铝合金挤压工艺.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-27,#,铝合金,挤压,主要内容,一、前言,二、铝合金的应用案例,三、铝合金的加工分类,四、铝合金挤压技术,五、铝合金制造商,铝合金的应用,一、前言,资料表明，汽车质量每减轻,1%,，燃油消耗下降,0.6%,1.0%,，随着油价的上涨，车身轻量化将成为众多厂家追逐的目标，促使车身轻量化的技术将会得到突飞猛进的发展；钢板约占轿车材料的,75%,，车身质量约占整车质量的,25%,30%,，减轻钢板的质量就可以降低整车质量、也就是意味着降低燃油消耗，也就是“车身轻量化”。,汽车轻量化的要求推动了铝合金和镁合金等轻金属的应用；与普通钢板制作车身相比，用铝制造车身不但减轻了一半以上的质量，抗腐蚀性及可回收性也更优于普通钢板，而且可以提高安全性能，研究发现，单位重量的铝在碰撞中吸收能量是钢的,2,倍。,钢铝混合车身（多材料混合）将是汽车车身轻量化的发展趋势，铝的应用多替代软钢，全铝车身是将豪华车轻量化车身的发展趋势；,30,80,万的乘用车车身用材趋势为多种材料混合，部分,C,级豪华车会用全铝车身，以及部分覆盖件、前后保横梁、轮罩、仪表盘支架，,80,万以上豪华车发展趋势为全铝车身。,推广铝、镁合金应用有助于提高汽车品质，特别是提升我国自主品牌汽车在国际上的竞争力。,铝合金的应用,铝合金的应用,防撞梁和吸能盒的应用,二、应用案例,二、应用案例,新路虎揽胜应用的镁合金前端模块,镁合金座椅骨架,铝合金防撞梁与吸能盒、脚踏板、天窗滑轨、顶棚行李支架等,铝合金的应用,全铝车身,奥迪,A8,是大型豪华轿车，但它的车身结构重量仅有,218kg,，奥迪,A8,铝合金框架支撑着全铝合金车身的创新技术被称为,ASF,（,Audi Space Frame,）,即奥迪空间框架技术，,ASF,车身结构有挤压的铝部件及压铸件组成，该架构支撑铝板元件；目前在市场上销售的,Audi A8,、,TT,等车型，都使用了,ASF,，奥迪,A8,车身结构重量仅为,218kg,，,TT Coupe,跑车车身结构重量仅有,206kg,。,二、应用案例,铝合金的应用,二、应用案例,铝合金的应用,三、铝合金的加工方式,目前，铝合金的加工方式有：轧制、锻造、挤压、冲压、铸造,下面主要讲解一下挤压成型,铝合金的应用,四、挤压成型,定义,挤压成型（,Press Forming,）是对放在模具型腔（或挤压筒）内的金属坯料施加强大的压力，迫使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模的模孔中挤出，从而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法。,铝合金的应用,1.,挤压加工的工艺特点,归纳起来，挤压成型有下列特点：,1.1,）在挤压过程中，被挤压金属在变形区能获得比轧制锻造更为强烈和均匀的三向压缩应力状态，这就可以充分发挥被加工金属本身的塑性；,1.2,）挤压法不但可以生产截面形状简单的棒、管、型、线产品，还可以生产截面形状复杂的型材和管材；,1.3,）挤压加工灵活性大，只需更换模具等挤压工具，即可在一台设备上生产形状、规格和品种不同的制品，更换挤压模具的操作简便快捷、省时、高效；,1.4,）挤压制品的精度高，制品表面质量好，还提高了金属材料的利用率和成品率；,1.5,）挤压过程对金属的力学性能也有良好的影响；,1.6,）工艺流程短，生产方便，一次挤压即可获得比热模锻或成型轧制等方法面积更大的整体结构件，设备投资少、模具费用低、经济效益高；,1.7,）轻金属及轻合金具有良好的挤压特性，特别适合于挤压加工，如铝及铝合金，可以通过多种挤压工艺和多种模具结构进行加工；,1.8,）只限于等截面的。,四、挤压成型,铝合金的应用,2.,挤压生产线设备,四、挤压成型,铝合金的应用,3.,挤压生产线流程图,四、挤压成型,铝合金的应用,4.,挤压成型的原理示意图,四、挤压成型,铝合金的应用,铝合金的应用,四、挤压成型,按金属塑变流动方向，挤压可以分为以下几类：,正挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向相同；,反挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向相反：,复合挤压：生产时，坯料一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反；,径向挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向成,90,角,5.,挤压成型的分类,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压成型工具,挤压工具分为基本工具和模具；,模具包括模子、穿针孔等直接参与金属变形且消耗比较大的工具，模具是最重要的挤压工具，模具是金属加工的基础，模具的设计和制造是金属压力加工的核心，模具的质量和使用寿命是评价某挤压方法经济可行的决定性因素；,基本工具是由挤压筒、挤压垫、挤压轴、针支撑、支撑环、压型嘴和模架组成；,在现代大生产中，基本挤压工具和模具对实现整个挤压过程有着十分重要的意义；,采用模具加工成型金属构件，具有生产效率高、质量好、材料省、成本低以及规格灵活多变等特点，近几年来，在国民经济建设的各个领域，得到了广泛的应用；,工业产品及零部件，有,70%,以上都是用模具加工出来的，故，产品与模具是密不可分的，“没有模具就没有产品”；,下面就介绍一下挤压模具。,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,以铝合金汽车防撞梁的挤压模具为例,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,6.1,防撞梁挤压模具的结构,平面分流组合挤压模,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,平面分流组合挤压模,上模,装配螺纹孔,定位销孔,分流孔,分流桥,装配螺纹孔,模芯,6.1,防撞梁挤压模具的结构,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,平面分流组合挤压模,下模,焊合室,空刀,工作带,定位销,桥墩,模孔,装配螺纹孔,6.1,防撞梁挤压模具的结构,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,平面分流组合挤压模,底部视图,下模,上模模芯,型腔,6.1,防撞梁挤压模具的结构,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,6.2,防撞梁平面分流组合挤压模的生产示意,1.,铝锭,2.,挤压垫片,3.,挤压轴,4.,挤压筒（内衬）,5.,挤压筒（外套）,6.,模具,7.,挤压制件,1,2,3,4,5,6,7,铝锭在压力作用下，被分成几股金属流，经过分流孔进入焊合室，在焊合室汇集，在高温、高压、高真空的环境下又重新被焊合，最后通过模芯和模孔之间的间隙流出，从而形成符合尺寸及性能要求的管材或空心型材，如果需要弯曲就在后部设备增加弯曲工具；,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,6.3,模具设计的要点,6.3.1,铝挤压件的尺寸分析,挤压件的尺寸偏差由模具、挤压设备和其他有关工艺因素决定的；其中受模具尺寸变化的影响最大，而影响模具尺寸变化的原因有：模具的弹性变形、模具的升温、模具的材料、模具的制造精度和模具的磨损等；,6.3.2,铝型材挤压机吨位的选择,选择挤压机吨位主要根据挤压比来确定；挤压比是以数值表示棒材实现挤压的难易，一般来说，挤压比在,10,150,之间是可以适用的；挤压比小于,10,，产品机械性能低，反之挤压比过高产品容易出现表面粗糙或角度偏差等缺陷，实心型材常推荐挤压比,30,左右，中空型材在,45,左右；,6.3.3,外形尺寸的确定,挤压模具的外形尺寸是指模具的外圆直径和厚度，由型材截面的大小、重量及强度来决定；,6.3.4,挤压模具尺寸的合理计算,计算模孔尺寸时，主要考虑被挤压铝合金的化学成分、产品的形状、公称尺寸及其允许公差、挤压温度以及在此温度下模具材料与被挤压铝合金的线膨胀系数，产品断面上的几何形状的特点及其在拉伸矫直时的变化，挤压力的大小及模具的弹性变形等因素；,对于壁厚差很大的型材，其难于成型的薄壁部分及边缘尖角区应适当加大尺寸，对于宽厚比大的扁宽薄壁型材及壁板型材的横孔，桁条部分的尺寸可按一般型材设计，而腹板厚度的尺寸，除考虑公式所列的因素外，尚需考虑模具的弹性变形、塑性变形及整体弯曲，距离挤压筒中心远近等因素，此外，挤压速度、有无牵引装置等对横孔尺寸也有一定影响。,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,6.3.5,合理调整金属的流动速度,所谓合理调整就是在理想状态下，保证制品断面上每一个质点以相同的速度流出模孔，尽量采用多孔对称排列，根据型材的形状、各部分壁厚的差异、比周长的不同及距离挤压筒中心的远近，设计不等长的定径带；一般来说，型材某处的壁厚越薄、比周长越大、形状越复杂、离挤压筒的中心越近，此处的定径带越短；当用定径带仍难以控制流速时，对于形状特别复杂、壁厚很薄、挤压筒的中心很远的部分可采用促流角或导料锥来加速金属流动；相反，对于那些壁厚很大的部分或离挤压筒的中心很近的部分，就应采用阻碍角进行阻碍，以减缓此处的流速；此外，还可以采用工艺平衡孔，工艺余量或者采用前室模，导流模，改变分流孔的数目、大小、形状及位置来调整金属的流速；,6.3.6,保证足够的模具强度,由于挤压时模具的工作条件恶劣，所有模具强度是模具设计中的一个非常重要的问题，除了合理布置模孔的位置，选择合适的模具材料，设计合理的模具结构和外形之外，精确地计算挤压力和校核各危险断面的许用强度也是十分重要的；目前计算挤压力的公式很多，但进过修正的别尔林公式仍有工程价值，挤压力的上限解法；也有较好的适用价值，用经验系数法计算挤压力比较简便；至于模具强度的校核，应根据产品的类型、模具结构等分别进行，一般平面模具只需校核剪切强度和抗弯强度；舌型模和平面分流模则需要校核抗剪、抗弯和抗压强度，舌头和针尖部分还需要考虑抗拉强度等，强度校核时的一个重要的基础问题是选择合适的强度理论公式和比较精确地许用应力；近年来，对于特别复杂的模具可用有限元法来分析其受力情况与校核强度。,铝合金的应用,四、挤压成型,6.,挤压模具,6.3.7,工作带宽度尺寸,确定分流组合模的工作带要比确定半模工作带复杂的多，不仅要考虑到型材壁厚差，距中心的远近，而且必须考虑到模孔被分流桥遮蔽的情况；处于分流桥下的模孔，由于金属流进困难，工作带必须考虑减薄些；在确定工作带时，首先要找出在分流桥下型材壁厚最薄处即金属流动阻力最大的地方，此处的最小工作带定为壁厚的两倍，壁厚较厚或金属容易达到的地方，工作带要适当加厚，一般按一定的比例关系，再加上易流动的修正值；,6.3.8,模孔空刀结构,模孔空刀就是模孔工作带出口端悬臂支撑的结构，型材壁厚,t 2.0mm,时，可采用加工容易的直空刀结构，,t,2.0mm,时，或者带有悬臂处可用斜空刀；,铝合金的应用,四、挤压成型,7.,铝合金,原,材力学特性与选择范围,7.1,铝合金的分类,：,一系：,1000,系列铝合金代表,1050,、,1060,、,1100,系列；,在所有系列中,1000,系列属于含铝量最多额一个系列，纯度可以达到,99.00%,以上，由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列；市场上流通的大部分为,1050,或,1060,系列，,1000,系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如,1050,系列最后两位阿拉伯数字是,50,，根据国际牌号命名标准，含铝量必须达到,99.5%,以上视为合格产品；国内的铝合金技术标准,(GB/T3880-2060),中也明确规定了,1050,含铝量应达到,99.5%,，同样道理,1060,系列的含铝量必须达到,99.6%,以上；,二系：,2000,系列铝合金代表,2024,、,2A16(LY16),、,2A02(LY6),；,2000,系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜元素含量最高，大概在,3,5%,左右；,2000,系列铝属于航空铝材，在常规工业中不常用；,三系：,3000,系列铝合金代表,3003,、,3A21,为主；,我国,3000,系列铝板生产工业较为优秀；,3000,系列铝棒是有锰元素为主要成分，含量在,1.0,1.5%,之间，是一款防锈功能较好的系列；,四系：,4000,系列铝合金代表为,4A01,；,4000,系列的铝材属于含硅量较高的系列，通常含硅量在,4.5,6.0%,之间，属建筑用材料，机械零件锻造用材、焊接材料，低熔点、耐蚀性好、产品具有耐热、耐磨的特性；,铝合金的应用,四、挤压成型,7.,铝合金力学特性与选择范围,7.1,铝合金的分类,：,五系：,5000,系列铝合金代表,5052,、,5005,、,5083,、,5A05,；,5000,系列铝属于较常用的铝合金系列，主要元素为镁，含镁量在,3,5%,之间，有成为镁铝合金；主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化，在相同面积下镁铝合金的重量低于其他系列，在常规工业中应用也较为广泛，在国内，,5000,系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一；,六系：,6000,系列铝合金代表,6061,；,主要含有镁和硅两种元素，故集中了,4000,系列和,5000,系列的优点，,6061,是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用，可适用性好、容易涂层、加工性好；,七系：,7000,系列铝合金代表,7075,；,属于航空系列，是铝镁锌铜合金，是热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但抗腐蚀性较差；,八系：,8000,系列铝合金较为常用的是,8011,；,属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不常用；,九系：,9000,系列铝合金是备用合金；,THE END,