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铝型材可锻造性技术分析
内容来源:http://www.apas.net.cn/    作者:武将    发布日期:2021-02-04 08:34    阅读次数:113 次 点击收藏

可锻性是衡量金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度的工艺性能;金属的可锻性好,表面该金属适于塑性加工成形;可锻性差,说明该金属不适于选用塑性加工方法成形;可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量;塑性越高,变形抗力越小,则可认为金属的可锻性好;反之则差;所以铝型材的可锻性取决于型材的本质和加工条件;

 

大多数变形铝型材都有较好的可锻性,可用来生产各种形状和类别的锻件;铝型材锻件可用现有的各种锻造方法来生产,包括自有锻、模锻、辊锻、辗压、施压、环扎等方法;

 

铝型材的流动应力随成分的不同而有明显改变;一些低强度铝型材,如6061合金的流动应力较低;而高强度铝型材尤其是Al-Zn-Mg-Cu系合金,它们的流动应力显著高于6061合金;各种铝型材的流动应力最高值约为最低值的2倍;各种铝型材的可锻性相差很大的根本原因在于:各种合金中合金元素的种类和含量不同,强化相的性质、数量及分布特点也大不相同,从而严重影响合金的塑性及对变形的抵抗能力;作为一类合金,铝型材一般比碳钢和很多合金钢较难锻造,但与高温合金及钛合金相比,铝型材又较易于锻造;

 

下图中比较了几种铝型材在其锻造温度范围内的可锻性;这些合金中属于我国常用的牌号有:70757A09)、7050(英国7010)、20142A14)和26182A70)等;

几种铝型材可锻性的比较示意图

(几种铝型材可锻性的比较)

 

由上图中可以看出,铝型材的可锻性与合金系及其合金化程度密切相关;7系型材(铝锌合金)和部分5系型材(铝镁合金)的可锻性最差;6系型材(铝镁硅合金)的可锻性较好;而2系型材(铝铜合金)和4系型材(铝硅合金)的可锻性介于两者之间;图中未示出1系型材(纯铝)和不可热处理铝型材(如30系型材和5系的部分型材),它们的可锻性都是较高的;

 

由图中还可以看出,高强度和高合金化的硬质铝型材和超硬质铝型材的可锻性最差;纯铝和低合金化的防锈铝型材的可锻性最好,而锻铝型材的可锻性属于中等,其合金化程度也属于中等;可见,铝型材的可锻性还与合金化程度密切相关;

 

由此可见,尽管多数铝型材的塑性较高、变形抗力也低,但其变形温度范围窄,对变形温度和速度敏感,需要严格控制加热温度和锻造过程中的温升,摩擦系数大和流动性差使金属充满模槽困难,不均匀变形易引起局部粗晶,以及锻件易粘结在模具上等,这些都给锻造带来极大困难;此外,铝型材对裂纹敏感,裂纹若不及时清理,会迅速扩大;

 

铝型材的可锻性除与其自身化学成分有关外,还与变形温度、变形速度和应力状态等有密切的关系;

 

各种铝型材的可锻性都随着温度的增加而增加,但温度对型材合金成分的影响程度有所不同,其温度效应存在着相当大的差异;对于一些难锻型材;例如7系型材,流动应力随温度而发生的变化要更大些,这就是锻造温度范围相对较窄的根本原因;锻造铝型材时,获得和保持适当的金属温度是锻造工艺成功的关键;当达到了适用的锻造温度时,模具温度和变形速度将起到关键作用;

 

变形速度是指单位时间内的变形程度;它对可锻性有两个方面的影响:一方面,由于变形速度的增大,回复和再结晶不能及时克服加工硬化现象,金属则表现出塑性下降、变形抗力增大,可锻性变坏;另一方面,金属在变形过程中,消耗于塑性变形的能量有一部分转化为热能,使金属温度升高,变形速度越大,热效应现象越明显,则金属的塑性提高、变形抗力下降,可锻性变好;铝型材锻件是由种类繁多的锻造设备生产出来的,赋予变形金属的变形或应变速率的变化相当大,从非常快的(例如在一些锻锤、机械压力机,以及高能速率机器上的不小于10S^-1的应变速率)到相当慢的(例如在一些液压机上的不大于0.1s^-1的应变速率);因此,变形或应变速率也是指定型材能否成功锻造的关键因素;较高的应变速率增加了铝型材的流动应力,而且这种随应变速率而增大的流动应力对于难锻型材更为明显;

 

铝型材在经受不同方法进行变形时,所产生的应力大小和性质(压应力或拉应力)是不同的;实践证明,三个方向中压应力的数目越多,则铝型材的塑性越好;拉应力的数目越多,则型材的塑性越差;而同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力;

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