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            鋁合金精密鍛造加工的相關工藝技術分析

            2020-04-18

            鋁合金以其密度小、比強度高、加工性好等優點在各個領域都得到了廣泛的應用,為了達到節能減重的效果,美國、日本和西歐等發達國家都在不斷加大對鋁合金鍛造材料及其工藝的研發力度,鋁合金鍛造技術更是被作為一項核心技術來重點支持和發展。


            自1956年起,世界鋁產量就一直居有色金屬首位。目前世界鋁加工材產量為3000萬噸/年,其中板、帶、箔材占57%,擠壓材占38%。由于鋁合金鍛造材成本高,生產技術難度大,僅在特別重要的受力部位采用,因此在加工材中所占比例較小,為2.5%。隨著汽車工業的不斷發展,對汽車輕量化的要求越來越高。據報道,轎車質量每減少10%,燃油消耗可降低6%~8%,因此,以鋁合金為代表的輕質材料在汽車零部件中的應用日趨廣泛。據估計,全球鋁鍛件每年的需求量高達100萬噸,而目前全世界的年產量僅約為80萬噸,尚不能滿足市場需求。在汽車行業,目前鋁合金輪轂的使用量達到數十億個,且每年仍在以20%的速度增長。


            鋁合金三角臂是汽車轉向系統的關鍵部件,其形狀復雜,成形難度大。本文將從工藝與裝備角度詳細介紹一條鋁合金鍛造自動化生產線。


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            鋁合金的鍛造工藝特點


            ⑴塑性較低。鋁合金塑性受合金成分和鍛造溫度的影響較大,而且塑性對變形速度的敏感程度隨合金元素的含量不同而不同,當合金元素含量增加時,鋁合金塑性不斷下降,且對變形速度的敏感程度也增強。大多數鋁合金都為正應變速率敏感材料,即流動應力隨著變形速率的降低而減小,因此,對于航空用大型鋁合金鍛件,往往采用油壓機或者水壓機成形,對于中小型鍛件則可采用螺旋壓力機或者機械壓力機制造。


            ⑵粘附性強。由于鋁和鐵可以固溶,因此,鋁合金在鍛造過程中經常發生粘?,F象。一般認為,錠子油可以起到較好的潤滑效果,近年來,美國Acheson等公司也開發出了適合工業應用的鋁合金潤滑劑。國內也有公司自己配制油基或水基潤滑劑,使用效果也很好。


            ⑶鍛造溫度范圍窄。大多數鋁合金的鍛造溫度范圍都在150℃以內,有些甚至只有70℃,因此,在鍛造生產中,往往需要采用多次加熱的方法來確保鋁合金具有良好的可鍛性。尤其是對產品性能要求嚴格的航天和軍工產品,在最終成形時往往采用等溫鍛造的方法進行生產。


            ⑷工序變形量小。鋁合金鍛造一般不允許少工序、大變形,以免導致粗晶或者產生裂紋,因此,往往需要將總變形量進行合理分配,制坯工序對于最終產品的成形結果影響較大。由于工件經過若干工序后,溫度往往低于所要求的鍛造溫度,故需要再次加熱。


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            鋁合金控制臂鍛造工藝的設計


            最近,北京機電研究所開發出一種汽車用鋁合金控制臂鍛造工藝,并以此為基礎建立起一條鋁合金控制臂自動鍛造生產線,目前已經移交客戶使用。


            該產品的鍛造工藝流程為:中頻加熱→輥鍛→彎曲、壓扁→二次加熱→預鍛、終鍛→切邊、沖孔、校正。


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