一、壁板型材擠壓工藝技術(shù) 

壁板型材的特點(diǎn)是寬幅薄壁，寬厚比大，型材的寬度或外接圓直徑在250～2000mm之間，最大寬度可達(dá)2500 mm，寬厚比達(dá)150以上。而且?guī)в锌v向筋條如圖3—4—13所示。壁板型材應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。如飛機(jī)的機(jī)翼壁板、艦船甲板、集裝箱壁板、大型散熱器材及體育器械。通常壁板型材的交貨長(zhǎng)在10m以上，因此生產(chǎn)壁板型材具有相當(dāng)大的難度，必須采取一些特殊的工藝措施和特殊結(jié)構(gòu)的工、模具，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，圖片暫時(shí)缺失，抱歉。 

幾種擠壓的大型帶筋壁板型材斷面圖 

1．1  壁板型材的生嚴(yán)條件及要求  
    壁板型材的生產(chǎn)條件：首先應(yīng)擁有較大能力的擠壓機(jī)，一般應(yīng)有35 MN以上的大型臥式擠壓機(jī)，才有可能生產(chǎn)大斷面型材。其次應(yīng)有高比壓的擠壓筒。因?yàn)楸诎逍筒牡耐庑纬叽绱螅酁楸鈱捫?，需要?nèi)徑大的擠壓筒，大部分采用寬展模具生產(chǎn)，因而擠壓筒的比壓要求很高。  
    生產(chǎn)壁板型材的鋁合金需要良好的綜合性能。如合金的可擠壓性、焊接性能、較高的強(qiáng)度和耐腐蝕性能。  
    壁板型材的形位公差尺寸要求很?chē)?yán)?？梢詮谋?-4-28看出，它比建筑鋁型材的超高精級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還嚴(yán)。當(dāng)然不同種類(lèi)的壁板型材的形位尺寸要求不完全相同，應(yīng)有區(qū)別。  
1．2壁板型材的擠壓方法  
生產(chǎn)壁板的方法有擠壓法、模鍛法、軋制法和用厚板機(jī)械銑削加工法等多種，其中以擠壓法和銑削加工法采用較多。近年來(lái)由于大型擠壓機(jī)數(shù)量和擠壓能力的增加，用擠壓法生產(chǎn)壁板已成為一種趨勢(shì)。因?yàn)閿D壓法有許多優(yōu)點(diǎn)，擠壓壁板的金屬流線(xiàn)不遭破壞，其力學(xué)性能較高，大瀝鋁材網(wǎng)整理，幾何尺寸比其他方法更精確，而且可生產(chǎn)帶有異形加強(qiáng)筋的壁板和空心壁板，這是其他方法無(wú)法生產(chǎn)的。  

表3-4-28壁板型材與建筑型材超高精級(jí)要求尺寸偏差比較表

檢查項(xiàng)目	壁板型材要求	建筑型材超高精級(jí)要求
平面間隙 彎曲度 扭擰度 尺寸偏差檢查	≤0.35%B，任意25 mm寬度上≤0.08 mm ≤0.5 mm/m，全長(zhǎng)≤6 mm ≤1.7 mm/m，全長(zhǎng)≤6 mm 逐根	≤0.4%B，任意25 mm寬度上≤0.10 mm 任意300mm上≤0.3mm，全長(zhǎng)9.6mm(0.5×L) ≤9.0 mm/m，全長(zhǎng)≤26 mm 每批l%，不少于10根

目前用于擠壓壁板型材的鋁合金已越來(lái)越多。主要的合金有：2A12，5A06，6005A，6061，6063，6070，7005，7A04，7A09等。擠壓壁板型材的方法有如下幾種。 
1)圓筒擠壓法 
用實(shí)心鑄錠在圓擠壓筒中擠壓壁板型材的方法有平板形、“V”形和圓管形三種形式。 
(1)采用平板形方式擠壓壁板型材，如圖3-4-14(a)。壁板的最大寬度由擠壓筒直徑來(lái)確定，最小壁厚受擠壓合金、設(shè)備能力和工藝條件的限制。壁板最大寬度及?？拙鄶D壓筒邊緣的最小距離見(jiàn)表3-4-29。 

表3-4-29平板擠壓壁板的最大寬度

擠壓能力 /MN	擠壓簡(jiǎn)直徑 /mm	壁板最大寬度 /mm	壁板合理寬度 /mm	?？拙鄶D壓筒邊緣 最小距離/mm
49	360 500	330 460	280～320 400～450	20～25 20～25
122.5	650 800	590 740	500～560 650～720	30～40 30～40
196	1100	1000	900～1000	40～50

 

 

 

圖3—4—14用圓擠壓筒擠壓平板型(a)和“V”型()壁板示意圖  
1——導(dǎo)路；2——壓型嘴；3——支承環(huán)；4——模墊；5——模子；  
6——鑄錠；7——擠壓墊；8——擠壓筒；9——擠壓軸；l0——壁板型材 

    圓筒平板擠壓法擠壓壁板工藝方案見(jiàn)表3—4—30，用軟合金擠壓壁板，其寬度可比表中增加6%～l0%，最小壁厚可為2.5 mm。  
    (2)圓筒V形法如圖3—4—14(b)所示。采用這種方法不僅可以增加壁板寬度，而且增加制品斷面積，降低了擠壓系數(shù)。因而可以利用比壓小的大擠壓筒生產(chǎn)更寬更薄的壁板型材。與“V”形類(lèi)似的方法有“U”形、“C”型等方法可以更充分利用擠壓筒斷面積，生產(chǎn)更寬的壁板型材。表3—4—31為“V”形法擠壓壁板型材最大寬度比較。表3—4—32為圓筒“V”形法擠壓壁板型材的工藝方案。  
    (3)圓筒圓管法，如圖3—4—15所示。  

    圖3—4—15用圓筒擠壓帶筋管法生產(chǎn)壁板型材示意圖  
1——壓型嘴；2——壓型嘴墊塊；3——橫支承；4——支承環(huán)；5——模子；6——擠壓筒  
7——鑄錠；8——擠壓軸；9——穿孔針；l0——擠壓墊片；11——帶筋管

   用空心圓鑄錠擠壓帶筋圓管的方法可以充分利用擠壓筒斷面積，因而可以獲得最寬的壁板型材。最大寬度可在2500 mm以上。但由于圓筒圓管法所擠出的圓管壁板要經(jīng)過(guò)剖開(kāi)、展平、矯直等工序，同時(shí)又因擠壓時(shí)易產(chǎn)生管材壁厚不均和表面擦傷等缺陷，實(shí)際生產(chǎn)很困難，因而應(yīng)用并不普遍。表3—4—33為圓筒圓管法生產(chǎn)壁板型材的幾何尺寸方案。

表3-4-30圓筒平板擠壓壁板工藝方案

擠壓機(jī) 能力 /MN	擠壓筒 直徑 /mm	比壓   /MPa	壁板斷 面積 /cm2	壁板 寬度 /mm	壁板 最小厚度 /mm	合理 擠壓系數(shù) λ	合金	壁板 可能長(zhǎng)度 /m
49	360 500	480 250	26～50 37-74	330 460	4±0.4 5±0.45	20～39 27～53	硬合金 軟合金	6 10
122.5	500 650 800	624 366 243	50～100 65～120 90～155	460 590 740	5±0.45 6±0.5 6±0.5	20～40 21～36 42～78	硬合金 硬合金 軟合金	15 15 20
196	800 1100	390 207	104～160 120～150	740 1000	8±0.6 10±1.0	31～48 38～76	硬合金 軟合金	25 30

 

 

表3-4-31  圓筒法幾種形式擠壓壁板最大寬度比較

擠壓機(jī)能力	擠壓筒直徑	最大比壓	壁板最大寬度/mm
/MN	/mm	/MPa	平板形	V形	U形	C形
49 117.6 196	360 570 730	480 461 470	320 520 670	510 830 1070	640 1040 1340	700 1140 1470

 

注：材料為2A12合金，擠壓溫度為400℃。

表3-4-32圓筒“V“形法擠壓壁板型材工藝方案

擠壓機(jī) 能力 /MN	擠壓簡(jiǎn) 直徑 /mm	比壓 /MPa	壁板斷 面積 /cm2	壁板 寬度 /mm	壁板 最小厚度 /mm	合適 擠壓系數(shù) λ	合金	壁板 可能長(zhǎng)度 /m
49	360 500	480 249.9	45～90 70～100	560 780	4 3～4	11～22 16～28	硬合金 軟合金	6 6
122.5	500 650 800	624.2 369.4 243	70～120 80～l60 100～190	780 1000 1100	4 5 5	16～28 21～41 26～50	硬合金 硬合金 軟合金	15 15 20
196	800 1100	390 206.7	120～220 150～300	1300 1500	6 8	22～42 31～63	硬合金 軟合金	20 30

 

 

 

2)扁擠壓筒擠壓方法 
    用扁擠壓筒擠壓壁板型材是最先進(jìn)的方法之一，因?yàn)檫@種方法比較合理，其內(nèi)徑斷面形狀與壁板外形相似，金屬流動(dòng)均勻。扁筒的斷面積小，擠壓系數(shù)較小，而產(chǎn)生的單位壓力(比壓)卻較高，有利于壁板的擠壓成形。 
    用扁擠壓筒可生產(chǎn)帶各種形狀筋條和底板厚度較薄的壁板型材。所生產(chǎn)的壁板型材尺寸精確，易于矯直。因此在工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用。用扁擠壓筒擠壓壁板的最大允許寬度取決于擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而不受擠壓力限制。因而對(duì)現(xiàn)有擠壓機(jī)進(jìn)行改造都可以增大壁板最大寬度。表3—4—34dalilvcai.com列出用扁擠壓筒生產(chǎn)壁板型材的最大寬度。表3—4—35為扁擠壓筒生產(chǎn)壁板型材的工藝方案。 

表3—4—33  圓筒圓管法生產(chǎn)壁板型材的幾何尺寸方案

擠壓機(jī)能力 /MN	擠壓筒直徑 /mm	比壓 /MPa	壁板展開(kāi)后 最大寬度/mm	壁板最小壁厚 /mm	壁厚差 /mm	壁板長(zhǎng)度 /m
49 78.4 117.6 122.5 196	500 600 800 800 1000	254 283 240 248 254	1000 1250 1500 1650 2500	5～6 6 8 8 10	±1.5 ±2 ±3 ±3 ±4	7～10 12 12～15 12～15 12～l8

 

 

表3—4—34各類(lèi)擠壓機(jī)用扁擠壓筒生產(chǎn)壁板的最大寬度 

擠壓機(jī)能力/MN	擠壓筒尺寸B×H/mm	比壓/MPa	壁板最大寬度/mm
15 20 28 35 40 50 60 80 100 120 140 200 200	250×80 300×90 350×100 420×120 480×120 550×140 600×150 780×180 800×200 900×220 1000×250 1100×300 1200×450	750 740 800 690 700 650 670 640 630 610 560 617 395	210 250 300 350 400 465 510 600 680 770 870 1030 1100

  

 

 

 

3)寬展擠壓法 
在不改變擠壓筒結(jié)構(gòu)的情況下，利用寬展模生產(chǎn)壁板型材是一種行之有效的簡(jiǎn)便方法。其特點(diǎn)是在壁板型材模具前面增設(shè)一寬展模，使擠出金屬發(fā)生預(yù)先的高向壓縮、橫向?qū)捳棺冃味纬梢粋€(gè)扇形毛坯。然后利用該毛坯進(jìn)行壁板成形擠壓。采用此法生產(chǎn)壁板型材的寬度可比擠壓簡(jiǎn)直徑大l0%～30%。寬展角一般為30°左右。由于寬展擠壓所需的擠壓力比正常擠壓要高20%～25%，因此生產(chǎn)擠壓系數(shù)大、鑄錠尺寸長(zhǎng)、壁厚小的硬鋁合金壁板型材比較困難。寬展擠壓的變形參數(shù)見(jiàn)表3-4-36。

表3—4—35扁擠壓簡(jiǎn)生產(chǎn)壁板型材的工藝方案 

擠壓機(jī)能力 /MN	擠壓筒規(guī)格     B×H/mm	扁筒內(nèi)孔   面積/cm2	最大單位   壓力/MPa	壁板最大   寬度/mm	壁板斷面積     /cm2	擠壓系數(shù) λ
50	150×570，R=75 170×570，R=85 200×570，R=100	807 907 954	606.6 539.9 513.5	530 520 520	32～80 30～90 42～105	10.7～28.5 10～30 10～25
93	240×850，R=120	1916	475.3	800	70～120	16～27
120	240×850，R=120 240×900，R=120 320×1100，R=160	1916 2036 2500	613.4 578.2 470.4	800 840 1020	60～120 59～151 80～l60	16～32 13.5～34.5 15～32
200	300×1100，R=150 450×1200，R=225	3107 4965	617.4 394.9	1030 1100	92～252 200～599	12.2～34.0 10～25

 

 

 

 

 

表3—4—36寬展擠壓的變形參數(shù)表

擠壓機(jī) 能力 /MN	擠壓筒 直徑 /nm	比壓 /MPa	寬度量 /mm	寬展 變形率 /%	寬展角 (°)	型材 寬度 /nlm	型材 壁厚 /mm	型材 斷面積 /cm2	擠壓 系數(shù) λ
7.5 50 50 50 50 80 125	95 360 420 420 420 500 650	1050 505 362 362 362 407 376	15 90 110 97 125 125 110	17.6 26.4 28.2 24.2 31.5 25 17.4	13.2 20.5 24 22 26.1 22.5 23	100 420 510 497 520 650 680	6 4 4 4 4 3.5 3.5	6 51.96 61 57 65 64 64	12.8 19.8 22.7 24.2 21.3 25.8 約55

 








1．3壁板型材的擠壓工藝
    采用扁擠壓筒擠壓和寬展擠壓生產(chǎn)壁板型材是目前應(yīng)用較普遍的方法?，F(xiàn)以它們?yōu)槔齺?lái)介紹壁板型材的擠壓工藝dalilvcai.com。用半連續(xù)鑄造的扁錠應(yīng)均勻化處理，然后銑削加工成近似扁擠壓筒的形狀。其尺寸及殘料長(zhǎng)度見(jiàn)表3—4—37。 

表3—4—37扁擠壓筒用鑄錠尺寸及殘料長(zhǎng)度表

擠壓筒尺寸W×H	鑄錠尺寸/mm
/mm	寬度	高度	最大長(zhǎng)度	殘料長(zhǎng)度/mm
570×170 570×200 850×240 1100×300	555 555 830 1070	160 190 225 280	950 950 1150 1450	90～140 90～140 110～160 130～180

  

擠壓后壁板型材的熱處理，除少數(shù)合金如6061，6063，7005等可以在線(xiàn)淬火外，多數(shù)合金要在立式空氣循環(huán)爐中進(jìn)行加熱、冷卻淬火。為減少翹曲，防止粗晶環(huán)廢品，應(yīng)采取快速高溫的加熱方法，淬火時(shí)水溫適當(dāng)提高。淬火加熱的保溫時(shí)間應(yīng)依壁板型材的最大厚度而定。一般來(lái)說(shuō)，厚度小于5 mm的壁板型材，保溫時(shí)間l5～20 min，厚度大于5 mm，小于10mm的壁板型材保溫時(shí)問(wèn)30～40 min，厚度大于10 mm的壁板型材保溫時(shí)間在40～60 min之間。人工時(shí)效在臥式空氣循環(huán)爐中進(jìn)行。壁板型材的熱處理制度可參考表3—4—41。  
    部分鋁合金壁板型材擠壓工藝見(jiàn)表3—4—38、表3—4—39和表3—4—40。  

表3—4—38 部分鋁合金壁板型材擠壓工藝

合  金	鑄錠加熱溫度/℃	擠壓筒溫度/℃	擠壓速度/m·min-1
2A10，2A11，2A12 7A04，7A09 5A05，5A06 7005 6005A，6063，6061	420～470 420～460 410～490 420～460 440～540	410～450 410～440 400～460 410～440 430～480	0.3～0.6 0.2～0.5 0.4～0.8 0.8～1.6 1.5～10.0

 

 

 

 

表3—4—39 6061合金空心壁板型材寬展擠壓工藝參數(shù)

擠壓機(jī) 能力 /MN	擠壓筒 直徑 /mm	鑄錠 規(guī)格 /mm	型材 斷面積 /cm2	擠壓 系數(shù) λ1	擠壓 系數(shù) λ	鑄錠 溫度 /℃	擠壓筒 溫度 /℃	模具 溫度 /℃	擠壓 速度 /m．min-1	模具 結(jié)構(gòu)
125	650	φ630 ×60	63.9	1.85	52	520～540	480～500	450～480	0.2～0.8	寬展平面 組合模

 

 

 

表3—4—40飛機(jī)壁板型材擠壓工藝參數(shù)舉例

型材 代號(hào)	合金 狀態(tài)	鑄錠 規(guī)格 /mm	擠壓力 /MN	擠壓 系數(shù) λ	殘料 長(zhǎng)度 /mm	錠溫 /℃	筒溫 /℃	模溫 /℃	擠壓 速度 /m．min-1
Y7X－3.5	7A04， 7A09－T6	φ550 ×600	125	38.5	100	420～ 440	450～ 470	350～ 400	0.1～ 0.3
Y7X－4	7A04， 7A09－T6	φ550× 600	125	41.5	100	420～ 440	450～ 470	350～ 400	0.1～ 0.3
Y7X－6	2A12－T4	φ550×650	124	45	100	430～ 450	450～ 480	350～ 400	0.15～ 0.3
Y7X－7	2A12－T4	φ550 ×650	124	43	100	430～ 450	450～ 480	350～ 400	0.15～ 0.3

 

 

 

 

 

 

表3—4—41壁板型材熱處理工藝參數(shù)

合金	壁板型材熱處理工藝參數(shù)
淬火溫度/℃	保溫時(shí)間	水溫/℃	時(shí)效溫度/℃	時(shí)效時(shí)間/h
2A11 2A12 2A14 7A04 7A09 6A02 7005 6061 6063	498～510 495～503 497～505 465～475 460～470 520～530 在線(xiàn)淬火(450) 在線(xiàn)淬火(525) 在線(xiàn)淬火(520)	根據(jù)型材最大 厚度而定	35～40 35～40 35～40 40～50 40～50 40～50	室溫 室溫 室溫 138±5 133～140 170±5 160±5 180±5 180±5	≥96 ≥96 ≥96 16 12 2～3 8～12 4 4

 

 

 

 

 

 

 

二、散熱器型材的擠壓技術(shù)

    散熱器型材種類(lèi)很多，主要有三種類(lèi)型：①扁寬形如梳形或魚(yú)刺形；②圓形或橢圓形外面散熱片呈放射狀；③樹(shù)枝形，如圖3-4-16所示。它們的共同特點(diǎn)是：散熱片之間距離短，相鄰兩散熱片之間形成一個(gè)槽形，其深寬比很大；其次是壁厚差大，一般散熱片薄，而其根部的底板厚度大。因此給散熱型材的模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)帶來(lái)很大的難度。

圖3-4-16典型散熱型材斷面圖

    散熱器型材有一部分尺寸較小，形狀對(duì)稱(chēng)的產(chǎn)品比較容易生產(chǎn)，大部分散熱器型材扁寬形，外形尺寸較大，有的不對(duì)稱(chēng)，散熱片之問(wèn)的槽形深寬比很大，其生產(chǎn)難度較大。需要從鑄錠、模具、擠壓工藝幾方面配合，才能順利生產(chǎn)出散熱器型材。擠壓散熱器型材用的合金必須具有良好的可擠壓性和導(dǎo)熱性。一般用的合金有：lA30，1035和6063等合金。目前普遍使用較多的是6063合金，因?yàn)樗擞辛己玫目蓴D壓性、導(dǎo)熱性外，還有較好的力學(xué)性能。
2.1鑄錠的品質(zhì)要求
    鑄錠的合金成分要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，保證合金成分的純潔度。對(duì)于6063合金要控制Fe、Mg、Si的含量。Fe的含量應(yīng)小于0.2%，Mg、Si的含量一般都控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的下限，Mg含量0.45%～0.55%，Si含量0.25%～0.35%。鑄錠要經(jīng)過(guò)充分的均勻化處理，使鑄錠的組織、性能均勻一致。
    鑄錠的表面要光滑，不允許有偏析瘤或粘有沙泥。鑄錠的端面要平整，不能切成臺(tái)階狀或切斜度太大。切斜度應(yīng)在3 mm以?xún)?nèi)。因?yàn)榕_(tái)階狀或切斜度太大，用平面模擠壓散熱型材時(shí)，如果沒(méi)有設(shè)計(jì)導(dǎo)流模，鑄錠直接碰到模具，由于鑄錠端面不平，出現(xiàn)有的地方先接觸模具，產(chǎn)生應(yīng)力集中，易把模具的齒形擠斷，或造成出料的先后不一，容易產(chǎn)生堵?；驍D壓成型不好的現(xiàn)象。
2．2對(duì)模具的要求
    因?yàn)樯崞餍筒牡哪＞叨际窃S多細(xì)長(zhǎng)的齒，要承受很大的擠壓力，每個(gè)齒都要有很高的強(qiáng)度和韌性，如果彼此之問(wèn)的性能有很大的差異，就容易使強(qiáng)度或韌性差的那些齒產(chǎn)生斷裂。因此模具鋼材的質(zhì)量必須可靠。最好使用品質(zhì)可靠的廠家生產(chǎn)的Hl3鋼材，或選用進(jìn)口鋼材，大瀝鋁材網(wǎng)整理。模具的熱處理十分重要，要用真空淬火，最好采用高壓純氮淬火，可以保證淬火后模具的各部分性能均勻。淬火后要用三次回火，使模具的硬度保證在48～52 HRC的前提下，具有足夠的韌性。這是防止模具斷齒的重要條件。
    散熱器型材能順利擠壓成功，關(guān)鍵是模具的設(shè)計(jì)要合理、制造要精確。一般盡量避免鑄錠直接擠壓到模具工作帶上。對(duì)于扁寬的梳形散熱器型材，設(shè)計(jì)一個(gè)中間較小，兩邊較大的導(dǎo)流模，使金屬往兩邊流，減少模具工作帶上的擠壓力，而且使其壓力分布均勻。由于散熱器型材斷面的壁厚差大，設(shè)計(jì)模具工作帶時(shí)要相應(yīng)保持它們的差別，即壁厚大的地方工作帶要特別加大，可以大到20～30 mm，而齒尖的位置要突破常規(guī)，把工作帶減到最小?？傊ＷC金屬在各處流動(dòng)的均勻性。對(duì)于扁寬形散熱器，為保證模具一定的剛度，模具的厚度要適當(dāng)增加。厚度增加量為30%～60%。模具的制作上也要十分精細(xì)，空刀要做到上下、左右、中間保持對(duì)稱(chēng)，齒與齒之間的加工誤差要小于0.05 mm，加工誤差大容易產(chǎn)生偏齒，即散熱片的厚薄不均勻，甚至?xí)a(chǎn)生斷齒的現(xiàn)象。
    對(duì)于設(shè)計(jì)比較成熟的斷面，用嵌鑲合金鋼模具也是一個(gè)較好的方法。因?yàn)楹辖痄摼哂休^好的剛性和耐磨性，不易產(chǎn)生變形，有利于散熱器型材的成形。
2．3擠壓工藝
    散熱器型材生產(chǎn)關(guān)鍵是擠壓模具做好以后，有條件的話(huà)，可以用電腦做模擬試驗(yàn)，看模具設(shè)計(jì)的工作帶是否合理，然后在擠壓機(jī)上試模。第一次試模十分重要，操縱手在主柱塞前進(jìn)上壓時(shí)必須低于8MPa的低壓下慢速前進(jìn)，最好有人用電筒光線(xiàn)照看模具出口處，等擠壓模具的每一個(gè)散熱片都均勻擠出模孔后，才能逐漸加壓加速進(jìn)行擠壓。試模成功后繼續(xù)擠壓時(shí)，應(yīng)注意控制好擠壓速度，做到平穩(wěn)操作。生產(chǎn)散熱器型材時(shí)應(yīng)注意模具的加熱溫度，要使模具溫度與鑄錠溫度相近。溫差太大時(shí)由于上壓時(shí)擠壓速度慢，使金屬溫度下降，易產(chǎn)生堵?；蛄魉俨痪默F(xiàn)象。
    為減少試模時(shí)的擠壓力，確保試模時(shí)能順利生產(chǎn)出合格產(chǎn)品．最好先用短鑄錠(正常鑄錠的0.3～0.6倍)試模．對(duì)于特別復(fù)雜的散熱器型材，可以考慮先用短的純鋁錠試模，試模成功后再用正常的鑄錠進(jìn)行生產(chǎn)．因此一般選擇散熱器型材的鑄錠長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)。 

  散熱器型材擠壓工藝參看表3—4—42。

表3—4—42散熱器型材擠壓工藝參數(shù)

合  金	鑄錠溫度/℃	擠壓筒溫度/℃	模具溫度/℃	擠壓系數(shù)	擠壓速度/m·min-1
1035,1A30 6063	400～470 500～520	400～440 400～450	400～460 480～500	20～60 15～40	15～50 10～30

     

三、階段變斷面型材的擠壓技術(shù)

3．1  階段變斷面型材的品種與用途
    鋁合金變斷面型材主要有三種：階段變斷面型材，逐漸變斷面型材和兩頭大中間小的變斷面型材。后兩種變斷面型材生產(chǎn)的難度大，生產(chǎn)量較少，本節(jié)重點(diǎn)介紹階段變斷面型材的擠壓技術(shù)。
    階段變斷面型材是沿型材長(zhǎng)度上斷面的尺寸和形狀發(fā)生階段式變化的一種特殊型材，大瀝鋁材網(wǎng)編輯辛苦了。它是由基本型材、過(guò)渡區(qū)和尾部斷面很大的所謂“大頭”三部分組成，通常又稱(chēng)大頭型材。如圖3—4—17所示。型材的大頭是做接頭使用的，用此接頭把型材鉚接到別的結(jié)構(gòu)件上。大頭的長(zhǎng)度一般在100～600 mm之間。過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度為30～50 mm。留過(guò)渡區(qū)的目的是便于擠壓和精整所必須的工藝余量。

 

圖3—4—17典型的階段變斷面型材示意圖
1——大頭部分；2——過(guò)渡區(qū)；3——基本型材

   型材的大頭斷面與基本型材斷面之比稱(chēng)型材斷面比，用α表示。斷面比α是反映階段變斷面型材生產(chǎn)工藝難易程度的基本的指標(biāo)之一。α值越大，表示生產(chǎn)的難度越大。一般α值在10以?xún)?nèi)。現(xiàn)代的α值已有超過(guò)l0的。
    階段變斷面型材主要用于制造受很大的構(gòu)件。因此要求使用的合金必須具備很高的強(qiáng)度，由大瀝鋁材網(wǎng)整理。通常采用2A12和7A04合金來(lái)生產(chǎn)階段變斷面型材。這類(lèi)型材在航空工業(yè)上應(yīng)用較廣。如用于飛機(jī)的機(jī)翼與尾翼上。大頭經(jīng)機(jī)械加工后與飛機(jī)的大梁型材鉚接，基本型材與蒙皮鉚接而形成整體的機(jī)翼和尾翼。
    階段變斷型材的品種按型材和大頭部分的形狀，可分為廠字形、工字形、八字形、乙字形、槽形和異形斷面等，總計(jì)幾十個(gè)晶種l00多個(gè)規(guī)格，如圖3—4—18所示。

圖3—4—18階段變斷面型材斷面形狀示意圖

3．2  階段變斷面型材的擠壓方法
    1)分步擠壓型材和大頭的方法
    這是目前生產(chǎn)階段變斷面型材的主要方法。它是每個(gè)斷面使用一套專(zhuān)用的分辨模來(lái)擠壓，擠壓完型材的一個(gè)階段后，更換模具再擠壓另一階段。如圖3—4—19所示。過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)在型材模上，模子前端與擠壓筒有10°的配合角，后端與模支承有3°～5°的配合角，以便換模之用。每塊分辨型材模尾端面均設(shè)計(jì)加工有φ20 mm小孔，作為專(zhuān)用鉤子卸模用。線(xiàn)性配合加工偏差必須保證在0.1 mm之內(nèi)。型材過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)十分重要，如設(shè)計(jì)不合理將會(huì)使過(guò)渡區(qū)產(chǎn)生成層，增加擠壓力，金屬流動(dòng)不均勻。過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)一般應(yīng)近似于型材形狀，由大頭過(guò)渡到小頭時(shí)應(yīng)盡量用大曲率半徑的圓滑過(guò)渡，并接近金屬自然流動(dòng)角，以免產(chǎn)生死區(qū)，過(guò)渡區(qū)成層。

 

    圖3—4—19用兩套分辨模生產(chǎn)變斷面型材示意圖
1——擠壓軸；2——墊片；3——擠壓筒；4——型材模；5——壓型嘴；6——鎖鍵

2)一次擠壓基本型材和大頭的方法 
它是在模支承內(nèi)同時(shí)裝入一套用于擠壓大頭部分的整體模和一套用以擠壓基本型材的分辨模，在一個(gè)擠壓過(guò)程中，把型材和大頭同時(shí)擠壓完成。如圖3—4—20所示。 

 

    圖3—4—20用一個(gè)分辨模和一個(gè)整體模同時(shí)擠壓基本型材
    和大頭部分的工具結(jié)構(gòu)及操作過(guò)程示意圖
(a)擠壓基本型材部分；(b)提起鎖鍵8及除去支承環(huán)6；(c)擠壓大頭部分
1——擠壓墊片；2——擠壓筒；3——鑄錠；4——擠壓大頭部的整體模；5——擠壓型材部分的分瓣模；
6——支承環(huán)；7——模支承；8——鎖鍵；9——基本型材部分；10——大頭部分

3．3  階段躉斷面型材的擠壓工藝
1)擠壓系數(shù)λ的確定
在同一個(gè)擠壓筒上，一次同時(shí)擠壓兩個(gè)斷面積相差很大的型材，并且擠壓系數(shù)都要選擇得合理是十分困難的。因此在這種情況下，為了滿(mǎn)足力學(xué)性能和組織的要求，必須兩者同時(shí)兼顧。實(shí)踐證明，型材部分的擠壓系數(shù)范圍一般為20～45。若λ太小則不易滿(mǎn)足定尺長(zhǎng)度要求。λ太大則增加擠壓力，對(duì)于高強(qiáng)度鋁合金變斷面型材擠壓易產(chǎn)生悶車(chē)現(xiàn)象。大頭部分的擠壓系數(shù)一般要大于4。這主要考慮到大頭部分必須有足夠的變形量，以保證各向的力學(xué)性能均能滿(mǎn)足技術(shù)條件要求。尤其是7A04合金，其大頭部分的橫向伸長(zhǎng)率受變形程度的影響很大，如果λ太小，不容易滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求。對(duì)于各種不同的大頭部分和型材部分?jǐn)嗝娣e比的變斷面型材，其大頭部分和型材部分的擠壓系數(shù)選擇范圍見(jiàn)表3—4—43。

表3—4—43  階段變斷面型材各段擠壓系數(shù)選擇范圍表

型材斷面比n	2A12	7A04
λ頭	λ型	λ頭	λ型
3～5 5～8 8～10	4～6 4～5 3.5～4.5	12-30 20～40 28～45	5～7 5～6	15～35 25～45

 

 

 

表3-4-44采用鐓粗變形時(shí)鑄錠直徑與擠壓筒關(guān)系表

擠壓機(jī)能力/MN	擠壓筒直徑/mm	鑄錠(毛料)直徑/mm	鐓粗變形程度/%
12	115 130	92 110	36 29
20	170 200	140 160	33 31
50	300 360	240 300	36 31

 

 

 

 

3)階段變斷面型材鑄錠長(zhǎng)度計(jì)算
鑄錠的長(zhǎng)度L按下式計(jì)算：

L=(L_l+L₂+L₃)K+h_殘           (3－4－8)

式中： L₁——擠壓型材部分所需鑄錠長(zhǎng)度/mm；
       L₂——擠壓大部部分所需鑄錠長(zhǎng)度/mm；
       L₃——過(guò)渡區(qū)所需鑄錠長(zhǎng)度/mm；
       K——綜合修正系數(shù)(主要考慮鐓粗和型材正公差系數(shù))，K取1.14～1.2；
       h_殘——殘料長(zhǎng)度，一般取40～70。

L_l[L_交+(800～1000)]/λ_型             (3－4－9)
L₂[L_頭+(800～1000)]/λ_頭           (3－4－10) 
                (3－4－11)

上述公式中： 
    L_交——型材部分的交貨長(zhǎng)度/mm；    
L_頭——大頭部分的交貨長(zhǎng)度/mm；    
L_過(guò)——過(guò)渡區(qū)型材長(zhǎng)度/mm；
λ_頭——大頭部分?jǐn)D壓系數(shù)；    
λ_型——型材部分?jǐn)D壓系數(shù)。    
4)階段變斷面型材擠壓工藝
鑄錠的加熱溫度、擠壓筒溫度和擠壓速度見(jiàn)表3—4—45。階段變斷面型材規(guī)格及擠壓工藝參數(shù)舉例見(jiàn)表3—4—46。

表3—4—45  階段變斷面型材擠壓工藝參數(shù)表

合金	斷面比	鑄錠加熱溫度 /℃	擠壓筒溫度 /℃	擠壓速度/m·min-1
型材部分	大頭部分
2A12	≤5	420～460	400～420	0.4～O．8	0.5～1.0
>5	440～470	430～450	0.3～0.7	0.4～0.8
7A04	所有	370～440	360～420	0.3～0.6	0.4～0.7

表3—4—46  階段變斷面型材規(guī)格及擠壓工藝參數(shù)舉例

型號(hào)

合金

斷面面積/cm2

斷 面 比

長(zhǎng)度/mm

擠壓 簡(jiǎn)直 徑 /mm

模 孔 數(shù)

擠壓系數(shù)λ

殘料 長(zhǎng)度 /mm

壓出長(zhǎng)度

鑄錠 尺寸 /mm×mm

鐓粗 系數(shù)

基本 型材

大頭

基本 型材

大頭

基本 型材

大頭

基本 型材

大頭

XC，6531 XC，6541／2 XC，6561 XC，6511／2 XC，6574 XC，6578 XC，6538

2A12 2A12 2A12   7A04 7A04 7A04

2.586 4.770 6.400 8.730 7.420 12.140 10.200

23.580 37.910 38.840 46.350 58.340 79.670 59.840

9.1 7.9 6.1 5.3 7.9 6.6 5.9

4215 5205 2160 5210 5740 11560 11645

385 395 240 490 260 440 355

150 170 170 200 200 220 220

1 l 1 l 1 l 1

68.37 47.5 35.5 35.9 42.4 31.3 37.2

7.51 50 5.85 6.77 5.38 4.43 6.35

50 50 50 50 5.38 50 50

5715 6705 3660 3710 7240 13060 13145

885 895 740 990 760 940 855

142×280 162×380 162×310 192×420 192×400 212×750 212×600

1.11 1.10 1.10 1.08 1.08 1.07 1.O7