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鋁型材可鍛造性技術分析
內容來源:http://www.run0511.com/    作者:武將    發布日期:2021-02-04 08:34    閱讀次數:2032 次 點擊收藏

可鍛性是衡量金屬材料通過塑性加工獲得優質零件的難易程度的工藝性能;金屬的可鍛性好,表面該金屬適于塑性加工成形;可鍛性差,說明該金屬不適于選用塑性加工方法成形;可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量;塑性越高,變形抗力越小,則可認為金屬的可鍛性好;反之則差;所以鋁型材的可鍛性取決于型材的本質和加工條件;

 

大多數變形鋁型材都有較好的可鍛性,可用來生產各種形狀和類別的鍛件;鋁型材鍛件可用現有的各種鍛造方法來生產,包括自有鍛、模鍛、輥鍛、輾壓、施壓、環扎等方法;

 

鋁型材的流動應力隨成分的不同而有明顯改變;一些低強度鋁型材,如6061合金的流動應力較低;而高強度鋁型材尤其是Al-Zn-Mg-Cu系合金,它們的流動應力顯著高于6061合金;各種鋁型材的流動應力最高值約為最低值的2倍;各種鋁型材的可鍛性相差很大的根本原因在于:各種合金中合金元素的種類和含量不同,強化相的性質、數量及分布特點也大不相同,從而嚴重影響合金的塑性及對變形的抵抗能力;作為一類合金,鋁型材一般比碳鋼和很多合金鋼較難鍛造,但與高溫合金及鈦合金相比,鋁型材又較易于鍛造;

 

下圖中比較了幾種鋁型材在其鍛造溫度范圍內的可鍛性;這些合金中屬于我國常用的牌號有:70757A09)、7050(英國7010)、20142A14)和26182A70)等;

幾種鋁型材可鍛性的比較示意圖

(幾種鋁型材可鍛性的比較)

 

由上圖中可以看出,鋁型材的可鍛性與合金系及其合金化程度密切相關;7系型材(鋁鋅合金)和部分5系型材(鋁鎂合金)的可鍛性最差;6系型材(鋁鎂硅合金)的可鍛性較好;而2系型材(鋁銅合金)和4系型材(鋁硅合金)的可鍛性介于兩者之間;圖中未示出1系型材(純鋁)和不可熱處理鋁型材(如30系型材和5系的部分型材),它們的可鍛性都是較高的;

 

由圖中還可以看出,高強度和高合金化的硬質鋁型材和超硬質鋁型材的可鍛性最差;純鋁和低合金化的防銹鋁型材的可鍛性最好,而鍛鋁型材的可鍛性屬于中等,其合金化程度也屬于中等;可見,鋁型材的可鍛性還與合金化程度密切相關;

 

由此可見,盡管多數鋁型材的塑性較高、變形抗力也低,但其變形溫度范圍窄,對變形溫度和速度敏感,需要嚴格控制加熱溫度和鍛造過程中的溫升,摩擦系數大和流動性差使金屬充滿模槽困難,不均勻變形易引起局部粗晶,以及鍛件易粘結在模具上等,這些都給鍛造帶來極大困難;此外,鋁型材對裂紋敏感,裂紋若不及時清理,會迅速擴大;

 

鋁型材的可鍛性除與其自身化學成分有關外,還與變形溫度、變形速度和應力狀態等有密切的關系;

 

各種鋁型材的可鍛性都隨著溫度的增加而增加,但溫度對型材合金成分的影響程度有所不同,其溫度效應存在著相當大的差異;對于一些難鍛型材;例如7系型材,流動應力隨溫度而發生的變化要更大些,這就是鍛造溫度范圍相對較窄的根本原因;鍛造鋁型材時,獲得和保持適當的金屬溫度是鍛造工藝成功的關鍵;當達到了適用的鍛造溫度時,模具溫度和變形速度將起到關鍵作用;

 

變形速度是指單位時間內的變形程度;它對可鍛性有兩個方面的影響:一方面,由于變形速度的增大,回復和再結晶不能及時克服加工硬化現象,金屬則表現出塑性下降、變形抗力增大,可鍛性變壞;另一方面,金屬在變形過程中,消耗于塑性變形的能量有一部分轉化為熱能,使金屬溫度升高,變形速度越大,熱效應現象越明顯,則金屬的塑性提高、變形抗力下降,可鍛性變好;鋁型材鍛件是由種類繁多的鍛造設備生產出來的,賦予變形金屬的變形或應變速率的變化相當大,從非常快的(例如在一些鍛錘、機械壓力機,以及高能速率機器上的不小于10S^-1的應變速率)到相當慢的(例如在一些液壓機上的不大于0.1s^-1的應變速率);因此,變形或應變速率也是指定型材能否成功鍛造的關鍵因素;較高的應變速率增加了鋁型材的流動應力,而且這種隨應變速率而增大的流動應力對于難鍛型材更為明顯;

 

鋁型材在經受不同方法進行變形時,所產生的應力大小和性質(壓應力或拉應力)是不同的;實踐證明,三個方向中壓應力的數目越多,則鋁型材的塑性越好;拉應力的數目越多,則型材的塑性越差;而同號應力狀態下引起的變形抗力大于異號應力狀態下的變形抗力;

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