【正文】 必理想。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(dǎo)致彎曲、撓曲和形狀變壞，牽引的效果相對下降。為了獲得平直的型材，冷卻后，可以用拉伸機進行拉伸矯直。這時如果是壁厚不均的非對稱型型材，薄壁部分要比厚壁部分容易被拉伸，所以在薄壁部分容易產(chǎn)生撓曲，這也是造成彎曲的原因之一。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，進行拉伸矯直作業(yè)，容易造成型材的軸向彎曲變形。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(cè)彎)和蛇行現(xiàn)象。此外，車檐梁、長橫梁等具有較大曲面的型材，曲面還容易在拉伸時被拉平。因此，為了獲得均勻的拉伸效果，較好的方法就是使用適合于型材形狀的專用夾具。然而對于寬幅型材來說，有很多情況即使是使用這些專用夾具也不能固定復(fù)雜型材的形狀。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。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)。圖12 車輛用大中型型材的撓度要求 輥式矯直一般來說，解決擠壓時形狀不良問題的方法是通過調(diào)整擠壓時的金屬流動使其均勻和設(shè)計可以防止形狀不良的定徑帶。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?？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(fù)雜的影響。因此只靠設(shè)計模具來防止形狀不良是不夠的。如上所述，冷卻時和拉伸矯直時容易引起形狀不良，特別是像車輛棚頂、窗檐橫梁等帶有R部位的型材，如果相同規(guī)格型材的R不一致，后續(xù)的連接加工會變得很困難。所以對于這類大型型材，通常都要進行輥式矯直。進行輥式矯直，增加工時是個很大的問題。自然時效快的三元合金，由于提高了力學(xué)強度，給矯直作業(yè)帶來很大的困難，而且在矯直變形時往往容易再次引起和產(chǎn)生縱向彎曲和撓度。同時，任何一個輥子部件如果有一點變形都會產(chǎn)生不規(guī)則的反射，而有損于產(chǎn)品的質(zhì)量。
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。為了保持?jǐn)D壓時的形狀，可以采用適合于各種不同型材的專用導(dǎo)路，借助于擠壓時出口側(cè)的誘導(dǎo)以防止產(chǎn)生變形。另外，拉伸機矯直時可以采用如前所述的專用夾具。圖13 大中型型材的輥式矯直法輥式矯直的方法，一般如圖13所示，把型材的被矯直面放在兩個輥子支點上，用另外一個輥子頂住其中間部位進行矯直，矯直時要把彈性變形回復(fù)考慮進去。如前所述，在一根擠壓材的長度上，由于受金屬流動和模具撓曲的影響，其擠壓前端、中端和后端所產(chǎn)生的形狀不良程度也各不相同，所以，矯直時輥子合適的壓下量、放置的位置及角度，在同一根型材上的不同部位也不同，需要綜合考慮。此外，矯直對象的不同，對支點設(shè)定的位置和角度也有些影響，因而需要較好的經(jīng)驗積累?；谏鲜鲈?，如同軋制成形加工那樣采用串列式機架進行自動連續(xù)矯直處理是非常困難的。近年來車輛用的大中型型材，不僅對平面度、斷面尺寸精度和彎曲要求很嚴(yán)，而且對表面的美觀要求也越來越嚴(yán)。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。因此型材壁厚越薄、幅越寬、越需要較高的矯直技術(shù)。 大中型鋁合金型材在線精密淬火與人工時效 大中型鋁合金型材的熱處理大中型鋁合金型材的熱處理方法主要有退火、淬火和時效。由于大中型材主要用作承載結(jié)構(gòu)部件，所以絕大多數(shù)部件采用可熱處理強化合金制造，即絕大部分大中型材都要通過淬火＋人工時效或自然時效來獲得較高的力學(xué)性能。一般來說，大中斷面硬鋁合金軍用型材和重載結(jié)構(gòu)型材都采用立式淬火裝置，在充分固溶處理之后，以不大于15s的轉(zhuǎn)移時間盡快落入30℃～40℃的水中，以獲得較高的綜合性能。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。特別是對于交通運輸用的長度大于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。 精密在線水、霧、氣淬火系統(tǒng)精密在線水、霧、氣淬火系統(tǒng)安裝在離出?？?m～3m的地方，由一個寬300mm～800mm、長6m～11m的水槽以及多排噴水(氣)的噴嘴和管道組成(見圖14)。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算機根據(jù)型材的品種、形狀和尺寸規(guī)格等自動控制，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。
一般來說，當(dāng)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。用水淬時需要注意防止型材的變形。在現(xiàn)代化擠壓機上，一般配有牽引機，經(jīng)淬火后的型材由牽引機牽向移動工作臺，然后到拉矯機上進行拉伸矯直。 圖14 WSP科梅塔爾公司30MN擠壓機的精密水－霧－風(fēng)冷卻系統(tǒng)布置概略圖 長件人工時效裝置鋁合金型材在淬火和拉伸矯直或輥式矯直后，一般要進行人工時效處理。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。長度25m～30m或更長的時效爐一般采用電加熱(有時也可用氣加熱)，由多臺風(fēng)機進行強制通風(fēng)，以確保溫度均勻。對重要用途的大型鋁合型材來說，為了獲得均勻的力學(xué)性能，要求時效爐縱向和橫向的溫差在177。25℃以內(nèi)。這對時效爐的設(shè)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。 大、中型扁寬壁板型材的擠壓工藝要點 用圓擠壓筒擠壓壁板型材的工藝用圓擠壓筒擠壓壁板的方法可以分為兩類：(1)用實心斷面坯料(鑄錠)擠壓平板形、V形或U形壁板；(2)用空心坯料擠壓外部帶筋或內(nèi)部帶筋的管子。用擠壓帶筋管的方法可以制造外形尺寸最大的壁板，因而這種方法比用實心坯料擠壓應(yīng)用更廣泛。因此，本節(jié)著重討論擠壓帶筋管的問題，并對實心坯料擠壓方法的某些特點(例如，擠壓鋁合金空心壁板)也加以討論。(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(nèi)筋的管材來獲得。因為帶筋管擠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際上是沒有區(qū)別的。因此，工藝流程的選擇取決于工藝的考慮(工具結(jié)構(gòu)、工具的加工費用、展開和矯直的復(fù)雜程度等)以及現(xiàn)有的擠壓設(shè)備條件。當(dāng)擠壓外部帶筋的管材時，筋條的輪廓和尺寸在模子上成形。當(dāng)擠壓內(nèi)部帶筋的管材時，筋條的輪廓和尺寸必須在擠壓針上成形。在這種情況下，如果在帶穿孔系統(tǒng)的擠壓機上擠壓時，在擠壓過程中擠壓針是固定不動的，那么在擠壓針的一定長度上(100mm～200mm)加上成形筋條的槽就能夠充分成形。如果在無穿孔系統(tǒng)的型棒擠壓機上進行擠壓，內(nèi)槽的長度應(yīng)等于擠壓針行程的長度。這無論在擠壓針的制造或在擠壓針的使用上，特別是在擠壓帶異形筋(г形和T形)的壁板時，都有一定的困難。此外，由于形成筋條的金屬摩擦區(qū)相當(dāng)長，在筋
條的表面常常產(chǎn)生一些缺陷(劃道、成層、裂口)。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，也易于在展開矯直機的工作臺上固定帶筋管。但在擠壓筒直徑一定時，用帶外筋管擠壓法所制造的壁板的最大寬度將比用帶內(nèi)筋管擠壓法所制造的壁板寬度小兩個筋條的高度。采用圓形空心坯料擠壓帶筋管時，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。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(yīng)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(nèi)表面之間具有最小的容許間隙(即筋條的外接圓直徑應(yīng)比擠壓筒內(nèi)徑小一定數(shù)值)，以防止在筋條上出現(xiàn)成層和粗晶環(huán)。擠壓帶矩形筋條的壁板時，擠壓筒的直徑Dt根據(jù)以下關(guān)系進行計算： (3)式中：W—成品壁板的寬度；ΔW—寬度方向的加工余量；t—壁板腹板(底板)的厚度；Hj—壁板筋條的高度；δ—擠壓筒內(nèi)表面與帶筋管筋條之間最小容許間隙值。一般取δ=。用反擠壓法擠壓帶筋管時，根據(jù)以下關(guān)系式確定擠壓筒直徑： (4)式中：S—根據(jù)返回行程時的強度條件，空心擠壓軸的最小容許厚度；δδ2—筋條與擠壓軸之間、擠壓軸與擠壓筒之間的間隙。通常采用表8所示的標(biāo)準(zhǔn)直徑的擠壓筒。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。擠壓筒直徑與坯料外徑之間的關(guān)系如表9所示。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
自由地進入坯料中，不損傷涂在擠壓針表面上的潤滑層。為了造成最適宜的擠壓條件，在規(guī)定的加熱溫度下，～2mm。間隙超過上述數(shù)值將容易導(dǎo)致擠壓管材壁厚不均。用正向擠壓法擠壓帶筋管時，坯料長度受到各種因素的限制。這些因素包括擠壓機的結(jié)構(gòu)和擠壓過程的受力條件（實際上是設(shè)備噸位）等。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。在這種情況下，坯料的最大長度為640mm。在反擠壓時，可以排除受力條件的限制，坯料長度只受擠壓筒行程的限制，因此，坯料長度可以顯著增加。例如，在196MN擠壓機上用反向擠壓法擠壓帶筋管時，可采用長度為1800mm～1850mm的坯料。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(zhì)量要求很高，因而對坯料的表面質(zhì)量也要求很高。在坯料的表面上不應(yīng)有裂紋、夾渣、氣泡、氣孔、碰傷及擦傷。坯料的壁厚不均勻度會大大影響帶筋管的壁厚不均勻度，表10為生產(chǎn)中的一個實例。表10 坯料壁厚不均對帶筋管壁厚不均的影響坯料壁厚不均/mm擠壓帶筋管的壁厚不均/mm從表10數(shù)據(jù)中可以看出，坯料的壁厚不均度應(yīng)盡可能最小。高精度的車皮加工，～。一般在工頻感應(yīng)爐內(nèi)加熱擠壓帶筋管用的坯料。在裝爐前，對坯料的尺寸及其表面狀態(tài)進行重復(fù)檢查。坯料的加熱時間取決于擠壓時間和在感應(yīng)爐內(nèi)同時存放的坯料數(shù)量。將坯料加熱到表11中所規(guī)定的溫度。坯料長度上的允許溫差不應(yīng)超過30℃。從爐內(nèi)取出的低于規(guī)定溫度的坯料應(yīng)重新裝入爐內(nèi)加熱。表11 擠壓前帶筋管坯料加熱的溫度制度合 金坯料的加熱溫度/℃最高允許加熱溫度/℃2022A12A14400～4704907077A07A09400～4604655A05A05B06400～4905207N070070001915(俄羅斯)380～4404656A06006005A、6066082300～520550在冷狀態(tài)下裝配成套模具，然后將成套模具部件、墊片和擠壓針加熱到300℃～400℃。
在冷狀態(tài)下，檢查擠壓筒工作內(nèi)套的內(nèi)表面，沿長度測量三點以檢查其直徑。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”。內(nèi)襯套的
磨損量超過2mm時，不允許使用?！＊z查后，將擠壓筒在專用爐內(nèi)加熱到400℃～450℃。擠壓筒也可以在擠壓機上直接用感應(yīng)加熱器加熱，但是這種加熱方法一般需要很長時間。由于對壁板壁厚不均度的要求一般較為嚴(yán)格，所以擠壓前擠壓工具必須仔細地對準(zhǔn)中心。擠壓前，在擠壓針表面上涂上潤滑劑。潤滑劑采用汽缸油與石墨的體積比為85∶15～80∶20的混合物。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。擠壓時的金屬流出速度取決于擠壓合金的牌號和壁板的外形。當(dāng)擠壓難變形鋁合金（2022A12A15A06）壁板時，～；當(dāng)擠壓7077A07A09合金壁板時，～，以免堵塞擠壓模，然后逐漸提高擠壓速度。在擠壓過程中不允許金屬的流出速度作跳躍式變化。除了坯料壁厚不均以外，使管材產(chǎn)生周向壁厚不均的另一個原因是在擠壓時擠壓針的彎曲。
減小坯料與擠壓筒之間的間隙，可以使擠壓針的彎曲減小。為了提高擠壓針的強度，在擠壓間隙時間可用壓縮空氣冷卻擠壓針，使其溫度由350℃～400℃降低到300℃左右。反擠壓可以減小底板及筋條厚度的不均勻性，提高成品率。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。反擠壓法的缺點之一是縱向壁厚不均度較高。因為對縱向壁厚不均度的限制通常不如橫向壁厚嚴(yán)格，所以這一缺點對管材質(zhì)量影響并不突出。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mmin1幾何成品率/%K0099正擠壓1075080095025200008070反擠壓107508001800254000060K0693正擠壓17580