【正文】 設(shè)備上進(jìn)行剖分、展平和精整矯直工序。 高比壓擠壓筒［１０］為了適應(yīng)鐵道運(yùn)輸業(yè)日益現(xiàn)代化的發(fā)展，對以輕量化為目的的車輛用大型扁寬鋁合金型材薄壁化的要求越來越高。但是，用高比壓擠壓筒擠壓時(shí)，其內(nèi)套的強(qiáng)度是一個(gè)值得十分重視的問題。日本東北和上越新干線、札幌地鐵的許多車輛上大量使用了壁厚3mm的7003和7N01寬幅型材，并取得了成效。目前已研發(fā)出大量的各種用途的鋁合金見表表3和表4。在這種狀態(tài)下，如欲通過把薄壁部分配置在擠壓筒中心附近來調(diào)節(jié)大型型材的金屬流速將是十分困難的。1滑動(dòng)模架；2支承環(huán)；3空心型材；4支承墊；5組合模；6模支承；7坯料；8擠壓筒；9擠壓墊片；10擠壓軸圖9 大中型空心型材擠壓模具組裝圖(2)在擠壓時(shí)由于金屬嚴(yán)重的不均勻變形和大的擠壓應(yīng)力，模孔易產(chǎn)生大的彈性變形、塑性變形和整體撓曲(見圖10)，這對大型寬幅型材的薄壁底板部分影響很大，輕則在型材上產(chǎn)生波浪、波紋缺陷，重則可能使型材完全停止流動(dòng)，產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。圖10 大型模具的撓曲示意圖
(4)尺寸精度、硬度和表面光潔程度很難得到保證，特別是寬面窄的?？撞糠钟脗鹘y(tǒng)的制模方法很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。要求修模人員技術(shù)高度熟練，經(jīng)驗(yàn)非常豐富。圖11 扁擠壓筒擠壓的車檐梁型材對于形狀復(fù)雜、有深海灣形狀的寬幅薄壁型材，進(jìn)行拉伸矯直作業(yè)，容易造成型材的軸向彎曲變形。對于小型型材，即使產(chǎn)生了彎曲等形狀不良問題，幾乎都是在擠壓后通過拉伸矯直即可消除，并能得到正規(guī)的斷面形狀。
形狀矯直存在的最根本問題是質(zhì)量、交貨期限和成本，所以如何減少使用輥式矯直并獲得合
格型材是生產(chǎn)車輛用大型型材的關(guān)鍵問題之一。特別是對于那些采用原色鋁材而不涂飾的車輛等，不應(yīng)該有輥矯接觸面的輥痕和由此而產(chǎn)生的不規(guī)則反射而影響車輛的表面。噴嘴的排數(shù)、列數(shù)以及水、氣、霧的流量、壓力、速度、溫度和噴嘴的開閉等均由計(jì)算機(jī)根據(jù)型材的品種、形狀和尺寸規(guī)格等自動(dòng)控制，以保證型材經(jīng)淬火后既能獲得所需的性能，又不至于產(chǎn)生過大的扭曲變形。25℃以內(nèi)。當(dāng)擠壓外部帶筋的管材時(shí)，筋條的輪廓和尺寸在模子上成形。采用圓形空心坯料擠壓帶筋管時(shí)，擠壓前將鑄坯切成所需長度，對其外表面車皮，內(nèi)表面鏜孔。表9 不同擠壓筒用坯料規(guī)格擠壓筒直徑/mm3604205006508001100坯料外徑/mm3554144936417891085坯料內(nèi)徑應(yīng)考慮在加熱狀態(tài)下，坯料與擠壓針（穿孔針）之間有足夠的間隙，使擠壓針
自由地進(jìn)入坯料中，不損傷涂在擠壓針表面上的潤滑層。例如，在196MN擠壓機(jī)上用反向擠壓法擠壓帶筋管時(shí)，可采用長度為1800mm～1850mm的坯料。坯料的加熱時(shí)間取決于擠壓時(shí)間和在感應(yīng)爐內(nèi)同時(shí)存放的坯料數(shù)量?！．?dāng)擠壓難變形鋁合金（2022A12A15A06）壁板時(shí)，～；當(dāng)擠壓7077A07A09合金壁板時(shí)，～，以免堵塞擠壓模，然后逐漸提高擠壓速度。因?yàn)閷v向壁厚不均度的限制通常不如橫向壁厚嚴(yán)格，所以這一缺點(diǎn)對管材質(zhì)量影響并不突出。用正、反擠壓法擠壓5A06合金壁板的比較數(shù)據(jù)列于表12中。為了防止?jié)櫥瑒┪廴緮D壓筒工作內(nèi)襯套的表面，在擠壓針穿入坯料之前，將潤滑劑中的油分燒光，在其表面上保留比較均勻的石墨層。為了測量和確
定擠壓筒工作內(nèi)套狀態(tài)；必須在20%的NaOH溶液中用蝕洗方法排除其“鋁包殼”。一般在工頻感應(yīng)爐內(nèi)加熱擠壓帶筋管用的坯料。在這種情況下，坯料的最大長度為640mm。表8 標(biāo)準(zhǔn)擠壓筒系列擠壓力/MN49196擠壓筒直徑/mm360，420500，650，800800，1100坯料直徑的選擇應(yīng)考慮在加熱狀態(tài)下，保證坯料與擠壓筒之間的間隙，使之無阻礙地順
利裝入擠壓筒。通常以帶縱向外筋管方式擠壓壁板毛料，當(dāng)展開帶外筋管時(shí)，也易于在展開矯直機(jī)的工作臺(tái)上固定帶筋管。因?yàn)閹Ы罟軘D壓后需要展開和矯直成平面，擠壓帶內(nèi)筋或帶外筋的管對壁板的表面實(shí)際上是沒有區(qū)別的。長度25m～30m或更長的時(shí)效爐一般采用電加熱(有時(shí)也可用氣加熱)，由多臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，以確保溫度均勻。特別是對于交通運(yùn)輸用的長度大于25m的大型鋁合金型材，精密在線水、霧、氣淬火處理是一種較理想的熱處理方法?；谏鲜鲈?，如同軋制成形加工那樣采用串列式機(jī)架進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)矯直處理是非常困難的。自然時(shí)效快的三元合金，由于提高了力學(xué)強(qiáng)度，給矯直作業(yè)帶來很大的困難，而且在矯直變形時(shí)往往容易再次引起和產(chǎn)生縱向彎曲和撓度。而且，近年來在車體長26m的車輛上，往往采用整根大型材，所以有必要研究能夠保證整根型材具有均勻凸度的技術(shù)。為了獲得平直的型材，冷卻后，可以用拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸矯直。但有些形狀特別復(fù)雜，技術(shù)難度特別大的型材模具，往往要經(jīng)過幾次，乃至十幾次的修整才能擠出合格的型材來。(3)結(jié)構(gòu)特殊，模孔形狀和相關(guān)尺寸繁雜，設(shè)計(jì)要素多，影響因素復(fù)雜，擠壓時(shí)的溫度場、速度場和應(yīng)力應(yīng)變場難以控制。大型模具具有如下5個(gè)特點(diǎn)：(1)外形尺寸大，模具組的質(zhì)量大，如72MN和96MN擠壓機(jī)用大型整體模具組的外徑達(dá)800mm～1200mm，厚度達(dá)280mm～400mm，質(zhì)量達(dá)3t～5t。此外，由于擠壓力的波動(dòng)，模具容易產(chǎn)生撓曲，也會(huì)使型材尺寸產(chǎn)s生變化。而且側(cè)板掛鉤、檐梁和地板等也廣泛地采用大型寬幅空心型材。由于該合金擠壓加工性能很好，可以擠壓壁比較薄的大型寬幅型材。而鐵道車輛用大型薄壁復(fù)雜型材擠壓時(shí)，即使是Al－Ｍg－Si軟鋁合金，其比壓也要求在450MPa以上才能順利進(jìn)行擠壓。這3臺(tái)擠壓機(jī)都配有坯料感應(yīng)加熱爐，機(jī)后配有自動(dòng)出料臺(tái)、精密氣淬和水淬裝置、牽引機(jī)、精密中斷鋸、拉伸矯直機(jī)、輥式矯直機(jī)和長度達(dá)30m以上的人工時(shí)效爐等輔助設(shè)備。
當(dāng)δ＜10mm時(shí)，t≤40min35～４０室溫≥962A11498～５１０35～40室溫≥962A14497～５０５35～４０室溫≥967A04465～47540～50135～145167A09460～48040～50105℃ 8h＋150℃16h7005(在線淬火)40～50155～1658～126A02520～５３５40～50165～1756～86063517～525175～1856～8(在線淬火)為了消除擠壓時(shí)產(chǎn)生的刀彎和縱向彎曲以及淬火時(shí)的翹曲，擠壓壁板和大中型型材應(yīng)在
淬火后2h內(nèi)于4MN～25MN拉伸矯直機(jī)上進(jìn)行拉伸矯直，拉矯伸長率為15%～2%。一般來說硬合金的擠壓比可取30左右，軟合金的可取30～８０。2A12A12A10的溫度為420℃～470℃；7A07A07005的溫度為420℃～460℃；5A05A06的溫度為390℃～490℃；6066006A02的溫度為400℃～540℃。
圖5 部分鋁合金民用型材工藝流程 主要工藝參數(shù)的確定原則 (1)擠壓壁板和大中型型材用鋁合金硬合金2A12A12A17A07A05A05A07005等，軟合金6066006A05A05A03A21等，以及純鋁都可以用來生產(chǎn)壁板和大中型型材。以淬火及自然時(shí)效狀態(tài)供貨的型材，擠壓后進(jìn)行淬火。 國內(nèi)大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金擠壓材的使用與需求我國鋁合金擠壓產(chǎn)品從20世紀(jì)70年代開始崛起，目前需求量每年已超過300萬t，其用途已從國防軍工、建筑業(yè)等擴(kuò)展到更加廣泛的領(lǐng)域。近年來，甚至在普通鐵路上的客運(yùn)和貨運(yùn)車也開始大量使用鋁型材制造車體。圖3 大中型變斷面型材分類(8)其他大中型型材。圖2 大中型鋁合金恒斷面型材分類 (4)電子電氣、家用電器、郵電通訊以及空調(diào)散熱器用大中型型材。 按照用途或使用特性分類按照用途或使用特性，大中型鋁合金型材可分為通用型材和專用型材。大批低水平的小擠壓機(jī)已淘汰，日本已不再生產(chǎn)15MN以下的擠壓機(jī)，世界正興起一股大擠壓機(jī)熱潮，預(yù)計(jì)在近幾年內(nèi)25MN以上的擠壓機(jī)所占比例會(huì)超過20%，50MN以上的擠壓機(jī)可達(dá)100臺(tái)以上，80MN以上的擠壓機(jī)可達(dá)40臺(tái)以上。大中型材，特別是大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金型材缺口達(dá)20萬t以上，絕大部分依賴進(jìn)口或用其他材料替代，大大制約了我國國防現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。其中大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)鋁合金型材只占50萬t左右。型材斷面的復(fù)雜程度一般用型材斷面的周長與斷面積之比f１來表征，此比值稱為形狀系數(shù)或型材斷面復(fù)雜程度系數(shù)，也可以將鋁型材根據(jù)其擠壓的難易程度分成若干組。mm2)Z指數(shù)棒材、條材簡單型材復(fù)雜型材易擠壓合金105075182001601203A216020180145110中等可擠壓合金606330351008060700512507055425A03760504030難擠壓合金2A11753528212A121001814117A04110131185A061201086表5的可擠壓性指數(shù)數(shù)值與表2的數(shù)值存在差異，而且與其他文獻(xiàn)給出的值也不完全一樣。表2給出了部分鋁合金的可擠壓性指數(shù)，而實(shí)際上這些指數(shù)是隨擠壓條件而變化的。T1H狀態(tài)材料用于超音速飛機(jī)1161強(qiáng)度比д16ч的高2倍，斷裂韌性比д16ч的高20%～50％以T，TH，T1，T1H狀態(tài)應(yīng)用T，TH狀態(tài)材料用于運(yùn)輸機(jī)，T1H狀態(tài)材料用于超音速飛機(jī)1163強(qiáng)度比д16ч的相似，斷裂韌性比д16ч的高10
%以T，TH，T1，T1H狀態(tài)應(yīng)用伊爾96－３００和圖204等飛機(jī)機(jī)體受力構(gòu)件7075固溶處理后塑性好，熱處理強(qiáng)化效果特別好，在150℃以下有高強(qiáng)度，并且有特別好的低溫強(qiáng)度，焊接性能差，有應(yīng)力腐蝕開裂傾向，雙級(jí)時(shí)效可提高抗SCC性能TT7T76薄板，T65T765T7351厚板，TT7
T7352鍛件，T651T73511擠壓件飛機(jī)上、下翼面壁板，桁條，隔框7049可代替7079合金，強(qiáng)度高和抗SCC性能好，抗普通腐
蝕能力不強(qiáng)T7351T76511擠壓件，T7T7352鍛件，T73薄板和厚板飛機(jī)主起落架，導(dǎo)彈配件71497249強(qiáng)度和抗SCC性能好，斷裂韌性好于7049，
是7049的改良型合金，7249優(yōu)于7149T7T7T7452鍛件，T7351T76511擠壓件同上71757475強(qiáng)度、斷裂韌性高，抗疲勞性能好，抗蝕性(T76)比7075好，即有很好的綜合性能，采用特殊加工工藝可使其具有超塑性。淬火與人工時(shí)效之間的放置時(shí)間對7A04合金擠壓產(chǎn)品的力學(xué)性能沒有明顯影響。(9)7A04合金屬于Al－Ｚn－Mg－Ｃu四元系，是一種強(qiáng)度最高的鋁合金，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)壁板和型材。但是，2A12合金中所沒有的Al３Ti相，對2A06合金的強(qiáng)化作用具有一定影響。2A12合金半成品在淬火后進(jìn)行自然時(shí)效狀態(tài)下抗蝕性低，甚至在短時(shí)間加熱到150℃以上
時(shí)，抗晶間腐蝕性能急劇下降，將淬火的半成品進(jìn)行人工時(shí)效(加熱到190℃，保溫6h～８h)，可以提高抗蝕性和強(qiáng)度性能(特別是屈服強(qiáng)度)，但塑性指標(biāo)卻大大降低，例如，相對伸
長率可降低1／２～2／３。淬火和自然時(shí)效后，半成品的力學(xué)性能在很大程度上取決于預(yù)加工的條件。熱擠壓型材經(jīng)過淬火和人工時(shí)效后，合金的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到420N／mm２～450N／mm２，屈服強(qiáng)度可達(dá)到300N／mm２～380N／mm２。該合金的焊縫具有高的強(qiáng)度和塑性性能。合金中的銅含量越高，則抗蝕性下降越多。人工時(shí)效的保溫時(shí)間對6063合金型材的力學(xué)性能沒有顯著影響。(3)6063合金。而當(dāng)溫度低于零度時(shí)，合金的強(qiáng)度和塑性性能都顯著提高。mm２)伸長率／%1100150可H1129040401200140可H112984335201420不可T444031019201720不可T443029020202415不可T4490340183003110可H11211045353203110可H1121104535505260難～不可H11220010025545440不可H11226013022508320不可H11230015520606165可T6320280136N0175可T5280240136063100可T5/T6195／２６０15513700350可T5320260157N0140可T535030015707510不可T65115905209 典型擠壓鋁合金的特性與用途(1)1035合金。采用淬火和自然時(shí)效狀態(tài)下的6A02和6063合金制造裝飾件和民用建筑結(jié)構(gòu)件。7A02A12以及2A06合金主要用于制造受力結(jié)構(gòu)件。第二組鋁合金的半成品在淬火和自然時(shí)效或人工時(shí)效后使用，其抗蝕性和可焊性隨化學(xué)成分的不同而不同。著重介紹了大中型鋁合金擠壓型材的工藝流程、主要工藝參數(shù)的確定原則，以及各種型材的工藝特點(diǎn)與生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵問題，特別是對大中型工業(yè)用結(jié)構(gòu)型材的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制進(jìn)行了較詳細(xì)的論述，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。上述分類方法在很