【正文】 大程度上是有條件的，因為某些鋁合金根據(jù)變形和熱處理制度的不同可以劃分為不同類型。7A04合金的半成品經(jīng)淬火和人工時效后使用，而2A12合金半成品通常在淬火和自然時效后使用。2A06合金可用于制造在150℃～250℃溫度下工作的型材結構件，可用于制造蒙皮、大梁、隔框，在使用時受劇烈加熱的其他結構零件。在某些情況下，采用1035工業(yè)純鋁和3A21合金型材制造建筑結構的裝飾部件。但是，不管什么樣的供應狀態(tài)，擠壓型材最后加工工序是拉伸矯直，或在輥式矯直機上矯直。3A21合金的半成品能夠很好地進行氣焊、氬弧焊和接觸焊。在焊接時，其抗蝕性實際上不降低。雖然6A02的Mn含量比較少，但其擠壓制品在熱處理后卻能保持著未再結晶的組織，因而可以顯著提高合金的強度。焊接接頭的強度為基體金屬強度的60%～70%。通常在較低的溫度下(310℃～335℃)退火，并在空氣中冷卻。
因此，該合金型材最好進行陽極化處理或涂漆處理，也可以進行點焊、滾焊和切削加工。如果用含銅量和含錳量為上限(%～%Cu、%～%Mn)的2A12鋁合金擠壓生
產(chǎn)半成品，并將擠壓溫度提高到430℃～460℃，則在塑性指標沒有明顯降低的情況下，其強度性能大約可提高10%。盡管焊接接頭的強度系數(shù)具有中等數(shù)值(60%～７０％)，但該合金在熔焊時，在焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)結晶裂紋。因此，2A06合金壁板在自然時效狀態(tài)下使用。7A04合金的特點是淬火溫度范圍寬，可在460℃～480℃的范圍內進行。
7A04合金可進行點焊，但不能進行氬弧焊和氣焊。2/(N下面給出一個可擠壓性指數(shù)Z與擠壓基本參數(shù)之間的關系式： (1)式中：C—比例系數(shù)；Vf—制品流出速度，m／min；σk—合金的變形抗力，N/mm2；f1—型材斷面復雜程度系數(shù)。事實上，可擠壓性指數(shù)是一種相對值，其主要意義在于相對大小的比較，單純考慮某一合金的可擠壓性指數(shù)值的大小并無多大實用意義。隨著斷面形狀的復雜化，與比例對應關系偏離較遠。為了改變這種局面，各國紛紛斥巨資新建或擴建35MN以上的大中型擠壓生產(chǎn)線。型材品種多、規(guī)格范圍廣，形狀復雜，技術含量高，具有多種性能和功能，可適于多種用途使用。這些都為批量生產(chǎn)大中型工業(yè)用特種結構鋁合金擠壓材創(chuàng)造了良好的條件。如整體帶筋壁板、工字大梁、機翼大梁、梳狀型材、空心大梁型材等，主要用作飛機、宇宙飛船等航天航空器的受力結構部件以及直升機異形空心旋翼大梁和飛機跑道等。主要用做管道、支架、礦車架、輸電網(wǎng)、匯流排，以及電機外殼和各種機器的受力部件等。恒斷面型材可分為通用實心型材、空心型材、壁板型材和建筑門窗型材等，如圖2所示；變斷面型材分為階段變斷面和逐漸變斷面型材，如圖3所示。據(jù)報道，日本政府已下令，到2010年日本的所有鋼制車輛將全部退役，而代之以鋁質車輛。表6 2010年各行業(yè)對大中型工業(yè)鋁合金擠壓材的需求量(估計)產(chǎn)品名稱外接圓直徑／mm使用部門年需要量／t但在某些情況下，工藝程序與前面所敘述的不同。(2)坯料的制備及其質量要求壁板和大中型型材擠壓用鑄錠采用半連續(xù)鑄造法生產(chǎn)，其熔鑄工藝與中小型型材用鑄錠的熔鑄工藝相同，要求達到內外表面光潔，一級疏松和一級氧化膜。其余擠壓工具溫度一般為350℃～500℃，其中采用寬展擠壓和平面分流組合模擠壓時，模具溫度應盡量高，一般為480℃～500℃。為了減少翹曲，防止粗晶環(huán)廢品，應采取快速高溫的加熱方法，水溫適當提高。 大型鋁合金型材生產(chǎn)條件與要求 大中型臥式擠壓機［９－１０］大中型型材一般應在25MN～30MN以上的擠壓機上生產(chǎn)。為此，生產(chǎn)廠家進行了大量的技術開發(fā)工作。圖6 擠壓機能力與擠壓筒直徑、比壓之間的關系 擠壓性能優(yōu)良的鋁合金［９］20世紀70年代，鋁制車輛廣泛使用了當時在船舶上作為焊接結構材料的5083合金空心型材，主要用作檐梁和側板等。然而，車輛要想達到輕量化，不僅要求進一步薄壁化，而且要求研制擠壓性、材料強度、焊接性以及耐腐蝕性均好的材料。 寬幅薄壁型材的外形設計圖7 不對稱性大型型材一般來說，為了便于擠壓，大中型薄壁型材應盡可能設計為對稱形狀，如果能使薄壁部分帶有筋條形狀，則更有利于進一步薄壁化。對于非對稱大型型材(如圖7所示)，在擠壓過程中金屬流動是極不均勻的，特別是用圓擠壓筒擠壓大型扁寬不對稱型材時，變形不均勻性顯得更為突出。在擠壓要求高比壓的硬鋁合金時，這樣的問題更多。因此，采用CNC技術來制造精度高、硬度適中、表面光潔的大型擠壓模具是十分必要的，而且經(jīng)實踐證明是可行的，應大力推廣應用，以提高大型型材擠壓技
術水平。軟合金或半硬合金擠壓模具通過修理，可以較為容易地調整金屬流動，但對于硬合金型材，特別是有些形狀十分復雜的型材，單純通過改變定徑帶長度進行流速調節(jié)是十分困難的。如圖11所示的車輛用寬幅型材，在拉伸時A部優(yōu)先延伸，B部延伸變形較困難，所以容易出現(xiàn)彎曲(側彎)和蛇行現(xiàn)象?？墒菍τ诖笾行托筒膩碚f，由于模具較大，一是模具撓曲；二是隨著擠壓坯料漸漸變短，金屬向模面流動的角度也隨之改變；三是擠壓時的變形熱，提高了坯料的溫度等，致使流動變形受到復雜的影響。為了保持擠壓時的形狀，可以采用適合于各種不同型材的專用導路，借助于擠壓時出口側的誘導以防止產(chǎn)生變形。因此型材壁厚越薄、幅越寬、越需要較高的矯直技術。
一般來說，當型材壁厚小于4mm時采用氣淬；壁厚為4mm～８mm時采用霧淬；而壁厚大于8mm時，必須采用水淬才能獲得均勻合格的性能。這對時效爐的設計、制造以及測溫和控溫等提出了很高的要求，現(xiàn)代化的人工時效爐都用計算機聯(lián)動PLC控制，以保證時效過程的升溫速度、生產(chǎn)效率、溫度精度等達到工藝的要求。當擠壓內部帶筋的管材時，筋條的輪廓和尺寸必須在擠壓針上成形。用正向擠壓法擠壓帶筋管時，根據(jù)以下條件選擇擠壓筒直徑和相應的坯料直徑：生產(chǎn)帶有給定筋條高度、所需寬度的壁板，需要保證筋條與擠壓筒內表面之間具有最小的容許間隙(即筋條的外接圓直徑應比擠壓筒內徑小一定數(shù)值)，以防止在筋條上出現(xiàn)成層和粗晶環(huán)。為了造成最適宜的擠壓條件，在規(guī)定的加熱溫度下，～2mm。由于擠壓壁板通常不進行機械加工（對工藝余量進行機加工的情形除外），所以對產(chǎn)品表面質量要求很高，因而對坯料的表面質量也要求很高。將坯料加熱到表11中所規(guī)定的溫度。檢查后，將擠壓筒在專用爐內加熱到400℃～450℃。在擠壓過程中不允許金屬的流出速度作跳躍式變化。表12 用正擠壓法和反擠壓法擠壓5A06合金壁板的比較（坯料尺寸為φ789mm525mm）型材代號擠壓方法壁板橫斷面積mm2擠壓筒直徑mm坯料
長度mm擠壓比λ擠壓長度mm壓余長度mm制品流出速度m反擠壓可以減小底板及筋條厚度的不均勻性，提高成品率。潤滑劑采用汽缸油與石墨的體積比為85∶15～80∶20的混合物。
在冷狀態(tài)下，檢查擠壓筒工作內套的內表面，沿長度測量三點以檢查其直徑。高精度的車皮加工，～。例如，在施洛曼公司的49MN擠壓機上，坯料的長度受到擠壓機橫梁后部邊界位置與擠壓軸前端邊界位置之間的距離的限制。通常采用表8所示的標準直徑的擠壓筒。此外，由于形成筋條的金屬摩擦區(qū)相當長，在筋
條的表面常常產(chǎn)生一些缺陷(劃道、成層、裂口)。(1)用圓筒擠壓等斷面帶筋管材［８］前已述及，帶筋壁板可以通過生產(chǎn)帶外筋或帶內筋的管材來獲得。大中斷面型材，特別是長度大于25m的大中型型材必須在長型時效爐中進行人工時效。絕大部分6系合金(如6066086066070、6086006005A、6N01等)和部分7系合金(7007007N01等)型材由于其淬火溫度范圍較寬，淬火敏感性較低，可在擠壓機上進行在線淬火，然后進行人工時效處理。此外，矯直對象的不同，對支點設定的位置和角度也有些影響，因而需要較好的經(jīng)驗積累。進行輥式矯直，增加工時是個很大的問題。而且對那些車檐梁、長橫梁等車輛用型材，要考慮到車輛裝載之后，由車輛自重所引起的撓曲，所以車輛在裝配之前，其型材只容許在一個方向上具有撓度(凸度)，如圖12所示。這是因為大型擠壓型材在通過模具后，因強制冷卻不均而產(chǎn)生的不均勻收縮，容易產(chǎn)生局部變形，導致彎曲、撓曲和形狀變壞，牽引的效果相對下降。一般來說，新模具在進行試擠壓時，要測量擠壓件的斷面尺寸，并對模具進行必要的修整，然后再過渡到正式生產(chǎn)。模具的空刀部分，從側面看是一懸臂梁，而且加工成細而深的海灣形狀，這些地方是模具的薄弱環(huán)節(jié)，往往會增大模具的破損率，這不僅會降低產(chǎn)品成品率，提高生產(chǎn)成本，而且會影響交貨期，甚至無法生產(chǎn)，所以要特別引起重視。1滑動模架；2支承環(huán)；3支承墊；4模子；5實心型材；6模支承；7坯料；8擠壓筒；9擠壓墊片；10擠壓軸圖8 大中型實心型材擠壓模具組裝圖 模具設計與制造實心型材和空心型材的模子組件分別示于圖8和圖9中。特別是在擠壓大中型型材時，即使金屬流速很慢，也會對尺寸產(chǎn)生很大的影響。以日本山陽電氣鐵路3050型電車為例，側板寬度為507mm，；地板采用的是寬558mm的寬幅薄壁型材。該合金是熱處理強化型合金，不僅母材強度，而且焊接強度也比5083和6061等合金的高。例如，在96MN擠壓機上，600mm擠壓筒的比壓只有430mm擠壓筒比壓的1／２；在20MN擠壓機上，使用180mm擠壓筒，其比壓可達790MPa，如使用250mm擠壓筒，比壓就會降低至410MPa。瑞士Asigen鋁業(yè)公司的100MN擠壓機配備有620mm和560mm圓擠壓筒和750mm280mm扁擠壓筒，可生產(chǎn)寬度達740mm、長30m的車輛用大型型材。表7 擠壓壁板和大型型材熱處理制度參考表合 金淬火溫度／℃淬火保溫時間水溫／℃時效溫度／℃時效時間／h2A12495～503根據(jù)壁板最大厚度δ而定；當δ＜5mm時，t≤20min。擠壓比取決于合金牌號和擠壓筒比壓。(3)擠壓溫度、擠壓速度和擠壓比的確定擠壓之前坯料加熱溫度依合金而定。圖4 各種狀態(tài)下鋁合金型材的工藝流程圖圖5分別示出了各種狀態(tài)下的鋁合金擠壓型材的工藝流程和部分民用型材的工藝流程。但是，如果型材在擠壓后其幾何形狀具有很大的縱向彎曲時，則在退火前要進行拉伸矯直。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球共有30MN以上的擠壓機400臺左右，年產(chǎn)大中型工業(yè)結構鋁合金型材50萬t左右，而全世界每年需要80萬t以上，缺口較大。在鐵道運輸和城市軌道交通方面，工業(yè)發(fā)達國家為了達到高速、安全、節(jié)能、美觀、舒適、低成本和高效的目的，不斷提高鋁化程度，使高速列車、地鐵列車、輕軌列車、雙層客車輕量化和現(xiàn)代化。如大中型建筑結構件、大中型幕墻型材和大中型農(nóng)用噴灌器械部件等。主要用做船舶、艦艇、航空母艦、汽艇、快艇、水翼艇的上層結構和甲板、隔板、地板，以及坦克、裝甲車、運兵車等的整體外殼；重要受力部件；大中型火箭和中遠程導彈的外殼；魚雷、水雷的殼體等。對大中型鋁合金型材進行科學的分類，有利于合理地選擇生產(chǎn)工藝和設備，正確地設計與制造工模具，迅速地處理擠壓車間的生關技術問題和管理問題。在設備方面，正向著大型化、緊湊型、組裝式、成套化、自動化、高效節(jié)能環(huán)保型方向發(fā)展。擠壓型材年產(chǎn)量達300萬t以上，而其中80%以上為建筑門窗和裝飾型材。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球年產(chǎn)擠壓材1000萬t左右，其中鋁合金擠壓型材約800萬t，而建筑門窗和幕墻型材及小規(guī)格型材占90%以上，大、中型鋁合金型材僅80萬t左右。這是由于型材斷面形狀越復雜，變形不均勻程度增加，會導致擠壓力增大，流出速度減小。min－１)σk／(N可擠壓
性的涵義是指合金以高流出速度、大變形程度和低單位擠壓壓力進行擠壓的相對能力。表3 軍用及其他用途的高強度鋁合金2124強度、塑性和斷裂韌性比2024合金的好，SCC性能與2024的相似T351和T851狀態(tài)38～152mm厚板飛機結構件2048斷裂韌性比2124合金的好，SCC性能與2024和2124的相似T851狀態(tài)厚板、薄板飛機結構件2419斷裂韌性比2219合金的好飛機高溫結構件，高強焊接件2224強度、斷裂韌性和抗疲勞性能比2024合金的好
，工藝性能和耐腐蝕性與2024的相似，價格比2024的貴T3511擠壓件波音767等飛機結構件2324高強度和高斷裂韌性T39狀態(tài)厚板、薄板波音767等飛機結構件д16ч斷裂韌性比д16合金的高10%～15%以T，TH，T1，T1H狀態(tài)應用T，TH狀態(tài)材料用于運輸機。在135℃～145℃溫度下，保溫16h進行人工時效處理，可得到強度性能最高的擠壓產(chǎn)品。因此，與2A12合金一樣，2A06合金不用于制造密封結構，其半成品主要用于鉚接方法和點焊方法進行連接。該合金在熱處理時的主要強化相與2A12合金的相同，也是S相(Al２ＣuMg)和CuAl２相。對淬火和時效的半成品進行冷變形，可使其強度性能(特別是屈服強度)得到顯著提高。熱變形可以在很寬的溫度范圍(350℃～450℃)內進行。2A70合金通過熱處理可以劇烈強化，主要強化相是S相(Al２CuMg)。該合金的良好抗蝕性和可焊性使它在造船工業(yè)中得到廣泛應用。6A02合金在人工時效狀態(tài)下的抗蝕性明顯下降，并出現(xiàn)晶間腐蝕傾向。淬火與人工時效之間的間隔時間對6063合金的強化程度有顯著的影響，隨著間隔時間由
15min增加到4h，抗拉強度和屈服強度降低30N／mm２～40N／mm２。變形溫度和變形速度對3A21合金變形抗力的影響要比對工業(yè)純鋁的小得多。提高變形溫度時，1035合金的強度性能下降，而塑性則急劇升高。mm２)屈服強度/(N可用這些合金制造鐵路車廂的框架和車身、焊接油箱、建筑上承受載荷的吊砰、隔板、船舶的甲板、上部建筑的隔板等。所以這些合金屬于不可焊的，這些合金的結構裝配采用