鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點發展范文

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摘要：簡要介紹了鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點、分類及發展前景。生產和使用證明，這類產品用途十分廣泛，但是技術含量很高，生產難度大。

關鍵詞：鋁合金；特殊精密型材和管材；特點；分類

1鋁及鋁合金特殊精密擠壓材的特點

這類產品的形狀特殊、壁厚薄，單位重量輕、公差要求非常嚴格，通常把這類產品稱之為鋁合金精密（或超精密）型材（管材），把生產這類產品的技術稱之為精密（或超精密）擠壓[1]。鋁合金特殊精密（或超精密）擠壓材的主要特點是：（1）品種多、批量小、多為專用擠壓材，其用途幾乎遍及到各行各業和人民生活的各個方面，包括所有的擠壓產品，如管材、棒材、型材和線材，涉及到各種合金和狀態。因其斷面小、壁厚薄、重量輕、批量小，一般不易組織生產。（2）形狀復雜、外形輪廓特殊，多為異形的、扁寬的、帶翅的、帶齒的、多孔的型材或管材。單位體積的表面積較大，生產技術難度大。（3）用途廣、性能和功能要求特殊。為了滿足產品的使用要求，選擇的合金狀態多，幾乎涵蓋了從1×××到8×××系的所有合金及幾十種處理狀態，技術含量高。（4）外形精巧、壁厚很薄，一般在0.5mm以下，有的甚至達到0.1mm左右，每米重量僅為幾克到幾十克，但長度可達幾米，甚至上百米。（5）斷面尺寸精度和形位公差要求十分嚴格。一般來說，小型鋁合金精密型材的公差要比JIS、GB、ASTM標準中的特殊級公差還要嚴一倍以上。一般精密鋁合金型材的壁厚公差要求在±0.04mm~0.07mm之間，而超精密鋁合金型材的斷面尺寸公差可能高達±0.01mm。如電位差計用的精密鋁型材重量30g/m，斷面尺寸公差范圍±0.07mm。織機用的精密鋁型材斷面尺寸公差為±0.04mm，角度偏差小于0.5°，彎曲度為0.83×L。又如汽車用高精特薄扁管，寬20mm，高1.7mm，壁厚為0.17±0.01mm，24個孔，屬于典型的超精密鋁合金型材。（6）技術含量高、生產難度大，對擠壓設備、工模具、鑄坯和生產工藝都有特殊的要求。部分小型精密鋁合金型材斷面舉例。

2鋁合金特殊精密擠壓材的分類

精密或超精密鋁合金擠壓材被廣泛應用于電子儀器、通訊設備以及尖端科學、國防軍工、精密機械儀表、弱電設備、航天航空、核工業、能源電力、潛艇與船舶、汽車與交通運輸工具、醫療器械、五金工具、照明照相與電子電器等方面。一般來說，精密或超精密鋁合金擠壓材可按外形特征分為兩大類：第一類是外形尺寸很小的型材。這一類型材亦稱超小型型材或微小型材（mini-shape），其外形尺寸通常只有數毫米，最小壁厚在0.5mm以下，單重為每米數克至數十克。由于其微小，通常對其公差要求甚嚴。例如，斷面外形尺寸公差小于±0.05mm。此外，對擠壓制品的平直度、扭轉度的要求也十分嚴格[3]。另一類是斷面外形尺寸并不很小，但對尺寸公差要求十分嚴格的型材，或者雖然斷面外形尺寸較大，但斷面形狀復雜而且壁厚很薄的型材。日本某公司在16.3MN臥式油壓機上用特種分流模擠壓的汽車空調冷凝器異形管（工業純鋁）。這一類型材的擠壓成形難度并不亞于前一類超小型型材。擠壓斷面尺寸較大而對公差要求十分嚴格的型材，不但需要先進的模具設計技術，而且需要對從坯料至成品整個生產流程的嚴格管理技術。20世紀80年代初以來，Conform連續擠壓技術的實用化以及工業技術發展的需要，小型、超小型型材的擠壓得到很快的發展[3]。但由于設備的限制、產品質量的要求以及擠壓技術的進步等多方面的原因，在常規擠壓設備上生產小型型材仍占較大的比例。為常規的分流模的擠壓這一類精密型材。模具的壽命（特別是分流橋、模芯的強度與耐磨性）與擠壓時的材料流動成為影響其生產的主要因素。這是因為擠壓該型材時，模芯的尺寸小、形狀復雜，強度與耐磨性是影響模具壽命的重要因素。而模具壽命直接影響生產成本。另一方面，許多精密型材壁厚很薄、形狀復雜，擠壓過程中材料的流動直接影響型材的形狀與尺寸精度。

為了防止坯料表面氧化皮膜與油污流入制品內，保證制品質量均勻可靠，可在擠壓前將加熱到設定溫度的坯料進行剝皮（稱為熱剝皮），然后迅速裝入擠壓筒內進行擠壓。同時應保持擠壓墊片干凈，防止在一次擠壓結束后的切除壓余處理至下一次擠壓裝入墊片的過程中油污臟物粘結到墊片上去。按斷面尺寸精度和形位公差，特殊精度鋁合金擠壓材可分為特殊精密鋁合金型材和小型（微型）超高精密鋁合金型材。一般來說，其精度超過國標（如GB、JIS、ASTM等）超高級精度一倍以內的稱為特殊精密鋁合金型材，如外形尺寸公差在±0.1mm以上，斷面壁厚公差在±0.05mm~±0.03mm以內的型材和管材等。而當其精度高出國標超高級精度一倍以上時則稱為小型（微型）超高精度鋁合金型材，如外形公差嚴于±0.09mm，壁厚公差嚴于±0.03mm~±0.01mm的為小型（微型）型材或管材。

3鋁及鋁合金特殊擠壓材的發展前景

2017年，全世界鋁加工材產銷量均超過60000kt／a，其中鋁及鋁合金擠壓材的產銷量超過25000kt／a，占鋁材總產銷量的40%以上。鋁擠壓材中型棒材占90％，其中通用型材和棒材以及中小型民用建筑型材占型棒材的80％以上，大中型型材和特種專用型材和棒材僅約占15％。管材約占鋁合金擠壓材的8％，而異形管材和特種專用管材僅約占管材的20％。由上可見，鋁及鋁合金擠壓材中產銷量最大、應用范圍最廣泛的是中小型民用建筑型材、通用型材和棒材、管材。而特種型材、棒材和管材僅占15％左右，這類產品的主要特點是：具有特種功能或性能；專門用于某種特定用途；具有較大或極小的規格尺寸；具有特高的尺寸精度或表面要求等。因此，其品種多而批量少，需要增加特殊工序或增添某些特殊設備和工具，生產難度大而技術含量高，生產成本增高而附加值也增高。隨著科學技術的進步和人民生活水平的不斷提高，對鋁及鋁合金擠壓產品的產量、質量和品種提出了越來越高的要求，特別是近年來產品個性化的出現，促進了具有個性化特點、用途專一的特種型材和管材的發展。超精密型材被廣泛應用于電子儀器、通信郵電設備、精密機械、精密儀表、弱電設備、航空航天、核潛艇與船舶、汽車工業等領域的小型、薄壁、斷面尺寸非常精密的零部件。通常對其公差要求甚嚴，例如，斷面外形尺寸公差小于±0.10mm，壁厚公差小于±0.05mm。此外，對擠壓制品的平直度、扭擰度等形位公差也要求十分嚴格。此外特殊小型超精密鋁合金型材在擠壓過程中對設備、工模具、工藝都要求相當嚴格。由于現代工業、國防尖端和科學研究等事業的飛速發展和個性化程度的提高，對小型超精密型材的數量、品種和質量要求越來越高，雖然近年來，已研發生產出了不少高質量的小型超精密的鋁合金型材，但仍然不能滿足市場的需求，特別是國內在生產小型超精密鋁合金型材的技術和裝備上與國際先進水平尚存在較大的差距，不能滿足國內外市場需求，必須迎頭趕上。

4結束語

鋁及鋁合金特殊精密擠壓（型材和管材）是一種形狀復雜、壁厚很薄而尺寸公差和形位精度要求十分苛刻、技術含量很高，生產難度很大的高、精尖材料，是國民經濟和國防軍工不可或缺的關鍵材料，用途十分廣泛，發展前景看好的材料。生產該產品對坯料、工模具和擠壓機設備及擠壓工藝都有特殊要求，要解決一系列關鍵技術難題才能批量獲得優良產品。

參考文獻

[1]謝水生，劉靜安.金屬擠壓理論與技術[M].北京：冶金工業出版社，2012

[2]劉靜安.特種鋁及鋁合金型材和管材的發展現狀與趨勢[M].北京：中國鋁業，2017

[3]謝水生，劉靜安，王國軍，等，鋁及鋁合金產品生產技術與裝備[M].長沙：中南大學出版社，2015

作者:黎家行 李偉萍 馮揚明 梁美嬋 劉靜安 單位:廣東偉業鋁廠集團有限公司