工业铝型材生产加工厂家

挤压是使金属在外力作用下强制发生流动，产生变形；在挤压过程中，锭坯所受的外力不是均匀的，因此其流动变形也不是均匀的，这就必然影响到铝型材的组织、力学性能和尺寸上的差异；因此研究挤压过程的特点，尽量减小不均匀变形的程度，采取一切技术措施，尽可能将铝型材特性的差异降至最低限度，是广大铝型材加工工作者所面临的最重要的课题；为了加深对问题的了解，先简要介绍挤压过程中阶段的划分和特点，以及挤压的基础理论知识；

1：铝型材挤压阶段的划分及特点

一般将铝型材挤压分为三个阶段：开始挤压阶段、基本挤压阶段、终了挤压阶段；

①开始挤压阶段

开始挤压阶段又称填充挤压阶段；在铝型材加工生产中，一般被挤压的锭坯直径均小于挤压筒内径，挤压筒壁和铸锭之间存在一定的间隙，当然这个间隙希望越小越好；挤压开始，金属受到挤压轴的压力，首先充满挤压筒与模孔，挤压力直线上升；筒壁和铸锭间的间隙小，可减少填充时挤压的变形量，从而减少填充时流入模孔的金属长度，减少前端因变形不足而致使铝型材组织性能低劣的几何废料；同时，当锭坯长度与挤压筒直径之比为3~4时，填充镦粗可能出现鼓型，有可能在铝型材模具附近形成封闭空间，使得间隙中的空气在挤压时受到剧烈压缩并发热，被强烈压缩的气体会进入锭坯表面的微裂纹中；裂纹通过模具时被焊合，出模孔后即形成气泡，未能焊合的则在出模孔后成为起皮；间隙越小，出现气泡和起皮的现象越轻，乃至消失；

但是，有时为了提高铝型材的横向力学性能，如生产2A12、7A04合金，希望填充阶段有较大的变形量，则在填充挤压阶段需要给予铸锭25%~35%的镦粗变形；

②基本挤压阶段

基本挤压阶段又称平流挤压阶段，这是铝型材挤压过程中最重要的阶段；其应力状态、金属流动方式对材料的组织、性能和尺寸将产生重要影响；消除或减小该挤压状态下的应力不均匀性，保持金属的合理流动，是提高挤压材质量的关键；

③终了挤压阶段

终了挤压阶段是指在挤压筒内的铸锭长度减小到接近变形区压缩锥高度时的金属流动阶段；当垫片接近变形区压缩椎后，供应此区的金属体积已相应减少，如挤压轴运动速度，即挤压速度保持不变时，必然引起金属在径向上的流动速度增加；

假设供应体积内的金属径向流动速度与垫片和模子滑动摩擦面上的金属流动速度都相等，则秒供应体积在直径为Dx，高度为Lx的圆柱面上的径向流动速度为： 

 

由公式可以看出，金属的径向流动速度是变化的，并且与铸锭的高度和金属质点的位置有关；变形区中铸锭金属的高度越大，则流速越小；金属质点越接近模孔，速度越大；

产生上述现象的原因是，在垫片未进入变形区压缩椎之前，变形区中的金属体积并未减少，即进入变形区多少金属，就能从模孔中流出多少金属；但垫片进入变形区压缩锥之后，变形区中的金属体积减少，如挤压速度和延伸系数不变时，金属的流出速度也不变，而挤压速度与流出速度之间存在如下关系： 

于是向膜孔中供应的金属秒体积也不变，因此必然引起金属的横向流动速度和在垫片、模子接触面上的滑动增加，随之引起变形速度和金属硬化程度的增加；而其接触表面的大小不变，故滑动速度和铝型材硬化程度的急剧增加必然增大消耗于滑动上的功和功率，从而使得挤压力增高；

总之，在铝型材正挤压生产中，由于种种原因，挤压过程中的金属流动速度和变形程度都是不均匀的，必然影响铝型材在组织和性能上的差异；而差异越大，则表明其铝型材的性能越不稳定；因此尽可能消除或减小差异，保证铝型材使用性能的稳定，是型材科技工作者面临的重要任务；多少年来，科技人员对此做了大量工作，改善挤压条件：一方面改进配套设备和工、模具的设计，提高设计水平，改进工艺制度，优化工艺操作，尽可能降低挤压过程中变形的不均匀性，这一点我们将在后面有关的分析中进行讨论；另一方面研究开发新的装备，改善金属的流动速度，减小或消除变形程度的不均匀性，于是出现了反向挤压和静液挤压，，推进了挤压加工技术的发展；

2：铝型材生产反向挤压的金属流动

与正向挤压的最大不同，反向挤压的基本特点是锭坯金属的大部分与挤压筒壁之间无相对滑动，因此塑性变形区集中在模孔附近；根据实验，塑性变形区的高度不大于0.3Do；下图所示为反挤压时作用于金属上的力；由于变形区之外的金属4区与筒壁间无摩擦力，该部分的受力条件为三向等压应力状态；金属在塑性变形区中的流动情况与正挤压时的有很大不同；反挤压时，由于在塑性变形区中金属与筒壁间的摩擦力的作用方向与金属流出模孔的方向相同，所以死区很小；所以反挤压时死区不能组留锭表面层而导致其表面缺陷流向铝型材表面，使表面质量恶化；为此，用于反挤压的铸锭必须车削表面或进行脱皮处理；

由于反挤压的塑性变形区只集中在模孔附近，使变形的不均匀性大为减小，尤其是沿长度方向减小更为明显；由于反挤压变形均匀，其铝型材的组织和力学性能得到明显改善，波动范围小，稳定性提高；其铝型材缺陷的形式和出现的几率也发生一定的变化，这一点将在后面进行讨论；

3：静液挤压

静液挤压又称高压液体挤压，挤压时，锭坯借助于其周围高压液体的压力（达980~2942MPa）从模孔中挤出，实现塑性变形；该方法锭坯不与挤压筒内壁直接接触，无摩擦，金属边形极为均匀，铝型材质量好；锭坯处于高压液体之中，锭坯长度与直径之比达40时，锭坯也不会发生弯曲；锭坯与模子之间处于流体动力润滑状态，摩擦力很小，表面光洁度高；铝型材力学性能在断面上和长度上非常均匀；但设备要求密封性能高；挤压筒、挤压轴需承受极高压力，其材质选择和结构设计极其重要而复杂，尚不能普遍推广；但应用于生产某些特殊材质铝型材产品，具有广阔的发展前景；