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(jiàn)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(duì)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(méi)有裂紋，同時(shí)也沒(méi)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(zhǎng)半徑比較大。它對(duì)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(guò)擠壓成形法來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。

1.2 2A12鋁合金性能特性

通常來(lái)說(shuō)，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(guò)冷加工成形的熱處理工藝來(lái)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(guò)切削加工等工藝制備成坯料，然后經(jīng)過(guò)熱處理中的退火工藝，隨后進(jìn)行表面處理，再將模具潤(rùn)滑，最后通過(guò)冷擠壓工藝將材料定形。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)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(zhǎng)，且進(jìn)行表面處理也需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。顯然冷擠壓成形加工方法周期比較長(zhǎng)，而且效率也不太高。此外，研究發(fā)現(xiàn)2A12鋁合金通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)加熱保溫的方法對(duì)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(rùn)滑，最后通過(guò)恒溫的方法進(jìn)行擠壓成形。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(duì)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(guò)程與加工硬化過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱并對(duì)坯料和模具進(jìn)行潤(rùn)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(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)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(zhǎng)，效率低，受加工硬化影響等問(wèn)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(wèn)題。因此，熱擠壓成形方法是目前來(lái)說(shuō)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(zhǎng)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(guò)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(wèn)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(rùn)滑是否能夠均勻？這些問(wèn)題都嚴(yán)重的影響了殼體的結(jié)構(gòu)均勻性，特別是通過(guò)熱擠壓成形后，殼體的壁厚是否均勻？考慮到上述問(wèn)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(guò)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(lái)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(guò)程如下：將原包裝的原始材料，通過(guò)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(duì)進(jìn)行潤(rùn)滑，通常采用石墨潤(rùn)滑劑，然后將涂有潤(rùn)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(guò)石墨潤(rùn)滑劑對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)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(guó)標(biāo)進(jìn)行選材。根據(jù)國(guó)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(zhǎng)度，隨后進(jìn)行相應(yīng)的熱反擠壓成形工藝。

結(jié) 語(yǔ)：

2A12鋁合金殼體樣件，通過(guò)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。

參考文獻(xiàn)

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