摘 要：鋁擠壓加工技術(shù)目前在各個領(lǐng)域中都得到了充分的應(yīng)用，尤其近年來對軌道交通、航空航天、汽車船舶等重大領(lǐng)域的深入應(yīng)用更能彰顯出鋁擠壓加工技術(shù)的關(guān)鍵作用。文章主要講述了鋁擠壓加工技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域方面的應(yīng)用，并著重闡述了鋁擠壓型材在生產(chǎn)、工藝等技術(shù)方面的難點(diǎn)，近一步探析鋁擠壓加工關(guān)鍵技術(shù)的實際運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：軌道交通；擠壓型材；技術(shù)難點(diǎn)

現(xiàn)階段隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對軌道交通輕量化的要求也越來越高，而鋁擠壓型材在軌道交通輕量化方面的應(yīng)用中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置。目前，各鋁加工行業(yè)也都在潛心研究用于軌道交通鋁擠壓型材的關(guān)鍵加工技術(shù)，并取得了較為突出的成果。

1 鋁擠壓型材在軌道交通上的應(yīng)用

1.1 軌道交通的概述

軌道交通是指運(yùn)營車輛需要在特定軌道上行駛的一類交通工具或運(yùn)輸系統(tǒng)。最典型的軌道交通就是由傳統(tǒng)火車和標(biāo)準(zhǔn)鐵路所組成的鐵路系統(tǒng)。隨著火車和鐵路技術(shù)的多元化發(fā)展，軌道交通呈現(xiàn)出越來越多的類型，不僅遍布于長距離的陸地運(yùn)輸，也廣泛運(yùn)用于中短距離的城市公共交通中。

1.2 鋁擠壓型材在軌道交通上的具體運(yùn)用

鋁擠壓型材主要運(yùn)用在動車、地鐵的輕量化車身上，具體分布在車身主框架的各個位置，例如頂蓋長梁、側(cè)梁、底架邊梁、側(cè)墻、地板、枕梁等部位，是車身重要的支撐結(jié)構(gòu)主體，對鋁型材的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、硬度、承重性、耐用性等方面均有較為嚴(yán)格的要求。而鋁擠壓型材的加工水平則直接會反映出鋁型材整體質(zhì)量上的優(yōu)劣，因此，鋁擠壓型材加工技術(shù)則是軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

2 軌道交通鋁擠壓型材的分類以及技術(shù)難點(diǎn)

2.1 側(cè)墻、墊板等懸壁實心型材

側(cè)墻、墊板等懸壁實心型材主要特點(diǎn)在于截面簡單，模具設(shè)計及加工難度較低，擠壓易成形。擠壓實際生產(chǎn)中，此類型材多數(shù)可直接實現(xiàn)零試模量產(chǎn)，是軌道交通項目中最易生產(chǎn)的型材。

側(cè)墻、墊板等懸壁實心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）型材在線淬火后的開口尺寸因冷卻收縮導(dǎo)致收口變形，因此需要根據(jù)型材的形狀及滑出臺方向來調(diào)整在線風(fēng)淬及水淬工藝參數(shù)，通過擠壓后段的整形也可將型材的收口變形矯正回來；（2）模具設(shè)計初期也需要對型材做開口預(yù)變形設(shè)計，以校正在線淬火的變形量。

2.2 圓弧頂蓋、線槽等扁長實心型材

圓弧頂蓋、線槽等扁長實心型材主要特點(diǎn)在于型材呈扁長結(jié)構(gòu)，寬厚比偏大，延伸細(xì)微結(jié)構(gòu)處多，擠壓比接近上限值，模具入口擴(kuò)展角度大，兩側(cè)不易填充。型材擠出易出現(xiàn)不規(guī)則變形，圓弧面難以保證。

圓弧頂蓋、線槽等扁長實心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）因型材擠壓比接近上限值，模具在導(dǎo)流入口設(shè)計時需考慮如何最大限度的做泄壓處理，以防止擠壓時出現(xiàn)滿壓；（2）由于擠壓時模具彈變量大，容易出現(xiàn)擠壓型材頭尾壁厚差異大，在線擠壓時需針對頭尾進(jìn)行溫度和速度的梯度調(diào)節(jié)；（3）擠壓時極易出現(xiàn)堵模以及型材平面的不規(guī)則變形，對修模考驗極大，需要進(jìn)行多次的修模調(diào)整。

2.3 牽引梁等厚壁實心型材

牽引梁等厚壁實心型材主要特點(diǎn)在于截面看似簡單，但由于型材總寬普遍較長，壁厚尺寸差異大，實際擠壓時流速不均易導(dǎo)致變形，角落壁薄位置極難填充成形。在線水淬后會出現(xiàn)變形量加大，容易倒流等問題，型材厚壁處變形后也難以做整形處理。同時，因為壁厚差異大，鋁錠填充混流交匯后易出現(xiàn)焊縫線。

牽引梁等厚壁實心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）模具設(shè)計時導(dǎo)流口需要進(jìn)行特殊的異形結(jié)構(gòu)設(shè)計，以避免混流交匯形成的焊縫線，并保證壁薄位置的有效填充；（2）在線牽引以及后續(xù)拉伸時都必須墊上專用墊塊，以防止底部斜勾位置碰傷變形及拉伸扭擰變形，在線水淬時也需要針對壁厚不均位置做定點(diǎn)的水量、噴射方向調(diào)節(jié)；（3）型材大壁厚位置擠壓后段整形困難，必要時需做熱整形處理。

2.4 枕梁、立柱等厚壁空心型材

枕梁、立柱等厚壁空心型材主要特點(diǎn)在于截面相對簡單，壁厚偏大，擠壓比小，易出現(xiàn)焊合不良。中間壁厚易填充不足導(dǎo)致尺寸超下差，因型材自重較重擠壓時底部易擦傷。

枕梁、立柱等厚壁空心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）由于型材壁厚大，擠壓比小，易出現(xiàn)焊合不良。在模具設(shè)計時需通過增加焊合腔深度、口袋深度等措施來解決焊合不良問題，擠壓時也需通過提高鑄錠溫度來保證焊合質(zhì)量；（2）在線擠壓時需注意加大牽引力度防止型材下榻刮傷底面。

2.5 地板、底板等扁長薄壁空心型材

地板、底板等扁長薄壁空心型材主要特點(diǎn)在于型材呈扁長結(jié)構(gòu)，壁厚偏薄，內(nèi)筋較多且交叉布局，看似復(fù)雜但形狀規(guī)則。在線擠壓時型材易出現(xiàn)上下平面內(nèi)凹或外凸現(xiàn)象，導(dǎo)致平面（圓弧面）間隙超差。在線淬火后易出現(xiàn)型材扭擰、彎曲，導(dǎo)致直線度超差。型材整體拼裝時易出現(xiàn)拼接精度達(dá)不到要求。

地板、底板等扁長薄壁空心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）多芯頭空心型材因涉及到分段強(qiáng)度計算、分流孔分布及面積配比，工作帶階梯計算等較多復(fù)雜的設(shè)計理念穿插，導(dǎo)致設(shè)計難度較大；（2）由于此類型材多數(shù)定尺較長，直線度要求高，擠壓在線淬火后易出現(xiàn)整體扭擰、彎曲，導(dǎo)致直線度超差，需要在后續(xù)的拉伸及整形工序上進(jìn)行矯正；（3）型材在初期試模后往往會出現(xiàn)平面超差以及T型扣收縮變形問題，需要較大的修模量，同時由于此類型材大部分使用攪拌摩擦焊拼接，對拼接精度要求極高，總裝時易出現(xiàn)拼接精度達(dá)不到的情況，也需要修模對型材整體長度尺寸做適時調(diào)整。

2.6 邊梁、長梁等異形薄壁空心型材

邊梁、長梁等異形薄壁空心型材是軌道交通型材中形狀最為復(fù)雜，模具設(shè)計、加工、擠壓以及修模難度最大的擠壓型材。其主要特點(diǎn)在于型材截面復(fù)雜，細(xì)節(jié)多，內(nèi)筋交錯布局且無規(guī)則。實際擠壓時極易出現(xiàn)扭擰變形，且變形趨勢較難做出前期預(yù)估。由于鋁流填充交匯點(diǎn)多，流量難以平衡控制，極易造成局部受壓不均導(dǎo)致芯頭偏擺，壁厚超差及錯邊問題頻繁出現(xiàn)。

邊梁、長梁等異形薄壁空心型材的技術(shù)難點(diǎn)在于：（1）由于型材形狀不規(guī)則，已經(jīng)無法使用常規(guī)的設(shè)計方案進(jìn)行套路，很難在設(shè)計初期完全做到分流孔的合理分配及面積配比；（2）由于此類型材極易出現(xiàn)扭擰變形，且變形趨勢較難做出前期預(yù)估，只能根據(jù)試模時頭料的變形情況在線進(jìn)行溫度、速度以及風(fēng)淬方向的調(diào)整；（3）由于型材結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，在實際的后續(xù)拉伸及整形過程中，無法對型材進(jìn)行相應(yīng)位置的墊塊匹配和整形滾輪匹配，大變形量的型材無法通過拉伸及整形工序救回；（4）此類型材最易出現(xiàn)的尺寸問題是型材無規(guī)則變形導(dǎo)致的外形尺寸超差，尺寸超差不能僅僅通過修復(fù)工作帶來解決問題，需對試模的料頭及尺寸變形的趨勢進(jìn)行綜合評估，判斷鋁流供料的快慢點(diǎn)，進(jìn)而對分流孔的形狀和面積進(jìn)行調(diào)整，此類型的修模方法需要進(jìn)行大量的補(bǔ)焊及磨削工作，周期長，難度高。

3 結(jié)語

綜上所述，對于應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域方面的鋁擠壓型材，在技術(shù)攻關(guān)上，仍然還有很長的一段路要走。在鋁擠壓型材初期的模具設(shè)計，到后期模具制造、修模以及在線擠壓工藝調(diào)整的過程，始終伴隨著技術(shù)上的經(jīng)驗積累與突破，需要更多的后備技術(shù)力量給予支持，不斷革新。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

藍(lán)崢，工程師，研究方向為機(jī)械工程。