铝合金是怎样成型的

一、铸造概论

铝合金铸造的种类如下：

由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。

1、铝合金铸造工艺性能

铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。

(1) 流动性

流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。

影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。

(2) 收缩性

收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。

铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。

①体收缩

体收缩包括液体收缩与凝固收缩。

铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。

缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。

②线收缩

线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。

对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率，即使同一合金，铸件不同，收缩率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。

(3) 热裂性

铝铸件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。

不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型，或改进铸铝合金的浇注系统等措施，使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。

(4) 气密性

铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。

铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小，同时产生析出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。

(5) 铸造应力

铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。

①热应力

热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。

②相变应力

相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。

③收缩应力

铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则常常会造成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。

铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件的残留应力一般较小。

(6) 吸气性

铝合金易吸收气体，是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。

铝合金熔液温度越高，吸收的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显著增加。

铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，析出多余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起，铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大，则气孔表面光滑，孔的周围有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细观察又具有缩孔的特征。

铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性，还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理，可有效控制铝液中的含氢量。

二、砂型铸造

采用砂粒、粘土及其他辅助材料制成铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其他粘结剂和水配制而成。

铝铸件成型过程是金属与铸型相互作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型，砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外，还必须正确设计型（芯）砂的配比、造型及浇注等工艺。

三、金属型铸造

1、简介及工艺流程

金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造，是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的方法，铝合金金属型铸造大多采用金属型芯，也可采用砂芯或壳芯等方法，与压力铸造相比，铝合金金属型使用寿命长。

2、铸造优点

(1) 优点

金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。

金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。

劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。

(2) 缺点

金属型导热系数大，充型能力差。

金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。

金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。

3、金属型铸件常见缺陷及预防

(1) 针孔

预防产生针孔的措施：

严禁使用被污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀的材料。

控制熔炼工艺，加强除气精炼。

控制金属型涂料厚度，过厚易产生针孔。

模具温度不宜太高，对铸件厚壁部位采用激冷措施，如镶铜块或浇水等。

采用砂型时严格控制水分，尽量用干芯。

(2) 气孔

预防气孔产生的措施：

修改不合理的浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。

模具与型芯应预先预热，后上涂料，结束后必须要烘透方可使用。

设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。

(3)氧化夹渣

预防氧化夹渣的措施：

严格控制熔炼工艺，快速熔炼，减少氧化，除渣彻底。Al－Mg合金必须在覆盖剂下熔炼。

熔炉、工具要清洁，不得有氧化物，并应预热，涂料涂后应烘干使用。

设计的浇注系统必须有稳流、缓冲、撇渣能力。

采用倾斜浇注系统，使液流稳定，不产生二次氧化。

选用的涂料粘附力要强，浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。

(4) 热裂

预防产生热裂的措施：

实际浇注系统时应避免局部过热，减少内应力。

模具及型芯斜度必须保证在2°以上，浇冒口一经凝固即可抽芯开模，必要时可用砂芯代替金属型芯。

控制涂料厚度，使铸件各部分冷却速度一致。

根据铸件厚薄情况选择适当的模温。

细化合金组织，提高热裂能力。

改进铸件结构，消除尖角及壁厚突变，减少热裂倾向。

(5) 疏松

预防产生疏松的措施：

合理冒口设置，保证其凝固，且有补缩能力。

适当调低金属型模具工作温度。

控制涂层厚度，厚壁处减薄。

调整金属型各部位冷却速度，使铸件厚壁处有较大的激冷能力。

适当降低金属浇注温度。

一说到工业铝型材大家都知道它是铝合金的，通过模具和挤压生产线挤压成型的。但其实工业铝型材或者说是工业铝制品它们的成型过程中所用到的加工工艺技术非常多。一起来看看：

1. 配料增加产品硬度。我们知道工业铝型材是一种铝合金型材，有铝镁硅合金，有铝锌合金等等。这样能增加铝型材的硬度和承受力。

2. 熔炼出杂质。铝的纯度越高，性能越好。所以通过熔炼炉来除杂质，来增加铝型材的性能。

3. 铸造成型。 大家有见过古代打铁工艺吗？工业铝型材的铸造成型就和这个差不多

4. 挤压成型。每个规格的铝型材有对应的生产模具，将铝料放入模具中，通过挤压形成您需要的铝型材。

5. 氧化加工。工业铝型材表面进行银白氧化处理，高雅美观并抗腐蚀。

以上就是工业铝型材在最终成型的过程中多需要经历的每一个步骤中所用到的工艺技术。因此，在选择铝型材的时候一定要进行铝型材厂家实力考察

铝合金挤出成型是挤压铝型材工艺，俗称“拉铝”“铝挤出”。其工艺特点是通过加温炉把铝棒加温到480度左右，然后模具同时加温到480度。再通过机械压力把加温后的铝棒通过提前装好的模具挤压成型。

铝合金挤出成型

其主要步骤有三：

先做好模具，这种挤压模具大多数工时在7~15天左右，尺寸越大费时越长，其复杂程度也是成正比。

2.铝棒与模具同时加温到480度左右，将模具置入挤压机模座，放入挤压垫操作挤压机对原材料进行挤压。

3.型材挤出后送入冷床调直、裁剪至大致尺寸。然后送入时效炉进行人工加硬，加硬后的铝型材，再进行下一步工序进行后加工（精切、CNC、表面处理等）。

铝合金挤出成型

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铝单板各种造型

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铝合金型材挤压成型具有很多特点，主要是表现在挤压成型的过程中所发生的的应力应变状态，金属流动行为，产品的综合素质、生产的多样性和灵活性以及生产效率与成本等一些方面。

铝型材挤压加工的技术特性有：

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。

铝棒挤压成铝型材采用的热挤压工艺；热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成形技术，它是在热锻温度下借助于材料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。目前，热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒材及各种机器零件等。热挤压不仅可以成形塑性好，强度相对较低的有色金属及其合金，低、中碳钢等，而且还可以成形强度较高的高碳、高合金钢，如结构用特殊、不锈钢、高速工具钢和耐热钢等。由于坯料必须加热至热锻温度进行挤压，常伴有较严重的氧化和脱碳等加热缺陷，影响了挤压件的尺寸精度和表面粗糙度。一般情况下，机器零件热挤压成形后，再采用切削等机械加工来提高零件的尺寸精度和表面质量。

其工艺过程如下：首先将电解铝锭加入合金元素进行熔炼铸造成圆棒，将长棒切成短棒，将短棒进行加热，同时也要将所使用的模具进行加热，然后在挤压机上对加热好的圆棒进行挤压成型，如果铝型材采用T5交货状态，可以采用机前风冷淬火，然后对型材进行拉伸矫直、定尺锯切、装框，最后进行人工时效。如果铝型材还需要进行阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂等表面处理，再进行相应的表面处理，这就是铝型材生产的大致工艺过程。也可以简单归纳如下：电解铝锭---熔炼---铸造-----铝棒锯切----铝棒加热----热挤压成型---风冷淬火---拉伸矫直----定尺锯切-----人工时效-----表面处理（阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂等）。

铝合金型材挤压

1．挤压件分类

2．简单挤压模具的结构和设计要点

3．分流组合挤压模的结构和设计要点：

挤压件分类：

实心型材：整个型材断面上均无孔。

中空型材：型材断面上有孔。

简单挤压模具的结构和设计要点：

筒单挤压模有两种：第一种是实心型材挤压模。第二种是空心型材挤压模。具体结构如下：

1）挤压筒：用高强度合金钢制造的多层圆筒体，一般内衬套可卸下。长度根据挤压机吨位确定。材料：外套5CrMnMo， 内套3Cr2W8V。

2）模支承：保证模子和模垫同心，是安装模子、模垫时的辅具。

3） 模垫：模垫和模子外形尺寸相同，其厚度为模子厚度的3倍，与模具一起承受挤压力。模垫、模孔尺寸比模子的稍大。材料：合金工具钢。

4） 压型嘴：保证模具在挤压过程中不移位及与挤压筒紧密配合的辅具，结构及尺寸根据挤压机吨位确定。

5） 挤压垫片：防止挤压轴与被挤压的金属直接接触的辅具。其外径较挤压筒内径小一些，厚度在40至150mm之间。

6） 挤压轴：挤压轴工作时伸进挤压筒中，并与挤压垫接触，挤压轴承受挤压机的最大挤压力。材料：3Cr2W8V。

模孔配置原则：

单孔型材模孔配置：一般是让模也重心与模具中心重合。如果壁厚变化非常大，应把最薄的部位配置在模具中心，

多孔型材模孔配置：对于断面较小或断面对称性较差的型材，通常采用多孔模。多孔模各模孔间距不应过小。

模孔工作带的确定：

1） 以整个型材难出料处为基准，该处工作带长度为成品厚度的（1.5至2）倍。

2） 与基准点相邻近的工作带长度为基准点工作带长度加1mm。

3） 型材厚度相同时，与模具中心距离相等处工作带长度也相同。

4） 由模具中心算起，每相距10mm工作带长度增减数值可查阅相关文献。

5） 工作带的空刀：空刀过多，模具工作带强度减弱。

阻碍角：

当模孔工作带长度大于15至25mm时，实际上，由于尺寸收缩金属已不与工作带贴合，此时，可用阻碍角调节金属流速。工作带母线与挤压中心线之间夹角为阻碍角，最有效阻碍角为3度至5度。

促流角：一般促流角是在模具工作端面上作成对称的锥面或者倾斜的锥面。

这些知识好多，要看专业书才能全面。

铝型材加工分为成品加工和半成品加工。铝型材成品加工的方式有切割，打孔，攻牙，铣槽等，铝型材半成品加工是指用铝锭加工成铝型材。

铝型材加工，用塑性加工方法将铝坯锭加工成材，主要方法有挤压、锻造，氧化，校直等。

一 挤压成形

铝型材的生产是用铝锭经过模具挤压而成的，所以不同的模具挤压而成的铝型材规格是不一样的。通过模具将需要的产品模型刻画出来，将半成品的铝料倒入模具中，通过挤压机挤压成型。常规的铝型材模具是有的，但是非标铝型材模具就需要定制了，这也是非标铝型材交期比常规铝型材交期长的原因之一。

二 铸造成形

熔炼好的铝液通过铸造技术进行铝产品加工的第一道工序，铸造出需要的产品。

三 氧化处理

铝型材检测合格之后，需要经过氧化处理之后才能使用。因为铝的耐腐蚀强，易氧化，所以要对于铝产品的表面进行处理，来增加铝型材的耐磨性和腐蚀性。

四 熔炼出杂质

在熔炼炉中进行除去杂质的工序，能够保证产品的性能更好。

五 配料提高产品硬度

因为铝本身是一种比较软的材质，需要加入一些其他的东西，生产出硬度比较大，大家需要的产品。

六 校直

铝型材直线度影响铝型材是否符合标准，也影响着设备框架的使用。我们生产的铝型材直线度皆达标，经得住检验。

其实在国内这叫金属型铸造。

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。

金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。

金属型和砂型，在性能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。

型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。