鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點發(fā)展范文

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摘要：簡要介紹了鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點、分類及發(fā)展前景。生產(chǎn)和使用證明，這類產(chǎn)品用途十分廣泛，但是技術(shù)含量很高，生產(chǎn)難度大。

關(guān)鍵詞：鋁合金；特殊精密型材和管材；特點；分類

1鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點

這類產(chǎn)品的形狀特殊、壁厚薄，單位重量輕、公差要求非常嚴格，通常把這類產(chǎn)品稱之為鋁合金精密（或超精密）型材（管材），把生產(chǎn)這類產(chǎn)品的技術(shù)稱之為精密（或超精密）擠壓[1]。鋁合金特殊精密（或超精密）擠壓材的主要特點是：（1）品種多、批量小、多為專用擠壓材，其用途幾乎遍及到各行各業(yè)和人民生活的各個方面，包括所有的擠壓產(chǎn)品，如管材、棒材、型材和線材，涉及到各種合金和狀態(tài)。因其斷面小、壁厚薄、重量輕、批量小，一般不易組織生產(chǎn)。（2）形狀復(fù)雜、外形輪廓特殊，多為異形的、扁寬的、帶翅的、帶齒的、多孔的型材或管材。單位體積的表面積較大，生產(chǎn)技術(shù)難度大。（3）用途廣、性能和功能要求特殊。為了滿足產(chǎn)品的使用要求，選擇的合金狀態(tài)多，幾乎涵蓋了從1×××到8×××系的所有合金及幾十種處理狀態(tài)，技術(shù)含量高。（4）外形精巧、壁厚很薄，一般在0.5mm以下，有的甚至達到0.1mm左右，每米重量僅為幾克到幾十克，但長度可達幾米，甚至上百米。（5）斷面尺寸精度和形位公差要求十分嚴格。一般來說，小型鋁合金精密型材的公差要比JIS、GB、ASTM標準中的特殊級公差還要嚴一倍以上。一般精密鋁合金型材的壁厚公差要求在±0.04mm~0.07mm之間，而超精密鋁合金型材的斷面尺寸公差可能高達±0.01mm。如電位差計用的精密鋁型材重量30g/m，斷面尺寸公差范圍±0.07mm?？棛C用的精密鋁型材斷面尺寸公差為±0.04mm，角度偏差小于0.5°，彎曲度為0.83×L。又如汽車用高精特薄扁管，寬20mm，高1.7mm，壁厚為0.17±0.01mm，24個孔，屬于典型的超精密鋁合金型材。（6）技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大，對擠壓設(shè)備、工模具、鑄坯和生產(chǎn)工藝都有特殊的要求。部分小型精密鋁合金型材斷面舉例。

2鋁合金特殊精密擠壓材的分類

精密或超精密鋁合金擠壓材被廣泛應(yīng)用于電子儀器、通訊設(shè)備以及尖端科學(xué)、國防軍工、精密機械儀表、弱電設(shè)備、航天航空、核工業(yè)、能源電力、潛艇與船舶、汽車與交通運輸工具、醫(yī)療器械、五金工具、照明照相與電子電器等方面。一般來說，精密或超精密鋁合金擠壓材可按外形特征分為兩大類：第一類是外形尺寸很小的型材。這一類型材亦稱超小型型材或微小型材（mini-shape），其外形尺寸通常只有數(shù)毫米，最小壁厚在0.5mm以下，單重為每米數(shù)克至數(shù)十克。由于其微小，通常對其公差要求甚嚴。例如，斷面外形尺寸公差小于±0.05mm。此外，對擠壓制品的平直度、扭轉(zhuǎn)度的要求也十分嚴格[3]。另一類是斷面外形尺寸并不很小，但對尺寸公差要求十分嚴格的型材，或者雖然斷面外形尺寸較大，但斷面形狀復(fù)雜而且壁厚很薄的型材。日本某公司在16.3MN臥式油壓機上用特種分流模擠壓的汽車空調(diào)冷凝器異形管（工業(yè)純鋁）。這一類型材的擠壓成形難度并不亞于前一類超小型型材。擠壓斷面尺寸較大而對公差要求十分嚴格的型材，不但需要先進的模具設(shè)計技術(shù)，而且需要對從坯料至成品整個生產(chǎn)流程的嚴格管理技術(shù)。20世紀80年代初以來，Conform連續(xù)擠壓技術(shù)的實用化以及工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，小型、超小型型材的擠壓得到很快的發(fā)展[3]。但由于設(shè)備的限制、產(chǎn)品質(zhì)量的要求以及擠壓技術(shù)的進步等多方面的原因，在常規(guī)擠壓設(shè)備上生產(chǎn)小型型材仍占較大的比例。為常規(guī)的分流模的擠壓這一類精密型材。模具的壽命（特別是分流橋、模芯的強度與耐磨性）與擠壓時的材料流動成為影響其生產(chǎn)的主要因素。這是因為擠壓該型材時，模芯的尺寸小、形狀復(fù)雜，強度與耐磨性是影響模具壽命的重要因素。而模具壽命直接影響生產(chǎn)成本。另一方面，許多精密型材壁厚很薄、形狀復(fù)雜，擠壓過程中材料的流動直接影響型材的形狀與尺寸精度。

為了防止坯料表面氧化皮膜與油污流入制品內(nèi)，保證制品質(zhì)量均勻可靠，可在擠壓前將加熱到設(shè)定溫度的坯料進行剝皮（稱為熱剝皮），然后迅速裝入擠壓筒內(nèi)進行擠壓。同時應(yīng)保持擠壓墊片干凈，防止在一次擠壓結(jié)束后的切除壓余處理至下一次擠壓裝入墊片的過程中油污臟物粘結(jié)到墊片上去。按斷面尺寸精度和形位公差，特殊精度鋁合金擠壓材可分為特殊精密鋁合金型材和小型（微型）超高精密鋁合金型材。一般來說，其精度超過國標（如GB、JIS、ASTM等）超高級精度一倍以內(nèi)的稱為特殊精密鋁合金型材，如外形尺寸公差在±0.1mm以上，斷面壁厚公差在±0.05mm~±0.03mm以內(nèi)的型材和管材等。而當其精度高出國標超高級精度一倍以上時則稱為小型（微型）超高精度鋁合金型材，如外形公差嚴于±0.09mm，壁厚公差嚴于±0.03mm~±0.01mm的為小型（微型）型材或管材。

3鋁及鋁合金特殊擠壓材的發(fā)展前景

2017年，全世界鋁加工材產(chǎn)銷量均超過60000kt／a，其中鋁及鋁合金擠壓材的產(chǎn)銷量超過25000kt／a，占鋁材總產(chǎn)銷量的40%以上。鋁擠壓材中型棒材占90％，其中通用型材和棒材以及中小型民用建筑型材占型棒材的80％以上，大中型型材和特種專用型材和棒材僅約占15％。管材約占鋁合金擠壓材的8％，而異形管材和特種專用管材僅約占管材的20％。由上可見，鋁及鋁合金擠壓材中產(chǎn)銷量最大、應(yīng)用范圍最廣泛的是中小型民用建筑型材、通用型材和棒材、管材。而特種型材、棒材和管材僅占15％左右，這類產(chǎn)品的主要特點是：具有特種功能或性能；專門用于某種特定用途；具有較大或極小的規(guī)格尺寸；具有特高的尺寸精度或表面要求等。因此，其品種多而批量少，需要增加特殊工序或增添某些特殊設(shè)備和工具，生產(chǎn)難度大而技術(shù)含量高，生產(chǎn)成本增高而附加值也增高。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人民生活水平的不斷提高，對鋁及鋁合金擠壓產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和品種提出了越來越高的要求，特別是近年來產(chǎn)品個性化的出現(xiàn)，促進了具有個性化特點、用途專一的特種型材和管材的發(fā)展。超精密型材被廣泛應(yīng)用于電子儀器、通信郵電設(shè)備、精密機械、精密儀表、弱電設(shè)備、航空航天、核潛艇與船舶、汽車工業(yè)等領(lǐng)域的小型、薄壁、斷面尺寸非常精密的零部件。通常對其公差要求甚嚴，例如，斷面外形尺寸公差小于±0.10mm，壁厚公差小于±0.05mm。此外，對擠壓制品的平直度、扭擰度等形位公差也要求十分嚴格。此外特殊小型超精密鋁合金型材在擠壓過程中對設(shè)備、工模具、工藝都要求相當嚴格。由于現(xiàn)代工業(yè)、國防尖端和科學(xué)研究等事業(yè)的飛速發(fā)展和個性化程度的提高，對小型超精密型材的數(shù)量、品種和質(zhì)量要求越來越高，雖然近年來，已研發(fā)生產(chǎn)出了不少高質(zhì)量的小型超精密的鋁合金型材，但仍然不能滿足市場的需求，特別是國內(nèi)在生產(chǎn)小型超精密鋁合金型材的技術(shù)和裝備上與國際先進水平尚存在較大的差距，不能滿足國內(nèi)外市場需求，必須迎頭趕上。

4結(jié)束語

鋁及鋁合金特殊精密擠壓（型材和管材）是一種形狀復(fù)雜、壁厚很薄而尺寸公差和形位精度要求十分苛刻、技術(shù)含量很高，生產(chǎn)難度很大的高、精尖材料，是國民經(jīng)濟和國防軍工不可或缺的關(guān)鍵材料，用途十分廣泛，發(fā)展前景看好的材料。生產(chǎn)該產(chǎn)品對坯料、工模具和擠壓機設(shè)備及擠壓工藝都有特殊要求，要解決一系列關(guān)鍵技術(shù)難題才能批量獲得優(yōu)良產(chǎn)品。

參考文獻

[1]謝水生，劉靜安.金屬擠壓理論與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012

[2]劉靜安.特種鋁及鋁合金型材和管材的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[M].北京：中國鋁業(yè)，2017

[3]謝水生，劉靜安，王國軍，等，鋁及鋁合金產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)與裝備[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2015

作者:黎家行 李偉萍 馮揚明 梁美嬋 劉靜安 單位:廣東偉業(yè)鋁廠集團有限公司