铝合金型材挤压工艺.pdf

2.1铝合金型材挤压工艺

铝及铝合金型材被广泛应用于建筑、交通运输、电子、航天航空等部门。近年来，由于对
汽车空调设备小型化、轻量化的要求，热交换器用管材及空心型材中铝挤压制品的比例迅

速增加。据资料介绍，挤压加工制品中铝及铝合金制品约占70%以上。铝合金型材挤压技术发
展也因此带动了现代挤压技术的发展。

2.1.1挤压工艺概述

（1）挤压工艺原理

挤压工艺是将金属毛坯放入装在塑性成形设备上的模具型腔内，在一定的压力和速度作用下，
迫使金属毛坯产生塑性流动，从型腔中特定的模孔挤出，从而获得所需断面形状及尺寸，并具有
一定力学性能挤压件的工艺技术，如图2.1所示。

图2.1金属挤压的基本原理

（2）挤压工艺特点

挤压作为零件少、无切削加工工艺之一，是近代金属塑性加工中一种先进的加工方法。

挤压工艺是利用模具来控制金属流动，靠软化金属体积的大量转移来成形所需的零件。因此，挤
压工艺的成败与模具结构设计、模具材料以及金属毛坯的软化处理等密切相关。挤压工艺既可用
于生产成批的有色合金及黑色金属的零件，也可加工各种模具的型腔。挤压加工的成

形速度范围很广，可以在专用的挤压压力机上进行，也可以在一般的曲柄压力机（如冲床）或液
压机、摩擦压力机以及高速锤上进行。

挤压加工具有许多特点，主要表现在挤压变形过程的应力应变状态、金属流动行为、产
品的综合质量、生产的灵活性与多样性、生产效率与成本等一些方面。

挤压加工的优点如下：

1）提高金属的变形能力。金属在挤压变形区中处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥
其塑性，获得大变形量。例如，纯铝的挤压比（挤压筒断面积与制品断面积之比）可以达

到500，纯铜的挤压比可达400，钢的挤压比可达40-50。对于一些采用轧制、锻压等其他方法

加工困难乃至不能加工的低塑性难变形金属和合金，甚至有如铸铁一类脆性材料，也可采

用挤压法进行加工。

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2）制品综合质量高。挤压变形可以改善金属材料的组织，提高其力学性能，特别是对于
一些具有挤压效应的铝合金，其挤压制品在淬火时效后，纵向（挤压方向）力学性能远高于其
他加工方法生产的同类产品。对于某些需要采用轧制、锻造进行加工的材料，以改善材料的组
织，提高其塑性。与轧制、锻造等加工方法相比，挤压制品的尺寸精度高、表面质量好。随着
挤压技术的进步、工艺水平的提高和模具设计与制造技术的进步，现已可以生产壁厚0.3-
、尺寸精度达的超小型高精密空心型材。
0.5mm0.05-0.1mm
3）产品范围广。挤压加工不但可以生产断面形状简单的管、棒、线材，而且还可以生产

断面形状非常复杂的实心和空心型材、制品断面沿长度方向分阶段变化的和逐渐变化的变断

面型材，其中许多断面形状的制品是采用其他塑性加工方法所无法成形的。挤压制品的尺寸

范围也非常广，从断面外接圆直径达的超大型管材和型材，到断面尺寸有如火
500-1000mm
柴棒大小的超小型精密型材。

4）生产灵活性大。挤压加工具有很大的灵活性，只需更换模具就可以在同一台设备上
生产形状、尺寸规格和品种不同的产品，且更换工模具的操作简单方便、费时小、效率高。

5）工艺流程简单、设备投资少。相对于穿孔轧制、孔型轧制等管材与型材生产工艺，
挤压生产具有工艺流程短、设备数量与投资少等优点。

挤压加工的缺点如下：

1）制品组织性能不均匀。由于挤压时金属的流动不均匀（在无润滑正向挤压时尤为严重），

致使挤压制品存在表层与中心、头部与尾部的组织性能不均匀现象。特别是LD系列合金的挤压
制品，在热处理后表层晶粒显著粗化，形成一定厚度的粗晶环，严重影响制品的使用性能。

2）挤压工模具的工作条件恶劣、工模具耗损大。挤压时坯料处于近似密闭状态，三向
压力高，因而模具需要承受很高的压力作用。同时，热挤压时工模具通常还要受到高温、高
摩擦作用，从而大大影响模具的强度和使用寿命。

3）生产效率较低。除近年来发展的连续挤压法外，常规的各种挤压方法均不能实现连
续生产。一般情况下，挤压速度（这里指制品的流出速度）远远低于轧制速度，且挤压生产
的几何废料损失大、成品率较低。

（3）挤压基本方法

根据挤压筒内金属的应力应变状态、挤压方向、润滑状态、挤压温度、挤压速度、工模具的
种类或结构、坯料的形状或数目、制品的形状或数目等的不同，挤压的分类方法也不同。

各种分类方法如图2.2所示。图2.3所示为工业上广泛应用的几种主要挤压方法，即正向挤压
（正挤压）法、反向挤压（反挤压）法、侧向挤压法、玻璃润滑挤压法、静液挤压法、连续挤压
法的示意图。这几种方法的主要特征如下：

通常将