韓岷

摘 要：熱反擠壓成形工藝應(yīng)用于很多機(jī)械設(shè)備中，擠壓成形工藝經(jīng)常與熱處理工藝交替使用。但是采用2A12鋁合金作為某設(shè)備的殼體零部件是很少見的，它是一種新型的鋁合金材料。本文主要闡述了鋁合金殼體零部件采用2A12鋁作為材料的具體工藝方案，并且對它的成形工藝進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞，2A12鋁合金;課題零部件;熱反擠壓;成形工藝

前言：

鋁合金殼體通常安裝在壁厚比較薄，而且具有深盲孔的殼體零部件中。這種殼體，通常其表面與殼體內(nèi)部沒有裂紋，同時(shí)也沒有夾雜、劃傷、分層以及破裂等缺陷。然而采用傳統(tǒng)的機(jī)加工方式?jīng)]有辦法制作出質(zhì)量較高的殼體零部件。為了滿足這類殼體的特殊要求，發(fā)展比較新型的熱處理工藝以及成形工藝能夠有效的增強(qiáng)殼體的質(zhì)量，同時(shí)還能夠滿足其他的性能要求。本文主要研究了一種用于鋁合金殼體制備的熱反擠壓成形工藝。

1、結(jié)構(gòu)及其性能特點(diǎn)

1.1殼體結(jié)構(gòu)特性

本文所研究的殼體，其外殼壁比較薄，同時(shí)屬于深盲孔殼體的一種。這種殼體結(jié)構(gòu)的長半徑比較大。它對殼體的內(nèi)腔與形狀有很高的要求，同時(shí)截面收縮率達(dá)到75%以上時(shí)，通常采用圓柱形實(shí)心坯料，然后通過擠壓成形法來進(jìn)行生產(chǎn)。

1.2 2A12鋁合金性能特性

通常來說，鋁合金是一種塑性材料。它在常溫下具有很好的塑性，并且有一定的韌性。本文所提到的2A12鋁合金，它就是一種塑性材料，在室溫下，能夠通過冷加工成形的熱處理工藝來進(jìn)行形狀的變化。它的變形量也與熱處理的性能相關(guān)。此外當(dāng)溫度高于室溫時(shí)，2A12鋁合金這種材料能夠有很好的塑形，同時(shí)，它的變形抵抗力比較小。在這種溫度環(huán)境中，2A12鋁合金被認(rèn)為是一種較好的熱加工成形材料。

2、熱反擠壓成形工藝介紹

制備這種壁厚比較薄的殼體結(jié)構(gòu)通常采用三種成形工藝。在熱處理中有幾大工藝是較為廣泛的工藝，例如，擠壓成形，拉拔，鍛壓成形，鑄造成形以及熱處理中4把火工藝的結(jié)合。生產(chǎn)這種殼體材料結(jié)構(gòu)可以采用恒溫?cái)D壓成形，熱擠壓成形和冷擠壓成形。

2.1冷擠壓成形方法

冷擠壓成形的工藝流程通常是將圓棒狀的原材料通過切削加工等工藝制備成坯料，然后經(jīng)過熱處理中的退火工藝，隨后進(jìn)行表面處理，再將模具潤滑，最后通過冷擠壓工藝將材料定形。研究發(fā)現(xiàn)通過冷擠壓工藝所得到的材料具有很高的質(zhì)量，同時(shí)精度也比較高，但是表面粗糙度較差。因?yàn)閷⑴髁线M(jìn)行退火處理時(shí)花費(fèi)的時(shí)間較長，且進(jìn)行表面處理也需要耗費(fèi)很長的時(shí)間。顯然冷擠壓成形加工方法周期比較長，而且效率也不太高。此外，研究發(fā)現(xiàn)2A12鋁合金通過冷擠壓成形方法進(jìn)行加工時(shí)，容易產(chǎn)生冷作硬化的現(xiàn)象，這極大的影響材料內(nèi)部的去應(yīng)力，且位錯(cuò)阻礙更嚴(yán)重。由于這種材料壁厚很薄，而且變形量也比較大，在冷擠壓加工過程中很容易使表面和內(nèi)部產(chǎn)生壓痕、破裂等缺陷。這些缺陷導(dǎo)致材料浪費(fèi)，同時(shí)也不滿足工藝質(zhì)量要求。

2.2恒溫?cái)D壓成形方法

恒溫?cái)D壓成形方法的工藝流程與冷擠壓成形方法的流程類似。首先通過機(jī)械加工等工藝將圓棒狀的原材料切成坯料，進(jìn)而通過加熱保溫的方法對坯料進(jìn)行加工，隨后放入模具中進(jìn)行加熱保溫。緊接著是坯料和模具的潤滑，最后通過恒溫的方法進(jìn)行擠壓成形。簡單來說，恒溫?cái)D壓工藝方法也就是在加熱的坯料中加入已經(jīng)加熱到相同溫度的模具中。然后在恒定的溫度下對坯料和模具進(jìn)行擠壓成形，最終獲得殼體的擠壓成形件。恒溫?cái)D壓成形的方法是坯料與模具在相同溫度下進(jìn)行的擠壓成形，所以它能夠保證坯料在比較合適的溫度下進(jìn)行成形。與冷擠壓成形方法不同的是恒溫成形擠壓方法獲得的材料中再結(jié)晶過程與加工硬化過程是在同一時(shí)間進(jìn)行的，所以能夠保持材料的塑性，而且變形力較小，這個(gè)加工工藝能夠規(guī)避冷擠壓成形中，加工硬化的問題[1]。同時(shí)能夠獲得高精度，高穩(wěn)定性的成形件。但是恒溫成形擠壓方法也有其缺點(diǎn)，重點(diǎn)體現(xiàn)在它的模具需要有加熱和冷卻兩個(gè)系統(tǒng)，這就導(dǎo)致模具的復(fù)雜性，同時(shí)還要消耗更多的能量，生產(chǎn)效率不是很高，也不利于樣件的批量生產(chǎn)。

2.3熱擠壓成形方法

熱擠壓成形方法是一種比較成熟的成形工藝，其工藝過程主要為將坯料加熱到合金的固相線特定溫度之后再進(jìn)行擠壓成形[2]。其工藝流程主要是通過機(jī)械加工等工藝將圓棒狀材料切成坯料，然后再將坯料進(jìn)行保溫加熱，隨后，對模具進(jìn)行預(yù)熱并對坯料和模具進(jìn)行潤滑處理，最后再進(jìn)行熱擠壓成形工藝，最終得到熱擠壓成形的樣件。由于熱擠壓成形是在溫度較高的條件下進(jìn)行的，在這種環(huán)境下，2A12鋁合金具有高塑性，較低的變形抗力，很容易成形同時(shí)制備出的樣件精度較高，且尺寸穩(wěn)定。此外，這種模具的制備比較簡單，工藝簡單化，同時(shí)生產(chǎn)周期較短，這極大的提高了熱成形樣件的生產(chǎn)效率。它規(guī)避了冷擠壓成形方法中時(shí)間長，效率低，受加工硬化影響等問題。同時(shí)還解決了恒溫成形擠壓方法中模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗大量能量以及效率低等問題。因此，熱擠壓成形方法是目前來說較好的成形方式。它不僅能夠優(yōu)化工藝，降低能量消耗率，同時(shí)還能極大的提高生產(chǎn)效率，是熱處理擠壓成形工藝中較好的方式。

3、工藝方案設(shè)計(jì)的流程及參數(shù)設(shè)置

3.1熱擠壓成形件方案圖設(shè)計(jì)

本文主要是以殼體材料為基礎(chǔ)，這種殼體材料的結(jié)構(gòu)較為特殊，它的長半徑比較大，而且是一種深盲孔結(jié)構(gòu)材料。在熱擠壓成形工藝中需要注意很多細(xì)節(jié)內(nèi)容，特別是結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計(jì)方面。需要注意的方面有以下幾個(gè)地方。首先原材料在切削加工過程中鍛煉的傾斜角度。其次，熱擠壓模具中，沖頭軸線和凹模的型腔同軸度，以及設(shè)備精度低等問題，這極大的影響材料的均勻性。除此之外，還應(yīng)該考慮材料不同部位的溫度是否均勻、模具與坯料的潤滑是否能夠均勻？這些問題都嚴(yán)重的影響了殼體的結(jié)構(gòu)均勻性，特別是通過熱擠壓成形后，殼體的壁厚是否均勻？考慮到上述問題，熱擠壓成形制圖設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮殼體內(nèi)腔與腔底的錐形區(qū)域要留有一些加工的余量。通過在設(shè)計(jì)圖紙中保留相應(yīng)的機(jī)械加工余量，然后根據(jù)殼體零部件的具體要求以及工藝特征來完善殼體的熱擠壓成形工藝圖紙。

3.2熱擠壓成形工藝流程以及原始配料的相關(guān)參數(shù)的確定

熱擠壓成形工藝具體的過程如下：將原包裝的原始材料，通過機(jī)械加工工具切成一定尺寸的坯料。然后把坯料放在150℃左右的溫度下進(jìn)行預(yù)熱，并且保溫10分鐘。隨后將坯料表面對進(jìn)行潤滑，通常采用石墨潤滑劑，然后將涂有潤滑劑的坯料放置在450℃溫度下保溫45～75分鐘。隨后在將其放到模具中進(jìn)行加熱，溫度大約為150℃。最后通過石墨潤滑劑對模具進(jìn)行潤滑，再進(jìn)行反擠壓成形工藝。這些成形樣件的具體尺寸要結(jié)合材料行業(yè)的國標(biāo)進(jìn)行選材。根據(jù)國標(biāo)中金屬材料的規(guī)格尺寸等相關(guān)要求，選用圓棒狀材料作為坯料，然后根據(jù)體積計(jì)算出其長度，隨后進(jìn)行相應(yīng)的熱反擠壓成形工藝。

結(jié) 語：

2A12鋁合金殼體樣件，通過熱反擠壓成形工藝能夠?qū)崿F(xiàn)該樣件的大量生產(chǎn)。同時(shí)采用這樣的材料能夠極大的提高材料利用率，降低材料消耗率，此外，還可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

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