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1、世界铝合金世界铝合金世界铝挤压工艺装备正在向大型化、现代化、精密化和生产线自动化方向发展，大型优质圆、扁挤压筒与特种模具技术取得了突破性进展；我国虽然已成为世界上的挤压大国，但尚不是挤压强国，与工业发达国家比起来，我国的铝挤压技术与装备还有一定差距。 挤压设备主要是指挤压机及其配套装置，是反映技术水平的重要指标。粗略统计，世界各国已装备的不同类型、结构、用途、压力的挤压机达 7000 台以上，其中美国 600 多台，日本、俄罗斯各400 多台，德国 200 多台，中国 3000 余台，但大部分为 1525MN之间的中小型挤压机。随着大型运输机、轰炸机、导弹、舰艇等军事工业和地下铁道、高速列车等
2、现代化交通运输业的发展，需要大量的整体壁板等结构部件，故挤压机向着大型化方向发展。早在 20世纪 50 年代，美国空军就决定用政府资金建造一系列的重型挤压和锻压机，原拟定制造 17 台大型压机，后削减到 9 台，其中 350MN 立式锻压-挤压机一台，120MN 和 80MN 铝合金卧式挤压机各两台。 世界铝挤压技术现状1.挤压装备向大型化发展 经过几十年的发展，目前全世界已正式投产使用的万吨级以上的大型挤压机约 20 台，它们在美国、俄罗斯、中国、日本和西欧。最大的是前苏联古比雪夫铝加工厂的 200MN 挤压机，美国于 2004 年将一台 125MN 水压挤压机改造为世界最大的 150MN
3、双动油压挤压机，日本 20 世纪 60 年代末期建造了一台 95MN 自给油压机，德国 VAW 波恩工厂 1999 年投产了一台 100MN 的双动油压挤压机，意大利于2000 年建成投产了一台 130MN 的铜、铝油压挤压机。 据报道，国外几个工业发达的国家都在研制压力更大、形式更新颖的挤压机，如 270MN 卧式挤压机以及 400-500MN 级挤压大直径管材的立式模锻-挤压联合水压机等。在挤压机本体方面，近年来国外发展了钢板组合框架和预应力“T”型头板柱结构机架及预应力混凝土机架，大量采用扁挤压筒、固定挤压垫片、活动模架和内置式独立穿孔系统。在传动形式方面发展了自给油机传动系统，甚至10
4、0150MN 挤压机上也采用了油泵直接传动装置。液压系统达到了相当高的水平。现代挤压机及其辅助系统的工作都采用了 PLC(程序逻辑控制)系统和 CADEX 等控制系统，即实现了速度自动控制和等温等速挤压、工模具自动快速装卸、乃至全机自动控制。挤压机的机前设备(如长坯料自控加热炉、坯料热切装置和锭坯运送装置等)和机后设备(如牵引机、精密水雾气在线淬火装置、前梁锯、活动工作台、冷床和横向运输装置、拉伸矫直机、成品锯、人工时效炉等)已经实现了自动化和连续化生产。挤压设备正在向组装化、成套化和标准化方向发展。 为了进一步适应现代国防工业和现代交通运输业的轻量化和高速化，铝型材正在向大型化、整体化、薄壁
5、化发展，因此，世界各国正在兴起一股重型挤压机热，有人预测，21 世纪是大型挤压机的世纪。 2.大型优质圆、扁挤压筒等获突破性进展 从设计计算、结构选择、装卸方法、制模技术、新材料研制到提高模具寿命等方面来看，挤压工模具技术都有很大发展。如研发出了舌型模、平面分流组合模、叉架模、前室模、导流模，可卸模、宽展模、水冷模等，同时出现了多种形式的活动模架和工具自动装卸机构，大大简化了工模具装卸操作，节约了辅助时间。为了生产扁宽、薄壁、大断面铝合金型材，需要高比压的圆挤压筒和优质的扁挤压筒，由于使用寿命短，大型高比压扁挤压筒的设计与制造成了世界性技术难题。 近年来，由于计算机、有限元计算、工模具材料及热
6、处理等技术的进步，大型扁挤压筒的设计制造技术有了突破性进展，俄、美、德、日等国已研制出 850mm330mm、1100mm300mm 等比压达600Mpa 以上的大型扁挤压筒，据称使用寿命在 10000 次左右，我国已研制成功了 670mm270mm1600mm 的大型优质扁挤压筒。大型挤压工具的装卸自动化、快速化方面也有了很大进展，为全机自动化创造了条件。在工模具材料方面，高合金化的铬镍模具钢，如2779(德国)，H11、H13(美国)，SKD61(日本)，4XMB 中(前苏联)等的出现与新型热处理方法，如真空淬火、离子氮化处理、表面硬化处理等的应用，使工模具材料的品质向前推进了一大步。电火
7、花加工和电火花线切割加工(快走丝和慢走丝)技术用于制模，不仅提高了模孔的精度、硬度，降低了工作带表面粗糙度，而且大大提高了制模生产效率，为实现制模自动化创造了条件。电子计算机用于挤压工模具的设计和制造(CADCAM 技术)，为实现工模具的设计与制造自动化，提高工模具的质量和寿命开辟了一条崭新道路。 3.挤压工艺、铝挤压材的产品结构不断改进 近年来，除了改进和完善了正反向挤压方法及其工艺以外，出现了许多强化挤压过程的新工艺和新方法，并获得了实际应用。像舌型模挤压、平面组合模挤压、变断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压、精密气、水(雾)冷在线淬火挤压、半固态挤压、高速挤压、冷挤压，高效反向挤压、
8、等温挤压、特种拉伸一辊矫、形变热处理等新技术新工艺对于扩大铝型材的品种，提高挤压速度和总的生产效率、提高产品品质、发掘铝型材的潜力、减少挤压力、节能节资、降低成本等方面都有积极的意义。 据不完全统计，目前全世界铝合金挤压材的产能已达 2000 万吨年以上，2006 年产量已达 1250 万吨。由于民用铝型材应用大增，而军用挤压材在铝挤压材的总量比例中已下降到 5%以下，结果使软合金比重大大增加，硬合金比重大大减少。以 20 世纪 90 年代为例，美国铝挤压材中软硬合金之比为 10：1，日本为 20：1。铝合金型材发展最快，其产量大约占整个挤压材的 85%。由于铝挤压材正在向大型化、扁宽化、整体
9、化方向发展，大型材的比重日益上升，已达整个型材产量的 10%左右。目前铝型材品种已有 5 万多种，其中大型材 1000 多种，包括各种具有复杂外形的型材、逐渐变断面型材和阶段变断型材、大型整体带筋壁板及异形空心型材。目前，挤压型材的最大宽度可达 2500mm，最大断面积可达 1500cm2，最长可达2530m，最重可达 2 吨。薄壁宽型材的宽厚比可达 150300，带孔空心型材的孔数可达数十个之多，高精特薄多孔扁管的壁厚只有0.17mm，精度0.01mm。铝合金棒材和管材的最大外径达 800mm，反挤压管材的外径达 1500mm，管材的最小壁厚只有 0.1mm，长度可达 1000m。由于铝合金
10、挤压材的产量、品种和规格不断扩大，其应用范围也越来越广泛了，在国民经济和人民生活中的地位与日俱增。我国铝挤压技术现状与发展趋势 经过几十年的发展，我国已建立起完整的大、中、小配套的挤压工业体系，最大水压挤压机已达 125MN，并设计和制造了75MN、80MN 和 100MN 及 125MN 油压单独传动卧式挤压机。国内铝合金挤压机的数量已经超过 3800 台，大于 50MN 的挤压机 20 台以上。结构和自动化程度也有了很大的改进和提高，油压单独传动挤压机的自动速控等装置都达到了较高的水平。挤压技术不断革新，挤压工艺不断改进，穿孔挤压、润滑挤压、等温等速挤压、扁挤压、宽展挤压、分流组合模挤压、
11、变断面挤压、水冷模挤压、快速连续挤压以及静液挤压等新的挤压方法和挤压工艺正在一些工厂和研究单位进行试验研究，并获得一定的应用。 铝合金挤压材的产量、品种和规格正在与日俱增。目前铝挤压产品品种已超过 1 万种，壁板的最大宽度为 932mm，型材的最大断面积达 400cm2，长度达 1030m，同时可用扁挤压筒宽展法挤压宽度为 680mm 的 16 孔空心壁板型材，用异形针穿孔法生产无缝异形空心旋翼大梁型材，用自行设计和制造的有独创性的670mm270mm1600mm 扁挤压筒和扁锭固定挤压垫片，为高速铁道和地铁研制成功了首批轨道车辆用大型铝合金型材等。我国目前生产的棒材最大外径可达 620mm，
12、管材的规格范围为直径5mm0.5mm620mmll5mm。 当然，我国虽然己成为世界上的挤压大国，但尚不是挤压强国，与工业发达国家比较起来，我国的铝合金挤压技术还有一定差距。但是，随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，铝合金加工材由主要为军工服务转为军民两用方向，除航空航天工业外，建筑、交通运输、电力电器、容器包装、化工、石油、原子能、农机、食品和日常用品等部门对铝的需用量越来越大，铝合金挤压技术将为我国的经济建设作出更大的贡献。 铝挤压技术的发展方向 虽然金属挤压加工的进展有很多地方有待于基础理论研究的进展，但最重要的是把这种基础理论研究与实际应用相结合，以达到增产、降耗、节能、环
13、保、提高生产效率、降低成本、扩大品种、改善品质的共同目标。在发展金属挤压加工理论与技术时需要重点考虑的项目主要有： (1)少功耗量，节能降耗； (2)减少外部摩擦，提高变形效率， (3)提高精度， (4)利用各向异性、内部应力，变形热处理等方法提高产品综合性能， (5)有效利用废料和开发综合利用技术，提高回收率和成品率； (6)防止产生缺陷或利用缺陷， (7)提高工模具品质和使用寿命； (8)减少工序； (9)增加单位时间产量即节约劳动力，实现高速化、自动化、连续化； (10)清洁生产，改善环境，降低劳动强度。 快速发展的工模具技术 随着铝合金挤压材向大型化、复杂化、精密化、多规格、多品种、多
14、用途方面发展，对挤压工模具也提出了越来越高的要求。不仅出现了像平面分流组合模、宽展模、保护模、变断面模等多种新型结构的模具，成功地研制出多种应力。达 1500Mpa 以上的高级耐热高强度工模具材料，而且开发了多种大型的基本挤压工具，这些工具便于装卸，先进可靠，但结构形状复杂，尺寸规格大，难于设计制造。如 200MN 卧式挤压机上配备的 300mm1200mm2500mm 扁挤压筒，由 34 层衬套红装而成，外径为 3000mm，净重达 140 吨，需要 250 余吨高级合金钢坯，采用先进的设计理论和计算方法，使用大型的专用设备和最先进的加工方法才能制造出来，而且设计加工周期往往长达一年，耗资
15、1000 万元以上。与 300mm1200mm 扁挤压筒配套的扁挤压轴、扁挤压垫片、扁压套、扁压型嘴等大型扁挤压工具，也要求结构新颖、装卸方便才能满足生产形状复杂的大型整体宽薄壁板型材的要求。又如，200MN 卧式挤压机上的大型特种组合型材模具，模具组尺寸为直径 1800mm500mm，重达 10 吨，需15 吨高强耐热合金钢坯，其设计、制造、使用和维修都十分复杂。为了提高工模具寿命，发展挤压技术，各个国家对工模具的设计、制造、使用和维修等方面都开展了广泛的研究，并取得了可喜的进展。CADCAM 技术已进入实用阶段，而且开发出了各种实用软件。上表列出了国内外铝挤压工模具设计制造的发展水平和主要
16、差距。 由上表可知，铝挤压工模具已成为一门先进的内涵丰富的学科，在理论和技术上获得了重大进展，国内外的工模具技术发展很快，并显示出了很大的创新亮点。国内近年来进展也很快，但与国际先进水平仍有较大的差距，主要表现在以下三点： (1)工模具材料的品种、质量和使用寿命大大落后于国际先进水平，与此相关的热处理和表面处理技术也有较大的差距，致使国内模具的使用寿命仅为国际先进水平的 13 左右。 (2)设计理论、方法和结构选择等方面，大大落后于国际先进水平。国外在热模拟技术、虚拟设计及软件开发等方面有了许多创新的亮点，基本上实现零试模或可大大减少试模次数，而国内尚未建立完整的、大型的数据库和专家库，软件开发刚刚起步，差距较大。(3)在模具结构创新和精密现代化加工方面有较大差距。国外已开创出多种新的先进结构模具，加工精度达到了很高水平，复杂的多孔、多腔空心型材模和微型多孔超精密复杂模等已能大批量生产，产品质量十分稳定，我国在这方面还处于起步阶段。 我国已成为一个名副其实的铝加工大国，铝轧制产业发展也十分迅猛，但还不是一个铝加工强国，其综合水平与国际先
