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高强铝合金零件等温挤压成形技术工艺应用研究

2025-09-02 22:0030

 


(一)关键技术

在普通热成形中,变形铝合金的传统热成形坯料变形温度范围为380~450℃,成形温度区间窄,而模具的温度一般仅为150~200℃,两者较大的温差将产生非稳态不均匀的温度场,坯料的热量会迅速传给模具,导致坯料实际变形温度显著降低、变形抗力增加、塑性下降,加之高强铝合金材料对应变速率敏感性大,同时由于坯料温度的不均匀性,在其内部形成难变形区或局部变形区,致使成形件的组织和性能出现不均匀性或恶化,成形过程中坯料内部容易出现微裂纹,组织结构易出现不完全结晶组织,再固溶处理后易形成粗晶粒或出现粒度不均的现象。特别是一些薄壁、高肋、形状复杂零件的成形更易如此。因此,不得不增加锻件厚度,增加机加工余量,这样既降低了材料利用率,又提高了制造成本。

等温挤压技术属等温锻造范畴,顾名思义,就是使制件在模具中成形的温度介于冷锻温度和热锻温度之间。而在轻合金等温挤压精密成形时,进一步采用坯料和模具均匀等温加热,控制加载、优良润滑、预成形及模具优化设计、均匀充形等技术措施,使轻合金变形坯料在成形过程中,始终处于一种均匀或近似均匀的变形状态,并使其结晶过程、第二相粒子的析出过程接近整体同时、均匀发生变形,由此精确地控制轻合金零件的组织,获得最佳的使用性能。工件在近似均匀状态下变形,既能促进轻合金的塑性在等温成形过程中持续发挥,有利于复杂轻合金件顺利成形,又可获得优良组织性能的轻合金零件,满足其使用要求。因此,采用等温挤压的方式加工这一类变形铝合金制件是解决上述问题的有效途径。

(二)解决途径

(1)为防止毛坯的温度散失,在等温成形过程中,模具和坯料要保持在相对恒定的温度下,这一温度介于冷锻成形和热锻成形温度之间,因此在模具上加装了预热装置;同时,因为成形温度区间较窄,控温精度要求较高,因此配备了较高精度的电控系统,对模具加热温度进行闭环控制。

(2)铝合金材料在等温成形时具有一定的黏性和应变速率敏感性,要保证相对较低的成形速度,就需要调整油压机的下压速度。

(3)由于高温增强了变形金属与模具接触面的相互扩散作用,在变形时间较长的情况下,模具与工件的摩擦力及粘附现象明显增加,因此选择具有良好润滑性能和脱模性能的润滑剂,同时为了获得更好的润滑性能,对挤压前的坯料采用水基石墨进行预润滑处理。

 

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