1. 鋁型材鍛壓成形的基本原理

鍛造是塑性加工的重要分支，即利用鋁型材的可塑性，借助外力（鍛壓機械的錘頭、鉆塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力）的作用使其產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀尺寸和一定組織性能鍛件的材料加工方法；目前國際上習(xí)慣將塑性加工分為兩類：一類是生產(chǎn)板材、鋁型材、棒材、鋁管材等為主的加工，稱為一次塑性加工；另一類是生產(chǎn)零件及其毛坯為主（包括鍛件和沖壓件）的加工，稱為二次塑性加工；大多數(shù)情況下，二次加工都是用經(jīng)過一次塑性加工所提供的原材料進(jìn)行再次塑性加工；但是，大型鋁型材多以鑄錠為原材料，直接鍛造成鍛件；對于粉末鍛造則是以粉末為原料；

鍛造成形主要是指二次塑性加工，即以一次塑性加工的棒材、板材、管材或鑄件為毛坯料生產(chǎn)零件及其毛坯；鍛造成形又稱為體積成形，受力狀態(tài)屬三向壓應(yīng)力狀態(tài)；

2. 鋁型材鍛壓成形的特點

（1）鋁型材鍛壓成形的基本特點

鋁型材在鍛壓成形過程中，坯料會發(fā)生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；通過鍛造變形能消除鋁型材坯料的鑄態(tài)組織（如疏松、柱狀晶核粗大晶粒等），焊合孔洞，大大提高塑性和力學(xué)性能；因此，在機械零部件中，需要承受高載荷、工作條件苛刻的重要結(jié)構(gòu)材料，除了形狀較簡單的可用軋制的板材、鋁型材、棒材、鋁管材或焊接件外，大多采用自由鍛件或模鍛件；

鋁型材鍛造加工的目的是獲得符合圖樣要求的外形、尺寸及內(nèi)部組織性能合格的鍛件；鍛造成形應(yīng)滿足兩個基本條件：一是在變形過程中鋁型材能承受所需的變形量而不破壞；二是施力條件，也就是設(shè)備通過模具向鋁型材施加足夠大的變形力，即特定的分布力；

A鍛造工藝選擇的原則

鍛造工藝選擇是靈活多樣的，僅就成形工序而言，同一種模鍛件可以用不同設(shè)備或不同方法來完成；在保證鋁型材的外觀和內(nèi)部質(zhì)量及勞動生產(chǎn)率的前提下，選擇成功工藝方案應(yīng)考慮的基本出發(fā)點就是經(jīng)濟效益，具體包括：

①盡可能節(jié)約原材料：盡量采用近無余量成形，或近終成形，減少切削加工；

②減少能耗：不僅要看某一工序的能耗，而且要看總能耗；比如，冷鍛省去加熱工序，雖然能耗下降，但還應(yīng)該考慮冷鍛前的軟化處理及工序間的退火所消耗的能量；

③降低變形力：盡量采用省力的成形方法，這不僅可以減少設(shè)備噸位，減少初投資，還可以提高模具壽命；回轉(zhuǎn)成形在近年來獲得廣泛應(yīng)用的原因也在于此；

④工藝穩(wěn)定性好：一個好的工藝應(yīng)表現(xiàn)在能實現(xiàn)長期連續(xù)生產(chǎn)，如果只求某些單項指標(biāo)高（如道次少，每道次變形量大），反而會導(dǎo)致成品率低或折損模具；

B金屬塑性加工的特點

金屬鍛壓加工與金屬鑄造、切削、焊接等加工方法相比，具有以下特點：

①金屬鍛壓加工是在金屬整體性保持的前提下，依靠塑性變形發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)鋁型材形狀和尺寸變化的，不會產(chǎn)生切屑，因而材料的利用率高；

②鋁型材鍛壓加工過程中，除尺寸和形狀發(fā)生改變外，鋁型材的組織、性能也能得到改善和提高，尤其是采用鑄造坯，經(jīng)過塑性加工將使其結(jié)構(gòu)致密、粗晶破碎細(xì)化和均勻，從而使性能提高；此外，塑性流動所產(chǎn)生的流線也能使其性能得到改善；

③鍛壓加工過程便于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化、自動化，適于大批量生產(chǎn)，因而勞動生產(chǎn)率高；

④鍛壓加工產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量高；

⑤設(shè)備較龐大，能耗較高；

鋁型材鍛壓加工由于具有上述特點，不僅原材料消耗少、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且還能有效地改善鋁型材的組織性能，使它成為鋁型材加工中極其重要的手段之一，因而在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位；

（2）鋁型材鍛壓成形的特性與工藝特點

A鋁型材鍛壓成形常用工藝裝備

與鋼鐵及其他金屬一樣，鋁型材也可以在鍛錘、機械壓力機、液壓機、頂鍛機、擴孔機等各種鍛造設(shè)備上鍛造，可以自由鍛、模鍛、頂鍛、滾鍛和擴孔；一般來說，尺寸小、形狀簡單、偏差要求不嚴(yán)格的鋁型材鍛件，可以很容易地在鍛錘上鍛造出來，但是，對于變形量大、要求劇烈變形的鋁型材鍛件，則宜選用液壓機來鍛造；特別是對于大型復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)的鋁型材鍛件，則必須采用大型模鍛液壓機來生產(chǎn)；

由于計算機技術(shù)在液壓機上的應(yīng)用獲得成功，現(xiàn)在世界上已有配備有厚度自動程序控制裝置的液壓機，用它可以自動完成開坯和鍛出圓形、方形或矩形截面的預(yù)制坯；

液壓機一般可分為水壓機和油壓機兩種，中、小型的宜用油壓機，而大型和重型的可選用水壓機；要求慢速成形的鋁型材鍛件，選用液壓機成形是最佳方案；

B用液壓機鍛造鋁型材鍛件的特點

①在液壓機的整個工作行程中都可以獲得最大載荷，因此，可以從它獲得較大能量來完成變形，特別是難變形模鍛的薄壁高筋整體壁板；

②因為溢流閥可限制作用在柱塞上的液體壓力，在液壓機的能力范圍內(nèi)，最大載荷可受到限制，而使模具得到保護(hù)；

③與鍛錘、機械壓力機和螺旋壓力機相比，液壓機的工作速度較慢，通常為30~150mm/s，因為鋁型材在慢速的靜壓力作用下流動比較均勻，特別適合鋁型材的變形要求，鍛件組織也比較均勻；

④在液壓機上容易安裝模具保溫器，使模具維持較高的溫度，加上液壓機的工作速度較慢，活動橫梁的速度可以調(diào)節(jié)，可以持續(xù)提供載荷，實現(xiàn)保壓；因此，可以在液壓機上進(jìn)行等溫模鍛和等溫超塑模鍛；

必須指出：液壓機的主要缺點是它的橫梁運行速度慢，模具溫降大，從而限制了它所能鍛成的最小截面厚度；