铝及铝合金特殊精密挤压材的特点发展范文

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摘要：简要介绍了铝及铝合金特殊精密挤压材的特点、分类及发展前景。生产和使用证明，这类产品用途十分广泛，但是技术含量很高，生产难度大。

关键词：铝合金；特殊精密型材和管材；特点；分类

1铝及铝合金特殊精密挤压材的特点

这类产品的形状特殊、壁厚薄，单位重量轻、公差要求非常严格，通常把这类产品称之为铝合金精密（或超精密）型材（管材），把生产这类产品的技术称之为精密（或超精密）挤压[1]。铝合金特殊精密（或超精密）挤压材的主要特点是：（1）品种多、批量小、多为专用挤压材，其用途几乎遍及到各行各业和人民生活的各个方面，包括所有的挤压产品，如管材、棒材、型材和线材，涉及到各种合金和状态。因其断面小、壁厚薄、重量轻、批量小，一般不易组织生产。（2）形状复杂、外形轮廓特殊，多为异形的、扁宽的、带翅的、带齿的、多孔的型材或管材。单位体积的表面积较大，生产技术难度大。（3）用途广、性能和功能要求特殊。为了满足产品的使用要求，选择的合金状态多，几乎涵盖了从1×××到8×××系的所有合金及几十种处理状态，技术含量高。（4）外形精巧、壁厚很薄，一般在0.5mm以下，有的甚至达到0.1mm左右，每米重量仅为几克到几十克，但长度可达几米，甚至上百米。（5）断面尺寸精度和形位公差要求十分严格。一般来说，小型铝合金精密型材的公差要比JIS、GB、ASTM标准中的特殊级公差还要严一倍以上。一般精密铝合金型材的壁厚公差要求在±0.04mm~0.07mm之间，而超精密铝合金型材的断面尺寸公差可能高达±0.01mm。如电位差计用的精密铝型材重量30g/m，断面尺寸公差范围±0.07mm。织机用的精密铝型材断面尺寸公差为±0.04mm，角度偏差小于0.5°，弯曲度为0.83×L。又如汽车用高精特薄扁管，宽20mm，高1.7mm，壁厚为0.17±0.01mm，24个孔，属于典型的超精密铝合金型材。（6）技术含量高、生产难度大，对挤压设备、工模具、铸坯和生产工艺都有特殊的要求。部分小型精密铝合金型材断面举例。

2铝合金特殊精密挤压材的分类

精密或超精密铝合金挤压材被广泛应用于电子仪器、通讯设备以及尖端科学、国防军工、精密机械仪表、弱电设备、航天航空、核工业、能源电力、潜艇与船舶、汽车与交通运输工具、医疗器械、五金工具、照明照相与电子电器等方面。一般来说，精密或超精密铝合金挤压材可按外形特征分为两大类：第一类是外形尺寸很小的型材。这一类型材亦称超小型型材或微小型材（mini-shape），其外形尺寸通常只有数毫米，最小壁厚在0.5mm以下，单重为每米数克至数十克。由于其微小，通常对其公差要求甚严。例如，断面外形尺寸公差小于±0.05mm。此外，对挤压制品的平直度、扭转度的要求也十分严格[3]。另一类是断面外形尺寸并不很小，但对尺寸公差要求十分严格的型材，或者虽然断面外形尺寸较大，但断面形状复杂而且壁厚很薄的型材。日本某公司在16.3MN卧式油压机上用特种分流模挤压的汽车空调冷凝器异形管（工业纯铝）。这一类型材的挤压成形难度并不亚于前一类超小型型材。挤压断面尺寸较大而对公差要求十分严格的型材，不但需要先进的模具设计技术，而且需要对从坯料至成品整个生产流程的严格管理技术。20世纪80年代初以来，Conform连续挤压技术的实用化以及工业技术发展的需要，小型、超小型型材的挤压得到很快的发展[3]。但由于设备的限制、产品质量的要求以及挤压技术的进步等多方面的原因，在常规挤压设备上生产小型型材仍占较大的比例。为常规的分流模的挤压这一类精密型材。模具的寿命（特别是分流桥、模芯的强度与耐磨性）与挤压时的材料流动成为影响其生产的主要因素。这是因为挤压该型材时，模芯的尺寸小、形状复杂，强度与耐磨性是影响模具寿命的重要因素。而模具寿命直接影响生产成本。另一方面，许多精密型材壁厚很薄、形状复杂，挤压过程中材料的流动直接影响型材的形状与尺寸精度。

为了防止坯料表面氧化皮膜与油污流入制品内，保证制品质量均匀可靠，可在挤压前将加热到设定温度的坯料进行剥皮（称为热剥皮），然后迅速装入挤压筒内进行挤压。同时应保持挤压垫片干净，防止在一次挤压结束后的切除压余处理至下一次挤压装入垫片的过程中油污脏物粘结到垫片上去。按断面尺寸精度和形位公差，特殊精度铝合金挤压材可分为特殊精密铝合金型材和小型（微型）超高精密铝合金型材。一般来说，其精度超过国标（如GB、JIS、ASTM等）超高级精度一倍以内的称为特殊精密铝合金型材，如外形尺寸公差在±0.1mm以上，断面壁厚公差在±0.05mm~±0.03mm以内的型材和管材等。而当其精度高出国标超高级精度一倍以上时则称为小型（微型）超高精度铝合金型材，如外形公差严于±0.09mm，壁厚公差严于±0.03mm~±0.01mm的为小型（微型）型材或管材。

3铝及铝合金特殊挤压材的发展前景

2017年，全世界铝加工材产销量均超过60000kt／a，其中铝及铝合金挤压材的产销量超过25000kt／a，占铝材总产销量的40%以上。铝挤压材中型棒材占90％，其中通用型材和棒材以及中小型民用建筑型材占型棒材的80％以上，大中型型材和特种专用型材和棒材仅约占15％。管材约占铝合金挤压材的8％，而异形管材和特种专用管材仅约占管材的20％。由上可见，铝及铝合金挤压材中产销量最大、应用范围最广泛的是中小型民用建筑型材、通用型材和棒材、管材。而特种型材、棒材和管材仅占15％左右，这类产品的主要特点是：具有特种功能或性能；专门用于某种特定用途；具有较大或极小的规格尺寸；具有特高的尺寸精度或表面要求等。因此，其品种多而批量少，需要增加特殊工序或增添某些特殊设备和工具，生产难度大而技术含量高，生产成本增高而附加值也增高。随着科学技术的进步和人民生活水平的不断提高，对铝及铝合金挤压产品的产量、质量和品种提出了越来越高的要求，特别是近年来产品个性化的出现，促进了具有个性化特点、用途专一的特种型材和管材的发展。超精密型材被广泛应用于电子仪器、通信邮电设备、精密机械、精密仪表、弱电设备、航空航天、核潜艇与船舶、汽车工业等领域的小型、薄壁、断面尺寸非常精密的零部件。通常对其公差要求甚严，例如，断面外形尺寸公差小于±0.10mm，壁厚公差小于±0.05mm。此外，对挤压制品的平直度、扭拧度等形位公差也要求十分严格。此外特殊小型超精密铝合金型材在挤压过程中对设备、工模具、工艺都要求相当严格。由于现代工业、国防尖端和科学研究等事业的飞速发展和个性化程度的提高，对小型超精密型材的数量、品种和质量要求越来越高，虽然近年来，已研发生产出了不少高质量的小型超精密的铝合金型材，但仍然不能满足市场的需求，特别是国内在生产小型超精密铝合金型材的技术和装备上与国际先进水平尚存在较大的差距，不能满足国内外市场需求，必须迎头赶上。

4结束语

铝及铝合金特殊精密挤压（型材和管材）是一种形状复杂、壁厚很薄而尺寸公差和形位精度要求十分苛刻、技术含量很高，生产难度很大的高、精尖材料，是国民经济和国防军工不可或缺的关键材料，用途十分广泛，发展前景看好的材料。生产该产品对坯料、工模具和挤压机设备及挤压工艺都有特殊要求，要解决一系列关键技术难题才能批量获得优良产品。

参考文献

[1]谢水生，刘静安.金属挤压理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2012

[2]刘静安.特种铝及铝合金型材和管材的发展现状与趋势[M].北京：中国铝业，2017

[3]谢水生，刘静安，王国军，等，铝及铝合金产品生产技术与装备[M].长沙：中南大学出版社，2015

作者:黎家行 李伟萍 冯扬明 梁美婵 刘静安 单位:广东伟业铝厂集团有限公司