铝合金挤压工艺技术分析

李延义

摘要：为更好的适应市场发展的需求，铝合金产品生产制造工艺必须要进行调整优化，在提高作业效率的同时，保证较高产品质量。以铝合金挤压工艺技术为对象，确定技术要点，并对挤压温度、挤压速度以及挤压比等因素进行分析，以实现工艺优化为目的，争取不断采取对技术工艺进行完善，促进铝合金生产行业的持续发展。本文就铝合金挤压工艺技术要点进行了简单分析。

关键词：铝合金；挤压工艺；挤压变形

挤压为最重要的压力加工法之一，铝合金挤压工艺现在已经比较成熟，并且铝合金挤压材在实际应用中比较广泛。为进一步发挥铝合金挤压工艺技术的优势，需要掌握其实施的要点，通过对不同温度以及不同挤压速度下挤压过程的对比，可以明确发现不同条件下最终加工效果不同，可以为挤压工艺参数的调整优化提供依据。

一、铝合金挤压特性

1.粘附性强

铝合金在进行挤压加工时，其会对工具产生较强的粘附性，而形成较大的接触摩擦应力，数值大小与剪切应力最大值相似，这样就会导致毛料的表面层以及中间层之间剪切变形量差异增大，出现不均匀变形的情况，而对最终挤压效果产生一定影响，为加工过程中需要重点控制的因素[1]。

2.机械咬合

挤压时接触面因为机械咬合使得接触面积不断变化，因为模具表面与坯料表面之间存在一定凹凸，不是完全平整状态，这样在接触时就会出现相互嵌入的情况。在沿着接触表面滑动作业时，模具表面存在的凸起必定会将陷入到凹谷内的部分碾平，然后在坯料以及模具之间形成新的接触面。并且凸起越大压入变形金属内的深度也就越大，沿著切向位移需要的作用力也就会增大，形成较大摩擦阻力而对最终挤压效果产生影响。

3.物质剪切

在铝合金挤压工艺处理中，变形工具以及变形金属两者的接触面之间会存在中间物质，成为接触面的间隔层，对金属表面产生一定屏蔽效果。一般此类中间物质多为金属表面工艺润滑剂、尘埃与水组成，很大程度上影响摩擦力。中间物质强度远小于变形金属，如果沿着接触表面滑动，便会造成中间物质变形。

二、铝合金挤压工艺参数影响

1.实验过程设置

1.1实验材料

选择2024铝合金φ52mm棒材作为初始材料，且坯料选择完全退火态的2024铝合金，规格为φ52测绘50mm[2]。

1.2实验参数

选择实验所用模具材料，应保证其为刚性体，相比坯料模量要更大，最终确定应用型号为YG8的材料，弹性模量为590GPa，泊松比为0.21。然后便可以在NX8.5软件内完成挤压筒、挤压模具、挤压垫的设计。共设置有两个对比组，确定第一组保持挤压轴下行速度为10mm/s，设定挤压温度为变量，分为20℃、200℃以及350℃三个条件；第二组设定挤压温度为200℃，保持挤压温度为200℃，以挤压速度为变量，分为5mm/s、10mm/s、15mm/s以及25mm/s四个条件[3]。

2.实验结果分析

2.1温度因素影响

根据挤压实验结果可以得知，实验材料在受到挤压轴初始压力作用时，坯料会逐渐将挤压筒与模孔挤满，然后挤压力持续增大达到最高时（填充挤压阶段），突然降低证明墩粗过程结束，逐渐进入到稳定挤压阶段。在第二个阶段中铝合金材料逐渐从模孔内流入到定径带内，常规情况下基本基本挤压阶段内外层金属不会出现交错紊乱流动现象，坯料在同一个横截面上的金属质点会保持一个速度均匀进入到变形区，此阶段中要保持挤压力稳定。根据实验表现来看，在变形温度不断增加的情况下，锭坯变形抗力持续降低，相应的所需挤压力也随之降低，挤压力峰值逐渐由3000kN降低到1000kN，可以证明挤压温度的变化对铝合金挤压效果影响明显，随着温度的身高，挤压力不断减小。

对不同挤压温度下铝合金的等效应变趋势进行分析，可确定沿着挤压方向，等效应变不断增大，并且主要集中在挤压壁上。材料在挤压力作用下变形时，边部材料受到挤压力影响首先流动变形，然后管壁成型后应变会逐渐减小，试样心部位置外，只存在最小有效应变。在挤压温度不断升高的情况下，铝合金的变形抗力逐渐降低，流动效果更为明显，相应的最大等效应变不断增加。

2.2挤压速度影响

在挤压温度不变而不断增加挤压速度的情况下，相同步长的制件长度会呈现逐渐增加的趋势。破坏系数的最大值则呈现逐渐减小的趋势，对比挤压速度为5mm/s和25mm/s两种条件下的挤压状态，制件破坏系数最大值降低了30%。破坏系数比较低的情况下，可以保证制件有良好的力学性能，表面缺陷更少，对提高制件表面质量的控制效果具有良好的推动作用。当挤压速度比较低时，制件表面更容易出现凹凸现象，尤其是晶粒越粗大问题越明显，硬度以及机械性均会有一定程度的降低，并且会对制件美观性产生影响。由此可以得知在进行铝合金挤压处理时，应尽量保持较大挤压速度操作，可以有效改善制件表面质量，提高制件加工效果，具有良好美观性。

结束语：

铝合金挤压工艺技术应用非常广泛，且已经比较成熟，为进一步提高其实际应用效率，还需要在原有加工模式上进行分析，确定不同参数条件下挤压加工效果，然后有针对性的进行调整和控制，争取有效控制成品表面质量，并保证其具有良好的硬度与机械性能，推动铝合金挤压工艺的持续发展。

参考文献：

[1]宋天翔.2024铝合金挤压工艺模拟研究[J].设备管理与维修，2017（17）：57-58.

[2]朱永博.7075铝合金挤压工艺及变形行为研究[D].南昌大学，2017.

[3]纪冬冬，朱明超，董阳.铝合金挤压工艺技术[J].硅谷，2011（19）：49.