关于铝挤压
铝质 挤压是铝成型的主要方法，通过高压将铝坯料塑造成所需的形状。在这一过程中，铝棒被放入挤压筒中，然后施加压力，推动材料通过开口成型。这种技术以铝塑成型原理为基础，可一次性高效生产管材、棒材以及各种型材（如 T 型和 L 型）。它用途广泛，适用于有色金属铝、钢以及铝、铜和镁合金。挤压工艺可分为热挤压和冷挤压。
铝挤压的优势
- 高挤压比（即铝横截面积与挤压部件横截面积之比）。
- 它可以轻松创建复杂的横截面。
- 这种加工可使用脆性材料和韧性材料来完成。
- 通过冷挤压可实现较高的机械性能。
铝挤压的缺点
- 初始或设置成本高。
- 需要很高的压缩力。
冷铝挤压与热铝挤压的比较
冷挤压铝:冷挤压是在室温下进行的，将铝坯料放入冷挤压模腔中，通过冲压机上的冲头施加压力，使铝坯料发生塑性变形，从而加工出零件。这种方法不需要加热铝，因此适用于对材料强度要求较高的零件生产。冷挤压适用于各种铝材，包括铅、锡、铝、铜、锌及其合金。它具有尺寸精确、节省材料、生产效率高、适用范围广等特点。
热挤压铝:这种方法是通过挤压加热到再结晶温度以下的铝。这种方法也属于几乎不切削的零件加工工艺。热挤压适用于在冷态下塑性较差的材料；加热可改善材料的塑性，便于成型。与冷挤压相比，热挤压更适合生产大型或形状复杂的零件。不过，热挤压的缺点是能耗较高，需要额外的加热设备，从而增加了生产成本。
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冷热铝挤压的特点
热挤压铝
定义:它是利用铝材料的良好可塑性，在锻造温度下对铝材料进行各种挤压成型。热挤压主要用于制造普通截面长件、型材、管材、棒材和各种机械零件。热挤压不仅可以成型塑性好、强度相对较低的有色金属铝及其合金，如低、中碳钢，还可以成型高强度的高碳、高合金钢，如特种结构钢、不锈钢、高速工具钢和耐热钢。一般来说，热挤压成形后的机械零件需要进一步机械加工，以提高尺寸精度和表面质量。
P工艺特点:
- 高温作业：铝棒在高温下挤压，通常高于铝的再结晶温度。例如，铝的热挤压温度约为 450°C 至 500°C，而钢则在 1000°C 至 1200°C 之间。
- 低流动应力：高温可大大降低铝的流动应力，使其在挤压过程中更容易变形。
- 降低硬化效果：高温挤压可降低铝的硬化效应，使后续加工更容易。
- 复杂形状和大尺寸产品：热挤压适用于生产复杂形状和大型产品，因为铝在高温下具有更好的可塑性。
冷挤压铝
定义:铝挤压是一种迫使铝屑在冲头与模具或模具出口之间的间隙中塑性流动，以制造空心或截面小于坯料的零件的工艺。如果坯料是在不加热的情况下挤出，则称为冷挤压。冷挤压是无切屑或少切屑零件加工工艺之一，因此是切屑塑料加工的先进方法。因此，它适用于中小型产品。
工艺特点:
- 室温或稍高操作温度：在室温或略高于室温的条件下挤压铝坯。
- 高流动应力：由于铝在较低温度下挤压，流动应力较大，因此挤压机的压力能力要求更高。
- 表面质量更高：冷挤压产品通常具有更高的表面光滑度和尺寸精度。
- 显著的硬化效果：在冷挤压过程中，铝会发生明显的硬化，可能需要随后进行热处理以消除应力。
- 拉伸是一种类似的工艺，利用材料的拉伸强度将其拉过模具。它限制了在一个步骤中可以实现的变化量，因此只适用于较简单的形状，通常需要多个阶段。拉丝是生产线材的主要方法。铝棒和铝管也经常采用拉拔工艺。
- 挤压可以是连续的（理论上可以生产无限长的材料），也可以是半连续的（生产许多件）。它可以使用热材料或冷材料。常见的挤压材料包括铝、聚合物、陶瓷、混凝土、模型粘土和食品。
- 挤压产品一般称为挤压件。挤压材料中的空腔也被称为 "翻边孔"，由于无法支撑模具的中心屏障，因此无法使用简单的扁平挤压模具进行生产。取而代之的是，模具采用带深度的块状形状，首先从支撑中心部分的形状轮廓开始。然后，模具形状沿其长度方向发生内部变化，形成最终形状，悬挂的中心部件由模具背面支撑。材料在支撑物周围流动并融合，形成所需的闭合形状。铝挤压还可以提高强度。
铝挤压工艺步骤
准备铝材 钢坯:选择合适的铝坯料，通常是圆柱形或方形铝块。然后，根据长度尺寸要求对铝棒进行加热。热挤压通常在结晶温度以上进行，以降低铝的强度并提高其可塑性。冷挤压则在室温或稍高温度下进行。铝合金坯料是一个实心圆柱形块。从较长的合金型材中取出后，在 400-500 摄氏度的烤箱中进行预热，从而为挤压工艺提供适当的延展性。
装入铝挤压机:铝坯预热后，以机械方式移至挤压机。在铝棒和滑块上涂抹润滑剂（脱模剂），以防止它们粘在一起。然后，将铝棒装入挤压机。
施加压力:当挤压机装入可锻造的铝坯料时，液压柱塞会施加高达 15,000 吨的压力。随着冲头施加压力，铝坯被推入挤压机的容器中。最后，材料大幅膨胀，充满容器壁。挤压机通过液压或机械装置施加高压，将坯料推向模具开口，最终形成特定的横截面形状。
冷却和切割:铝型材挤压成型后，冷却并切割成所需的长度。根据产品要求，可能需要进一步加工或处理，如热处理、表面处理或机械加工。
行业应用：为客户提供铝挤压服务 Conco Machining.
铝挤压的类型
1.直接铝挤压
直接挤压，有时也称为正向挤压，是最常见的挤压方式。首先，将加热的铝坯（仅用于热挤压，稍后讨论）装入模腔容器，并在其后面放置一个假块。然后用机械或液压柱塞压住材料，将其推出模具。然后，趁热拉伸部件，使其矫直。
在直接挤压中，熔融玻璃用作润滑剂，以减少钢在高温下产生的高摩擦力，而石墨粉油则用于低温润滑。假块用于在热挤压过程中保护冲头（冲头或柱塞）的顶端。当冲头到达冲程终点时，钢坯的一小部分（称为 "对接端"）无法通过模具开口。
直接挤压铝材的优势
- 无需改装铝材
- 可用于热挤压和冷挤压
- 与其他挤压工艺相比，加工更简单
直接挤压铝材的缺点
- 高摩擦要求
- 尾端留在空腔内
- 推动柱塞所需的力随冲头移动而变化
1.间接铝挤压
这也被称为反向挤压或向后挤压，是一种铝成型工艺。在这一过程中，模具和铝坯料相对运动，铝坯料固定在原位，模具向铝坯料方向移动，迫使铝通过模具开口。这种方法减少了铝棒与挤压筒壁之间的摩擦，从而降低了挤压力，增强了材料的流动性。
间接铝挤压的优势
- 减少摩擦，降低耗电量
- 可用于热挤压和冷挤压
- 与其他挤压工艺相比，加工更简单
间接铝挤压的缺点
- 难以支撑挤压部件
- 空心柱塞可限制所施加的负荷
3.静压铝挤压
静水挤压是一种特殊的铝挤压工艺，通过在液体介质中施加均匀的静水压力来挤压铝棒。这种工艺在某些应用中具有独特的优势，尤其是在处理高强度材料和制造高精度零件时。在静压挤压中，腔体/模腔小于坯料，并充满液压油，从而将力从柱塞传递到坯料。虽然流体施加的是三轴向力，但压力可提高坯料的成型性。在加工过程的早期对液压油进行密封是防止任何泄漏和减压问题的关键。
静压铝挤压的优势
- 由于无摩擦，所需功率/力较低
- 生产速度快，减速比高
- 降低铝坯温度 均衡的力分布使材料流动均匀
- 能够挤压大型铝坯和大型型材
- 容器内无铝棒残留物
静压铝挤压的缺点
- 准备铝坯时，需要将其一端加工成锥形，以便与模具入口角度相匹配
- 只能冷挤压
- 难以容纳高压流体
4.侧向铝挤压
定义:横向挤压，又称横向挤压，是一种材料流动方向与施力方向垂直的铝成型工艺。通过这种独特的设置，可以生产出具有复杂横向形状的零件，而传统的纵向挤压方法很难实现这些形状。
过程描述:横向挤压：在横向挤压中，铝坯被放置在一个模具中，该模具的设计是从侧面而不是端部施加压力。在侧面施加压力时，铝会从施加压力的另一侧专门设计的开口流出。这种方法特别适用于制造具有复杂横截面和从原铝棒中轴线向外延伸的特征的物体。
应用:
- 齿轮制造:横向挤压通常用于直接从铝坯料生产具有复杂齿形的齿轮，从而减少了进一步加工的需要。
- 复杂托架的生产:这种技术可用于制造航空航天和汽车应用所需的具有特定横向轮廓的支架。
- 工具和模具组件:侧向挤压可为工业制造工艺生产复杂的工具形状。
优势:
- 复杂形状:可形成标准挤压技术无法实现的复杂横向形状。
- 减少加工:通过横向挤压生产的零件通常需要较少的二次加工，从而节省了时间和资源。
- 改进材料性能:该工艺可通过变形过程引起的加工硬化提高材料性能。
缺点:
- 材料选择有限:并非所有材料都适合横向挤压，因为它们在受到横向力时缺乏延展性。
- 复杂模具设计:横向挤压所需的模具非常复杂，设计和制造成本高昂。
- 所需专用设备:需要能向非传统方向施力的特定压力机，这会增加安装成本。
5.冲击铝挤压
冲击挤压属于冷挤压类别，与间接挤压非常相似，但仅限于较软的铝，如铅、铝和铜。挤压产品的厚度取决于冲头和模腔之间的间隙。挤出板用于将挤出物从冲头滑出。
铝挤压的类型
直接冲击挤压:在直接冲击挤压中，铝棒在模具内受到高速冲击，直接从模具出口挤出。这种方法适用于流动性能良好的材料，如铝、铅、锌等，能够快速有效地生产形状复杂的产品。
反向冲击挤压:反向冲击挤压的工作原理与直接冲击挤压相反。铝坯从模具底部进入，通过施加压力，铝坯从顶部出口挤出并释放。这种方法通常适用于铜、镍等粘度较高的铝材料。
组合铝挤压:组合冲击挤压法结合了正向挤压法和反向挤压法的优点，通过在模具内向多个方向施加压力，可以生产出形状更复杂、尺寸控制更精确的产品。这种方法可以适应具有不同流动和变形特性的不同材料，使生产过程更加灵活高效。
冲击铝挤压的优势
- 节省多达 90% 的原材料
- 处理时间最多可缩短 75%
- 消除二次加工操作
- 减少多部件组装
- 由于对材料进行冷加工，可提高材料的机械性能和可加工性
- 显著降低部件总成本，最高可达 50%
- 单端封闭式空心薄壁管在工业中通常采用反向冲击挤压法生产。
冲击铝挤压的缺点
- 只有当零件沿其形成轴对称时，才能进行生产。
- 在工业生产中，许多通过冲击形成的零件需要进一步的制造工艺才能完成，如铝锻造、熨烫或机加工。
结论
铝挤压是一种高效、灵活、应用广泛的铝成型工艺，适用于多种材料和复杂形状产品的生产。通过选择合适的挤压类型和工艺参数，可有效提高生产效率和产品质量，满足不同行业的需求。可生产高质量的复杂形状铝型材。
