鋁合金擠壓工藝技術分析

李延義

摘要：為更好的適應市場發展的需求，鋁合金產品生產制造工藝必須要進行調整優化，在提高作業效率的同時，保證較高產品質量。以鋁合金擠壓工藝技術為對象，確定技術要點，并對擠壓溫度、擠壓速度以及擠壓比等因素進行分析，以實現工藝優化為目的，爭取不斷采取對技術工藝進行完善，促進鋁合金生產行業的持續發展。本文就鋁合金擠壓工藝技術要點進行了簡單分析。

關鍵詞：鋁合金；擠壓工藝；擠壓變形

擠壓為最重要的壓力加工法之一，鋁合金擠壓工藝現在已經比較成熟，并且鋁合金擠壓材在實際應用中比較廣泛。為進一步發揮鋁合金擠壓工藝技術的優勢，需要掌握其實施的要點，通過對不同溫度以及不同擠壓速度下擠壓過程的對比，可以明確發現不同條件下最終加工效果不同，可以為擠壓工藝參數的調整優化提供依據。

一、鋁合金擠壓特性

1.粘附性強

鋁合金在進行擠壓加工時，其會對工具產生較強的粘附性，而形成較大的接觸摩擦應力，數值大小與剪切應力最大值相似，這樣就會導致毛料的表面層以及中間層之間剪切變形量差異增大，出現不均勻變形的情況，而對最終擠壓效果產生一定影響，為加工過程中需要重點控制的因素[1]。

2.機械咬合

擠壓時接觸面因為機械咬合使得接觸面積不斷變化，因為模具表面與坯料表面之間存在一定凹凸，不是完全平整狀態，這樣在接觸時就會出現相互嵌入的情況。在沿著接觸表面滑動作業時，模具表面存在的凸起必定會將陷入到凹谷內的部分碾平，然后在坯料以及模具之間形成新的接觸面。并且凸起越大壓入變形金屬內的深度也就越大，沿著切向位移需要的作用力也就會增大，形成較大摩擦阻力而對最終擠壓效果產生影響。

3.物質剪切

在鋁合金擠壓工藝處理中，變形工具以及變形金屬兩者的接觸面之間會存在中間物質，成為接觸面的間隔層，對金屬表面產生一定屏蔽效果。一般此類中間物質多為金屬表面工藝潤滑劑、塵埃與水組成，很大程度上影響摩擦力。中間物質強度遠小于變形金屬，如果沿著接觸表面滑動，便會造成中間物質變形。

二、鋁合金擠壓工藝參數影響

1.實驗過程設置

1.1實驗材料

選擇2024鋁合金φ52mm棒材作為初始材料，且坯料選擇完全退火態的2024鋁合金，規格為φ52測繪50mm[2]。

1.2實驗參數

選擇實驗所用模具材料，應保證其為剛性體，相比坯料模量要更大，最終確定應用型號為YG8的材料，彈性模量為590GPa，泊松比為0.21。然后便可以在NX8.5軟件內完成擠壓筒、擠壓模具、擠壓墊的設計。共設置有兩個對比組，確定第一組保持擠壓軸下行速度為10mm/s，設定擠壓溫度為變量，分為20℃、200℃以及350℃三個條件；第二組設定擠壓溫度為200℃，保持擠壓溫度為200℃，以擠壓速度為變量，分為5mm/s、10mm/s、15mm/s以及25mm/s四個條件[3]。

2.實驗結果分析

2.1溫度因素影響

根據擠壓實驗結果可以得知，實驗材料在受到擠壓軸初始壓力作用時，坯料會逐漸將擠壓筒與模孔擠滿，然后擠壓力持續增大達到最高時（填充擠壓階段），突然降低證明墩粗過程結束，逐漸進入到穩定擠壓階段。在第二個階段中鋁合金材料逐漸從模孔內流入到定徑帶內，常規情況下基本基本擠壓階段內外層金屬不會出現交錯紊亂流動現象，坯料在同一個橫截面上的金屬質點會保持一個速度均勻進入到變形區，此階段中要保持擠壓力穩定。根據實驗表現來看，在變形溫度不斷增加的情況下，錠坯變形抗力持續降低，相應的所需擠壓力也隨之降低，擠壓力峰值逐漸由3000kN降低到1000kN，可以證明擠壓溫度的變化對鋁合金擠壓效果影響明顯，隨著溫度的身高，擠壓力不斷減小。

對不同擠壓溫度下鋁合金的等效應變趨勢進行分析，可確定沿著擠壓方向，等效應變不斷增大，并且主要集中在擠壓壁上。材料在擠壓力作用下變形時，邊部材料受到擠壓力影響首先流動變形，然后管壁成型后應變會逐漸減小，試樣心部位置外，只存在最小有效應變。在擠壓溫度不斷升高的情況下，鋁合金的變形抗力逐漸降低，流動效果更為明顯，相應的最大等效應變不斷增加。

2.2擠壓速度影響

在擠壓溫度不變而不斷增加擠壓速度的情況下，相同步長的制件長度會呈現逐漸增加的趨勢。破壞系數的最大值則呈現逐漸減小的趨勢，對比擠壓速度為5mm/s和25mm/s兩種條件下的擠壓狀態，制件破壞系數最大值降低了30%。破壞系數比較低的情況下，可以保證制件有良好的力學性能，表面缺陷更少，對提高制件表面質量的控制效果具有良好的推動作用。當擠壓速度比較低時，制件表面更容易出現凹凸現象，尤其是晶粒越粗大問題越明顯，硬度以及機械性均會有一定程度的降低，并且會對制件美觀性產生影響。由此可以得知在進行鋁合金擠壓處理時，應盡量保持較大擠壓速度操作，可以有效改善制件表面質量，提高制件加工效果，具有良好美觀性。

結束語：

鋁合金擠壓工藝技術應用非常廣泛，且已經比較成熟，為進一步提高其實際應用效率，還需要在原有加工模式上進行分析，確定不同參數條件下擠壓加工效果，然后有針對性的進行調整和控制，爭取有效控制成品表面質量，并保證其具有良好的硬度與機械性能，推動鋁合金擠壓工藝的持續發展。

參考文獻：

[1]宋天翔.2024鋁合金擠壓工藝模擬研究[J].設備管理與維修，2017（17）：57-58.

[2]朱永博.7075鋁合金擠壓工藝及變形行為研究[D].南昌大學，2017.

[3]紀冬冬，朱明超，董陽.鋁合金擠壓工藝技術[J].硅谷，2011（19）：49.