铝材冷挤压工艺原理是什么

流程为：

1铝材检验 。

2对模具进行加热。

3铝材加热

4放入模具，挤压成型

5截断挤压件

6进行拉直原件

7进行冷却件

8进行原件处理，

9 进行原件包装

一般情况下没有单独的冷挤压和冷锻，其实两者都是一样的，一般在成型零件的时候同时存在，除非像飞机机身那样的通孔零件（或者胡克挤压）是纯挤压，（型材等也为纯挤压）热挤压是指把零件加工到一定温度（此温度一般不会使零件内部组织产生变化，如钢铁在800以下)热挤压所需的挤压力量小，但是强度没有冷挤压的高，尺寸也没有其稳定；热挤压允许的变形量可以大于冷挤压。

大于0.05。在铝合金冷挤压规定中了解到产品的pb值要大于0.05才能使用该方法进行操作，该方法对pb值有严格的要求，该方法是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。

金属的挤压成型是在强烈的三向压应力状态下完成的，凸模既受强大的压应力，又受各种不均衡侧向力，在回程时瞬间易引起断裂，受力复杂的凸模，特别是在凸模尺寸变化处应力集中，易产生脆性断裂，而凹模有胀裂的可能以及由于金属剧烈流动而引起模腔严重磨损。冷挤压模具的结构尺寸、工艺、模具加工、润滑都对模具寿命有很大影响，但首先要重视选材和热处理工艺。传统的冷挤压模具材料有：T10A、CrWMn、60Si2Mn、Crl2、Crl2MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等钢，使用过程都发现凸模易折断，凹模易胀裂，这表明了强韧性较差。用国产新型模具钢如：基体钢6W6(6W6Mo5Cr4V2)、LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb (6Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)、RM2(5Cr4W5Mo2V)、LM1(65W8Cr4VTi)、LM2(65Cr5Mo3W2VSiTi)以及高碳低合金钢GD(6CrNiSiMnMoV)、CH-1(7CrSiMnMoV)等可大大提高强韧性，其耐磨性可通过表面处理来达到。冷挤压模具选用老钢种时，可采用与提高厚板冲裁模强韧性的相同措施来解决，例如重载冷挤压凸模常用高速钢制作，抗压强度和耐磨性都很好，缺点是韧性差，易脆断，降低淬火温度或减少高速钢中的碳化物可提高高速钢的断裂抗力。新型就是一个例子。在加工两端带有凹坑的冷挤压件时，原用Wl8Cr4V钢制作凸模、Cr12MoV钢制作凹模，寿命为1万多件，模具为断裂失效。

铝型材生产主要包括熔铸、挤压和表面处理三个过程。

1、熔铸是铝型材生产的首道工序。 主要过程为：

（1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。

（2）熔炼：将配好的原料按工艺要求加入熔炼炉内熔化（定义:物质由固态变成液态的变化过程)，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。铝型材厂家都是按照客户需求的加工的。铝型材属于镀膜技术，它是在常规镀钛工艺基础上增加预镀和电镀工艺步骤，铝型材工艺是将活化后的镀件置于食盐和盐酸的水溶液中进行化学处理。

（3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。

2、挤压：挤压是铝型材成型的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具（称号：工业之母），利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成型（此过程中模具、挤压机、圆铸棒均需加热）。鸿发有色常用的 6063-T5铝合金，在挤压时还有一个风冷淬火过程及其后的人工时 效过程，以完成热处理强化。不同牌号的可热处理强化合金，其热处理制度不同。

3、表面处理 (此处主要讲氧化的过程)

氧化：挤压好的铝合金型材俗称基材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。 其主要过程为：

（1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗， 裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧(Oxygen)化膜。还可以通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面。

（2）阳极氧化：经表面预处理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的氧化铝膜层。

（3）封孔：将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭， 使氧化膜防污染、抗蚀和耐磨性能增强。铝型材品牌因装饰性好、使用寿命长、色彩丰富等，使铝型材更具竞争优势。铝型材属于镀膜技术，它是在常规镀钛工艺基础上增加预镀和电镀工艺步骤，铝型材工艺是将活化后的镀件置于食盐和盐酸的水溶液中进行化学处理。氧化膜是无色透明的，利用 封孔前氧化膜的强吸附性，在膜孔内吸附沉积一些金属盐，可使型材 外表显现本色（银白色）以外的许多颜色，如：黑色、古铜色、金黄色及不锈钢色等。

封孔完的铝（Al)型材经过水洗、吹干就可以包装了。铝型材一般采用无纺布+牛皮纸包装。包装完成后还需要根据客户要求锯切成一定长度才可以入库。一般工业铝型材锯切长度是6.02米。

铝型材挤压加工在技术上的基本特性有：在变形的同时也可以使材料接合，可以使脆性材料进行变形以及通过一道工序可以成形得到与模具出口形状相同的断面形状。经济上的优点有：可以通过一道工序进行大变形量加工，工具承受很大压力以及可以使的包履的毛坯变形。

铝型材挤压加工的技术特性有：1.可以挤压接合金属粉末，碎屑以及其他金属；2.使用分流组合模可以成形薄壁空心不对称的制品；3.可以对塑性很低的铝合金材料进行加工成型；4.可以形成复杂的不规则的截面和制品；5.可以加工外层包履有防止氧化和表面裂纹的包履材的毛坯。

铝型材挤压加工也存在其经济上的缺点，比如：容易引起模具破损，晶粒长大和表面裂纹，在正挤压的时候由于摩擦使得压力增大，能耗增加，以及要增加材料装卸等工序，生产速度低，效率低，温度不稳定导致品质不均匀以及挤压力要达到几千吨需要大功率挤压机等等。

冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。

一、基本类型

1.正挤压：正挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向一致（图1a、b）。正挤压可以制造各种形状的实心件和空心件（图2）。

2.反挤压：反挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向相反（图1c）。反挤压可以获得各种形状的杯形件。如图2-8缸体，图3-5所示盖。

图1 冷挤压变形类型示意图

1—凸模 2—凹模 3—毛坯 4—挤压件 5—顶件杆

3．复合挤压：挤压时，毛坯一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，而另一个部分金属流动方向与凸模运动方向相反（图1d）。复合挤压可制得各种杯一杯、杯一杆、杯一筒零件（图3）。

4．径向挤压；挤压时，金属的流动方向与凸模运动方向相垂直（图1e）。径向挤压又可分为向心挤压和离心挤压（图4），径向挤压用来制造斜齿轮、花键盘等零件。

图2 冷挤压件实例之一

1—导管 2—后车轴 3—筒体 5，6—空心轴 7—导向缸体 8—缸体 9—驱动轴

图2 冷挤压件实例之二

1-螺母 2-保持器 3-导套 4-特殊螺母 5-盖 6-紧固螺母 7-支撑住 8-支承器 9-齿轮毛坯 10-螺母

5．锻压：镦压时，金属毛坯径向向外流动（图1f）。镦压用于制造带法兰的轴类零件或凸缘的杯形零件（图4）。

正挤压、反挤压与复合挤压是冷挤压技术中应用最广泛的三种方法。它们的金属流动方向与凸模的轴线平行。因此，有不少资料上又称这三种方法为轴向挤压。如前所述，轴向挤压可以制得各种实心和空心零件，如球头销、梭心壳、弹壳等。径向挤压是最近十几年才发展起来的，主要用于通讯器材的号码盘、自行车的花键盘等。

以上是几种基本的冷挤压变形方式，随着冷挤压技术的发展，有时还将冷体积模锻等归属为冷挤压。

冷挤压无论在汽车、拖拉机、轴承、电讯器材、仪表等机电制造中，还是在自行车、缝纫机等轻工业中，以及国防工业系统中都有广泛的应用，这是因为它具有明显的优点。

二、冷挤压技术的特点

1.挤压零件尺寸准确表面光洁：目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达8～9

级，陇度一般可达，若采用理想的润滑可达（指纯铝和紫铜零件），仅次于精抛光表面。因此用冷挤压方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工（磨削）。

图4

2.节约原材料：冷挤压件材料利用率通常可以达到80％以上。如解放牌汽车活塞销（图5a）动切削加工材料利用率为43.3％，而用冷挤压时材料利用率提高到92％；又如万向节轴承套（图5b）改用冷挤压后，材料利用率由过去的27.8％提高到64％。可见，采用冷挤压方法生产机械零件，可以节约大量钢材和有色金属材料。

3.生产率高：用冷挤压方法生产机械零件的效率是非常高的，特别是生产批量大的零件，用冷挤压方法生产可比切削加工提高几倍、几十倍、甚至几百倍。例如，汽车活塞销用冷挤压方法比用切削加工制造提高3.2倍，目前又用冷挤压活塞销自动机，使生产率进一步提高。一台冷挤压自动机的生产率相当于100台普通车床或10台四轴自动车床的生产率。

4.可加工形状复杂的零件：如异形截面、内齿、异形孔及盲孔等，这些零件采用其它加

工法难以完成，用冷挤压加工却十分方便。图6所示的零件，能方便的挤出。

5.冷挤压件强度高、刚性好而重量轻：由于冷挤压采用金属材料冷变形的冷作强化特性，即挤压过程中金属毛坯处于三向压应力状态，变形后材料组织致密、且具有连续的纤维流向，因而制件的强度有较大提高。这样就可用低强度材料代替高强度材料。例如过去采用20Cr钢经切削加工制造解放牌活塞销，现改用20号钢经冷挤压制造活塞销，经性能测定各项指标，冷挤压法高于切削加工法制造活塞销。

图5 用冷挤制造的零件

这表明用冷挤压加工活塞销可用20号钢代替20Cr钢。

从以上特点，可以看出，冷挤压技术与目前各种加工方法比较，具有突出的优越性。这就为冷挤压代替切削加工、锻造、铸造和拉深工艺来制造机器零件，开辟了一条广阔的道路。

图6 冷挤压件实例之四

三、冷挤压技术的发展

冷挤压技术发展的初期是非常缓慢的，长期以来只对几种软金属（铅和锡）进行挤压。直到19纪末20世纪初，才开始挤压较硬的有色金属（锌、铝、紫铜、黄铜等）至于钢的挤压，由于冷挤压时需要很大的压力，在当时不能解决挤压钢用的模具材料、合适的润滑剂与大吨位的压力机等问题，长时间一直认为挤压钢是十分困难甚至是不可能的。

1906年，英国人科斯利特（T.W.coslett）发现用磷酸盐处理钢件制品是一种较理想的防锈方法，但工序繁多，而经济效益又差，故未被广泛采用。不过，这种防锈法的出现却极大地激发了人们去研究更简单而有效的新方法的积极性。到后来，用自动连续装置对钢毛坯进行磷酸锌防锈处理只需要两分钟。经磷酸锌处理过的毛坯表面附有脂肪润滑剂或钠皂薄膜，且这层薄膜不易脱落，挤压这种毛坯时，压力较小。这个发现使人们找到了一种理想的钢毛坯表面处理法一磷化皂化法。

磷化皂化处理钢毛坯表面方法的出现使钢的挤压成为可能。1934年，德国人采用磷化皂化法成功地冷挤出钢管。二次世界大战期间，德国人需要大量弹壳，当时黄铜又供应不足，于是德国人秘密试验用冷挤压生产钢弹壳、后来，采用合金工具钢作模具材料，用冷挤压成功地挤出大批量钢弹壳类零件。

图7 冷挤压件的应用

第二次世界大战以后，美国人窃取了德国人关于钢的冷挤压的全部资料，开始在美国用冷挤压秘密生产军火，开办了很多生产钢弹壳和弹体的军工厂。

钢的冷挤压于1947一年才正式用于民用工业。

美国于1949年发表了各种钢材冷挤压后机械性能的实验数据。德国于1950年、1953年先后公布了钢的冷挤压的基本技术数据及冷挤压力和挤压功的实验结果。

1957年，日本引进了专用冷挤压机，开始在精密仪器和仪表中采用冷挤压技术。日本见这种新技术经济效益显著，很快把这种技术用于制造汽车和电气制件。现已成为遍及各个工业部门的重要加工手段。

图7介绍了冷挤压的发展和应用情况。

从图上看出，自1950年以后，冷挤压件生产的迅速发展。虚线表示预测产量，但后来均突破这个预测量，尤其日本突破得更多。目前生产的冷挤压件80～85％用于汽车工业，其余用于电器工业、机器制造业、仪表工业和建筑业等。

在我国，建国前的冷挤压加工是十分落后的，当时，仅有少数工厂用铅、锡等有色金属挤压牙膏管或线材、管材一类产品。

建国后，冷挤压技术得到了发展。50十年代开始了铝、铜及其合金的冷挤压；60年代 黑色金属冷挤压已应用于生产。十年浩劫，极大地影响了冷挤压技术的发展。1978年以后，在“独立自主，自力更生”的伟大方针指引下，冷挤压技术得到了迅速发展。近几年来， 随着改革开放政策的进展，随着国家工业生产及科学技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到 了迅猛发展。

70年代末，国内不少高等学校、研究所和工厂开展了冷挤压技术的实验研究，发表了大量的有价值的论文，初步形成了一支研究和应用冷挤压技术的队伍。

目前，我国已能对铅、锡，铝、铜、锌及其合金、低碳钢、中碳钢、工具钢、低合金钢与不锈钢等金属进行冷挤压，甚至对轴承钢、高碳高铝合金工具钢、高速钢等也可以进行一定变形量的冷挤压。制造的冷挤压件是各种各样的，最重可达30公斤，最轻只有1克。在模具材料使用方面，除了用高速钢、轴承钢、高碳高铬合金工具钢外，还采用了不少新型模具钢如CG2、65Nb、LD等。在挤压工艺参数选择和模具结构设计方面，初步采用了优化设计

及计算机辅助设计与制造（即CAD/CAM），使模具结构更合理、挤压工艺参数更接近于实际。在挤压设备方面，我国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速高能设备进行冷挤压生产。

科学的发展，对冷挤压技术产生了重大影响，具体地说就是计算机在工艺分析、模具设计、制造及工艺过程控制中的应用对冷挤压技术产生的影响。我国将进一步发展应用这门新技术。发展冷挤压技术主要应从以下几方面着手：

1.扩大冷挤压技术的应用范围，在一定范围内，逐步代替铸、锻、拉深及切削加工；

2.提高冷挤压制件的精度和表面质量，生产出几何形状更复杂的制件；

3.扩大冷挤压用的原材料种类，研究更理想的表面处理与润滑方法；

4.进一步使用CAD/CAM和优化设计，提高和加快模具设计与制造，研制出更合理的模具结构；

5.寻找更适合于冷挤压用的模具材料及其热处理方法，以延长模具的使用寿命；

6.进一步发展温热挤压、等温挤压、静液挤压及高速挤压等新工艺技术的研究和应用；

7.研制适合于冷挤压的多功能的冷挤压机，使毛坯和制件能安全自动地进料与出件，以便进一步提高生产率。