鋁合金鍛造的優(yōu)缺點(diǎn)

時(shí)間：2016-10-25作者：浙江兆東機(jī)械有限公司瀏覽：72

                                        鋁合金鍛造的優(yōu)缺點(diǎn)
   概述
  鋁和鋁合金是應(yīng)用較廣泛的一種有色金屬，其產(chǎn)量?jī)H次于鋼  鐵。若按地殼中的蘊(yùn)藏量而論，約占地殼質(zhì)  量的8.13，是鐵蘊(yùn)藏量的一倍多，比其  他有色金屬蘊(yùn)藏量的總和還要多。
鋁合金特性
  鋁合金的密度只有鋼的三分之一（鋁合金密度為2 . 7g  /  cm3，鋼密度為7.85g /cm3），鋁合金是輕量化的理想材料。比強(qiáng)度大、比剛度大、疲勞強(qiáng)度高，宜用于輕量化高的關(guān)鍵受力部件。鋁合金塑性較好，可加工成各種形狀復(fù)雜的高精度鍛件。鋁鍛件具有良好耐腐性、導(dǎo)熱性和非磁性，這是鋼鍛件無法比擬的。
   鋁和鋁臺(tái)蘭全應(yīng)即軍廣泛
  由于鋁和鋁合金具有優(yōu)異的性能，因此鋁和鋁合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空、汽車、 鐵道車輛、船舶艦艇、建筑、橋梁、化工、電力、電子、儀表、五金以及家庭生活用品等各個(gè)領(lǐng)域。
鋁合金代替某些鋼鐵可大為減輕機(jī)械產(chǎn)品的重量并增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在航空、航天及許多*工業(yè)部門中，鋁和鋁合金較是**的材料。例如飛機(jī)上有許多鋁合金鍛件，鋁合金在飛機(jī)上的使用量為15%一50%。鋁材廣泛應(yīng)用于建筑、汽車和包裝，已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的三大用途。
鋁合金鑼件發(fā)展迅速
  （1）川鋁合金鍛件在**上是一種發(fā)展趨勢(shì)。
因?yàn)槠囕p量化具有重要意義(降低油耗，減少環(huán)境污染)，歐美日汽車成員都紛紛投入大量人力、財(cái)力研究降低汽車重量，采用鋁合金代替鋼材制作部分零件。例如，日本對(duì)一鋁合金研發(fā)投入巨大人力和物力，2009年日本鋁合金鍛件產(chǎn)量30459t，占模鍛件總量的2.7%，本田汽車公司2004年10月發(fā)表的戰(zhàn)略報(bào)告中指出，每輛轎車使用200kg鋁合金零件(約占轎車總重量20%），其中40kg是鋁鍛件。
鋁合金鍛件在**上是一種發(fā)展趨勢(shì)，大多數(shù)鍛件用于汽車車橋、底盤構(gòu)件，例如鋁合金輪毅和鋁控制臂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋁鍛件在世界鍛件總量中的占比由1985年的0.5%上升到2002年的15%。隨著節(jié)能環(huán)保的發(fā)展，今后鋁合金鍛件必將有較大發(fā)展。
 （2）鋁合金鍛件發(fā)展迅速。
  近年來，汽車用鋁合金鍛件獲得快速發(fā)展，由于**氣候變暖，能源緊張；另外，消費(fèi)者要求乘車舒適，操控靈活，這些都對(duì)汽車工業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快汽車工業(yè)輕量化發(fā)展(轎車重量減輕10%，油耗降低8%一10% )。根據(jù)會(huì)議資料介紹，美國(guó)每輛轎車鋁合金使用量(鍛件、沖壓件)達(dá)到36 . 3%，歐洲和日本每輛轎車鋁合金使用量**過自重15%以上，而國(guó)產(chǎn)轎車上鋁合金使用量較少。汽車*預(yù)測(cè)，今后將有越來越多鋁合金鍛件替代鋼質(zhì)鍛件。
  另外高速列車輕量化也促使棋采用鋁合金零件，例如，某鍛造企業(yè)就生產(chǎn)高速列車7075高強(qiáng)度鋁合金鍛件。
  變形鋁合金可鍛性分析
  可段性定義和衡量指標(biāo)
  （1）鋁合金可鍛性定義。  鋁合金可鍛性(流動(dòng)性)是指鋁合金在外力作用下充填模具型槽的能力?？慑懶愿?，即坯料充填模具型槽能力強(qiáng)。
  （2）可鍛性衡量指標(biāo)。
  可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力綜合衡量，塑性越高，變形抗力越小，則可鍛性越好?？慑懶匀Q于鋁合金本質(zhì)(塑性和強(qiáng)度極限)和加工條件?？慑懶允呛饬拷饘偻ㄟ^塑性加工獲得優(yōu)良零件的難易程度的工藝性能指標(biāo)。
   鋁合當(dāng)全可賽羅性特點(diǎn)
   鋁合金可鍛性特點(diǎn)是指與碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼可鍛性比較而言。
  （1）鋁合金高溫變形抗力特點(diǎn)。
  ①各種鋁合金高溫變形抗力相差大。鋁合金變形抗力（也稱流動(dòng)應(yīng)力）隨成分不同而有明顯改變，一些低強(qiáng)度鋁合金和中等強(qiáng)度鋁合金，如6000系鋁合金高溫變形抗力較低，而高強(qiáng)度鋁合金尤其是AI-Zn-Mg-Cu鋁合金，如7000系鋁合金高溫變形抗力較高。      
  例如鍛鋁2A50鋁合金500攝氏度強(qiáng)度極限20MPa，而硬鋁2A12鋁合金500攝氏度強(qiáng)度極限40MPa，兩者相差一倍，即所需鍛造變形載荷相差約2倍。
  ②多數(shù)常用變形鋁合金室溫變形抗力比碳鋼低，但其高溫變形抗力有三種：比碳鋼低，與碳鋼相當(dāng)，還有比碳鋼高。
  ③鋁合金變形抗力對(duì)溫度很敏感(隨溫度增加或降低變化迅速):隨溫度下降，其高溫變形抗力增長(zhǎng)迅速，比碳鋼快。比較可知，高溫強(qiáng)度極限增長(zhǎng)速度比碳鋼干時(shí)氏合金結(jié)構(gòu)鋼交旦速，碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼溫度下降100 攝氏度，強(qiáng)度極限約增加50%。而鋁合金溫度下降50攝氏度，強(qiáng)度極限增加50%一300%所以鋁合金，尤其合金化程度高的鋁合金不能在溫度低的工況下終鍛，故鋁合金鍛造溫度范圍窄，操作應(yīng)迅速。鋁合金模鍛生產(chǎn)時(shí)的變形抗力決定其材料本身強(qiáng)度極限、加工條件以及鍛件的復(fù)雜程度。
  （2）鋁合金塑性特點(diǎn)。
塑性系指金屬材料在外力作用下，發(fā)生變形而不破壞其完整性的能力。鋁合金模鍛時(shí)的塑性決定其材料本身塑性和加工條件。鋁合金與模具表面的摩擦系數(shù)是鋼的3倍，流動(dòng)速度只是鋼的一半，季占附力強(qiáng)且流動(dòng)性差、塑性差。
  綜上所述，由于各種鋁合金內(nèi)合金元素的種類和含量不同;強(qiáng)化相的性質(zhì)、數(shù)量及分布特點(diǎn)不同，從而嚴(yán)重影響鋁合金的塑性和變形抗力。另外，加工條件也較大影響鋁合金塑性和變形抗力。故鋁合金可鍛性(流動(dòng)性)比碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼差，但比高溫合金和欽合金好。
加工條件對(duì)鋁合金可鍛性影響
加工條件影響鋁合金可鍛性比碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼敏感，即加工條件嚴(yán)重影響變形鋁合金可鍛性。
  （1）坯料變形溫度
  各種鋁合金可鍛性(流動(dòng)性)隨著溫度的增加而增加，但溫度對(duì)各種鋁合金的影響程度有所不同，其溫度效應(yīng)存在相當(dāng)大的  差異。例如，高含硅盆的4032鋁合金的可鍛性對(duì)溫度變化很敏感，而高強(qiáng)度AI -Zn-Mg-Cu系7075等鋁合金可鍛性受溫度影響  較小。
若鋁合金坯料鍛造溫度合理，則變形抗力小，塑性好。但是若坯料溫度過高，則易引起粗晶，甚至過燒。若坯料鍛造溫度較低，則變形抗力增大，可鍛性差，還易產(chǎn)生粗晶。  故采用合理鍛造溫度是鋁合金鍛造工藝成敗 的關(guān)鍵。
  （2）坯料變形速度。
  變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)的變形量。變形速度快對(duì)可鍛性有兩方面影響：一，變形過程中產(chǎn)生變形熱，使金屬溫度升高(稱熱 效應(yīng)現(xiàn)象)，變形速度越大，熱效應(yīng)越顯著，則提高金屬塑性，降低變形抗力，增加可鍛性。二，變形速度過快，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化現(xiàn)象，金屬塑性下降，變形抗力增加，則可鍛性降低。
  鋁合金對(duì)變形速度比較敏感，鋁合金變形熱效應(yīng)也比較強(qiáng)烈，快速變形引起快速升溫會(huì)引發(fā)鋁鍛件一系列缺陷（粗晶、晶粒不夠均勻)，另外高速鍛造還增加變形抗力（熱效應(yīng)雖然降低變形抗力，但是由變形速度增加的變形抗力較大）， 原則上不推采用鍛錘。變形速度慢有利鋁合金模鍛，但是過低的變形速度（液壓機(jī)）會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率低。
  （3）模具預(yù)熱。
  模具預(yù)熱非常重要，模具溫度不僅影響鋁合金坯料可鍛性，而且影響模具壽命（預(yù)熱不當(dāng)，模具過早失效），是鋁合金鍛造成敗的關(guān)鍵因素之一。鋁合金熱導(dǎo)率高，為防止坯料熱量過快散失，必須把模具和與工件接觸的工具預(yù)熱到較高溫度。小型模具預(yù)熱時(shí)間在2h以上，預(yù)熱溫度大于等于2000攝氏度（由鋁合金和模具鋼種類確定)，大型模具需要較長(zhǎng)時(shí)間。
模具預(yù)熱正確，一既有利于鋁合金鍛造（可鍛性好，避免產(chǎn)生表面起皮和粗晶等缺陷），又提高模具使用壽命。
  （4）模具潤(rùn)滑。
  在鍛造溫度下，鋁合金鍛造流動(dòng)性差（摩擦系數(shù)是鋼的3倍，流動(dòng)速度是鋼的1/2），粘模傾向嚴(yán)重。因而在鍛造鋁合金時(shí)，模具潤(rùn)滑就顯得特別重要。模具潤(rùn)滑可以改善金屬流動(dòng)，防止粘模，減少鍛件表面缺陷，并可使模鍛變形抗力一降低9%一15% 。
（5）模具粗糙度。
模具粗糙度直接影響金屬流動(dòng)性，所以模具表面應(yīng)進(jìn)行拋光，模具型槽.表面光潔明亮，粗糙度應(yīng)達(dá)到小于等于Ra0.4μm。若模具型槽粗糙度高，不僅影響鋁合金可鍛性，而且對(duì)復(fù)雜鋁合金鍛件還易產(chǎn)生折疊。
 （6）變形應(yīng)力狀態(tài)。
  實(shí)踐證明，金屬變形時(shí)，三一個(gè)方向中的壓應(yīng)力的數(shù)目越多，則金屬塑性越好。拉應(yīng)力數(shù)目越多，則金屬塑性越差。
  而同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力大于異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力。所以鋁合金模鍛，宜采用閉式模鍛(三向壓應(yīng)力狀態(tài)變形），提高鋁合金塑性變形和一次變形程度。
  綜上所述，常用變形鋁合金在鍛造溫度下，與模具率擦系數(shù)大，黏附力強(qiáng)，流動(dòng)性差，故鋁合金可鍛性差（與碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼比）。但是，只要變形鋁合金模鍛時(shí)的如工條件合理和優(yōu)化，即采用合理的變形溫度和速度、潤(rùn)滑良好、模具粗糙度小于等于Ra0.4μm和預(yù)熱、并采用閉式模鍛等，鋁合金與碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼一樣，變形抗力小，塑性好，可鍛性優(yōu)，可用來生產(chǎn)各種形狀和類別的鍛件。


——選自《鍛造與沖壓》書刊


浙江兆東機(jī)械有限公司專注于銅鍛造,銅機(jī)加工,銅沖壓等

• 詞條

  詞條說明

• 鋁合金鍛造的優(yōu)缺點(diǎn)

  鋁合金鍛造的優(yōu)缺點(diǎn) 概述 鋁和鋁合金是應(yīng)用較廣泛的一種有色金屬，其產(chǎn)量?jī)H次于鋼 鐵。若按地殼中的蘊(yùn)藏量而論，約占地殼質(zhì) 量的8.13，是鐵蘊(yùn)藏量的一倍多，比其 他有色金屬蘊(yùn)藏量的總和還要多。 鋁合金特性 鋁合金的密度只有鋼的三分之一（鋁合金密度為2 . 7g / cm3，鋼密度為7.85g /cm3），鋁合金是輕量化的理想材料。比強(qiáng)度大、比剛度大、疲勞強(qiáng)度高，宜用于輕量化高的關(guān)鍵受力部件。鋁合金

• “十二五”期間行業(yè)存在的問題

  鍛造行業(yè)存在的主要問題集中表現(xiàn)為使用的**制造設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備零部件依賴進(jìn)口；打入***主機(jī)廠供應(yīng)鏈的企業(yè)和產(chǎn)品數(shù)量偏少；企業(yè)的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率和企業(yè)效益普遍偏低工藝和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不足，行業(yè)發(fā)展參差不齊，以價(jià)格為導(dǎo)向的惡性競(jìng)爭(zhēng)阻礙著企業(yè)的進(jìn)步；人員流失和高檔人才嚴(yán)重不足；**的管理方式和模式雖然已經(jīng)引進(jìn)，但缺少文化的支持而流于形式；企業(yè)技術(shù)檔案、技術(shù)和市場(chǎng)開發(fā)原始，嚴(yán)重影響鍛造企業(yè)的技術(shù)傳承和發(fā)

• 鍛造鋁輪轂應(yīng)用現(xiàn)狀-兆東機(jī)械

  鍛造鋁輪毅與鑄造鋁輪毅相比重量輕，有高密度的金相組織和良好的機(jī)械性能，力學(xué)性能要高18%以上，質(zhì)量輕20%，表面光潔度好，可鍛造出花紋和圖案，具有較好的安全性能獷較適于高檔轎車、重卡及豪華客車配備，具有附加值高的特點(diǎn)。但工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、生產(chǎn)成本高，因而還沒有得到大面積推廣應(yīng)用。 鍛造鋁輪轂應(yīng)用現(xiàn)狀 國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國(guó)外鍛造鋁輪毅在卡車、客車、**轎車以及摩托車上的應(yīng)用較廣泛。美國(guó)、歐洲以

• 鍛工之夢(mèng) 鍛造件之變

  從20世紀(jì)90年代初，我參加工作進(jìn)入一拖鍛造廠，我已經(jīng)在鍛造行業(yè)工作二十多年。在忙碌的工作之余，通過鍛造類媒體，我看到了很多——為行業(yè)振興做出貢獻(xiàn)的*人物、把握歷史機(jī)遇應(yīng)運(yùn)而生的企業(yè)、在激烈競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的精英、曾歷經(jīng)輝煌而又因不能適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)退出的鍛造廠……，令人感慨萬千，有種不吐不快的感覺，也就動(dòng)了想為行業(yè)發(fā)展寫點(diǎn)文章的念頭。 一次偶然的機(jī)會(huì)，我與《鍛造與沖壓》當(dāng)時(shí)的編輯郵淑萍聊起來這些想法，