn)滑劑、塵埃與水組成，很大程度上影響摩擦力。中間物質(zhì)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于變形金屬，如果沿著接觸表面滑動(dòng)，便會(huì)造成中間物質(zhì)變形。

二、鋁合金擠壓工藝參數(shù)影響

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)置

1.1實(shí)驗(yàn)材料

選擇2024鋁合金φ52mm棒材作為初始材料，且坯料選擇完全退火態(tài)的2024鋁合金，規(guī)格為φ52測(cè)繪50mm[2]。

1.2實(shí)驗(yàn)參數(shù)

選擇實(shí)驗(yàn)所用模具材料，應(yīng)保證其為剛性體，相比坯料模量要更大，最終確定應(yīng)用型號(hào)為YG8的材料，彈性模量為590GPa，泊松比為0.21。然后便可以在NX8.5軟件內(nèi)完成擠壓筒、擠壓模具、擠壓墊的設(shè)計(jì)。共設(shè)置有兩個(gè)對(duì)比組，確定第一組保持?jǐn)D壓軸下行速度為10mm/s，設(shè)定擠壓溫度為變量，分為20℃、200℃以及350℃三個(gè)條件；第二組設(shè)定擠壓溫度為200℃，保持?jǐn)D壓溫度為200℃，以擠壓速度為變量，分為5mm/s、10mm/s、15mm/s以及25mm/s四個(gè)條件[3]。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1溫度因素影響

根據(jù)擠壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，實(shí)驗(yàn)材料在受到擠壓軸初始?jí)毫ψ饔脮r(shí)，坯料會(huì)逐漸將擠壓筒與?？讛D滿(mǎn)，然后擠壓力持續(xù)增大達(dá)到最高時(shí)（填充擠壓階段），突然降低證明墩粗過(guò)程結(jié)束，逐漸進(jìn)入到穩(wěn)定擠壓階段。在第二個(gè)階段中鋁合金材料逐漸從模孔內(nèi)流入到定徑帶內(nèi)，常規(guī)情況下基本基本擠壓階段內(nèi)外層金屬不會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)紊亂流動(dòng)現(xiàn)象，坯料在同一個(gè)橫截面上的金屬質(zhì)點(diǎn)會(huì)保持一個(gè)速度均勻進(jìn)入到變形區(qū)，此階段中要保持?jǐn)D壓力穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)來(lái)看，在變形溫度不斷增加的情況下，錠坯變形抗力持續(xù)降低，相應(yīng)的所需擠壓力也隨之降低，擠壓力峰值逐漸由3000kN降低到1000kN，可以證明擠壓溫度的變化對(duì)鋁合金擠壓效果影響明顯，隨著溫度的身高，擠壓力不斷減小。

對(duì)不同擠壓溫度下鋁合金的等效應(yīng)變趨勢(shì)進(jìn)行分析，可確定沿著擠壓方向，等效應(yīng)變不斷增大，并且主要集中在擠壓壁上。材料在擠壓力作用下變形時(shí)，邊部材料受到擠壓力影響首先流動(dòng)變形，然后管壁成型后應(yīng)變會(huì)逐漸減小，試樣心部位置外，只存在最小有效應(yīng)變。在擠壓溫度不斷升高的情況下，鋁合金的變形抗力逐漸降低，流動(dòng)效果更為明顯，相應(yīng)的最大等效應(yīng)變不斷增加。

2.2擠壓速度影響

在擠壓溫度不變而不斷增加擠壓速度的情況下，相同步長(zhǎng)的制件長(zhǎng)度會(huì)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。破壞系數(shù)的最大值則呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，對(duì)比擠壓速度為5mm/s和25mm/s兩種條件下的擠壓狀態(tài)，制件破壞系數(shù)最大值降低了30%。破壞系數(shù)比較低的情況下，可以保證制件有良好的力學(xué)性能，表面缺陷更少，對(duì)提高制件表面質(zhì)量的控制效果具有良好的推動(dòng)作用。當(dāng)擠壓速度比較低時(shí)，制件表面更容易出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象，尤其是晶粒越粗大問(wèn)題越明顯，硬度以及機(jī)械性均會(huì)有一定程度的降低，并且會(huì)對(duì)制件美觀(guān)性產(chǎn)生影響。由此可以得知在進(jìn)行鋁合金擠壓處理時(shí)，應(yīng)盡量保持較大擠壓速度操作，可以有效改善制件表面質(zhì)量，提高制件加工效果，具有良好美觀(guān)性。

結(jié)束語(yǔ)：

鋁合金擠壓工藝技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，且已經(jīng)比較成熟，為進(jìn)一步提高其實(shí)際應(yīng)用效率，還需要在原有加工模式上進(jìn)行分析，確定不同參數(shù)條件下擠壓加工效果，然后有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整和控制，爭(zhēng)取有效控制成品表面質(zhì)量，并保證其具有良好的硬度與機(jī)械性能，推動(dòng)鋁合金擠壓工藝的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋天翔.2024鋁合金擠壓工藝模擬研究[J].設(shè)備管理與維修，2017（17）：57-58.

[2]朱永博.7075鋁合金擠壓工藝及變形行為研究[D].南昌大學(xué)，2017.

[3]紀(jì)冬冬，朱明超，董陽(yáng).鋁合金擠壓工藝技術(shù)[J].硅谷，2011（19）：49.