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1、冷冲压工艺的特点和常用轻合金材料的主要力学性能和加工性能冷冲压技术具有许多独特的优点，在航空航天、机械、电子、轻工等工业部门中应用广泛。轻质合金所具有的特殊优异性能和发展潜力也使轻合金材料的研究开发和推广应用不断深入。现代工业对零部件的制造加工提出了更加轻量化和更高精度的要求，为此本文考虑针对冷冲压工艺的基本要求，对轻合金材料进行比较和选择，在保证零部件有足够强度和精度的前提下，大幅度减轻其质量。 冷冲压工艺的特点冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，与其他加工方法相比，在技术与经济方面具有下列特点：（）冷冲压是少、无切屑加工方法之一，所获得的冲压件一般无需再加工。（）普通压力机每分钟可生产几
2、十件，高速压力机每分钟可生产千件以上，是一种高效率的加工方法。（）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以质量稳定，互换性好。（）冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，为其他加工方法所不能替代。另外，冷冲压加工不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用较低。由于具有上述突出特点，冷冲压在生产中得到了广泛的应用。全世界的钢材中，有是板材，其中大部分是经过冲压制成。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公器械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冷冲压可加工各种类型的产品，尺寸从小到钟表的秒针，大到汽
3、车的纵梁、覆盖件；冲切厚度已达 以上，加工尺寸幅度大，适应性强。 冷冲压工艺中常用的材料一是黑色金属，包括普通碳素钢板、优质碳素结构钢板、普通低合金钢板、电工硅钢板、不锈钢板等。二是有色金属，包括紫铜板、黄铜板、锡磷青铜板、铍青铜板、铝板、钛合金板、镁合金板等。三是非金属，包括纸胶板、布胶板、皮革、塑料板、橡胶板、纤维板、云母板等。 轻合金的组织与力学性能比较铝、镁、钛等金属通常被称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻合金材料。 铝合金铝合金导热性好，易于成形，具有较好的强度，价格低廉。其中变形铝合金需要经过不同的压力加工方式生产成材，其质量轻、比强度高，是机械工业和航空工业中重要
4、的结构材料。变形铝合金可分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，其化学性能和组织比较单一，没有理想的沉淀强化相，可通过形成固熔体进行强化。它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金通过固熔和时效使合金的强度显著提高。这类铝合金品种系列多，用途广，可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。硬铝属于铝铜镁锰系合金，主要的合金牌号有，等。其中是使用最广、强度最高的硬铝，经淬火与时效等处理后其力学性能为： ， ， 。锻铝属于铝镁硅系合金，其中最重要的品种是，其力学性能为： ， ， 。超硬铝
5、属于铝锌镁铜系合金。在铝合金中强度最高，韧性储备也很高，具有良好的工艺性能（热塑性和焊接性）。其主要的牌号有，等。是具有最高强度的铝合金，强度可达 。 镁合金镁合金是最轻质的金属结构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、阻尼性好、电磁屏蔽特性优越、价格低廉、抗震性好等特点，是减轻机械装备质量，提高机械装备各项性能的理想结构材料。工业中应用的镁合金为变形镁合金和铸造镁合金两大类。许多镁合金既可做铸造合金，又可做变形合金。经锻造和挤压后，变形合金比相同成分的铸造合金具有更高的强度，可加工成形状更复杂的部件。变形镁合金的牌号主要有：，等，主要合金系为镁锌锆系、镁铝锌系、镁稀土锆系、镁锰系和镁锂系。镁
6、锌锆合金是热处理强化变形合金。其中经过固熔淬火和人工时效，其 ， ，。在镁锌锆系合金中加入少量镉、钕或镧，可进一步强化合金，提高室温和高温强度，改善焊接性。合金，室温下的接近 ， 持久强度 ，是变形镁合金中强度最高的合金之一。镁锰系合金有良好的耐蚀性和焊接性，其中合金有中等强度和较高的塑性，其 ， ， ；（）合金是强度最高的挤压合金之一，其 ， ， ，与某些高强度铝合金相当。在镁中加锂元素而获得的超轻变形镁锂合金，属于超轻型结构合金，是迄今为止最轻的金属结构材料，具有极优的变形性能和较好的超塑性能，力学性能 ， ，。单相组织的镁锂合金的强度低，但有良好的冷变形能力，同时可焊接。快速凝固镁合金使
7、传统的熔铸镁合金的强度较低、耐蚀性较差的弱点得到改善，并具有较高的断裂韧性。镁铝钕锌合金的 ， ，镁铝钇锌合金的 ， ，。这类镁合金完全达到了高强度铝合金的性能水平。 钛合金钛合金耐蚀性好、耐热性高，比刚度、比强度高。在所有的金属材料之中，只有最高强度钢的比强度高于钛合金。传统钛合金的屈服强度大多在 之间，其中亚稳合金强度最高。对于一些特殊的应用，可以通过种措施提高钛合金的强度：合金化、加工工艺和复合材料技术。钛合金可根据成分和室温基本组织特点分类为钛合金、钛合金、钛合金和近钛合金。这类合金的成分范围都很宽，合金元素的种类和数量都可在很大范围内变化，可以根据使用要求进行合金设计。 冲压材料的性
8、能要求冷冲压所用的材料，在满足产品设计要求的同时，还应满足冲压工艺的要求。冲压工艺对冲压材料的要求主要有：（）具有良好的冲压成形性能。板材的冲压成形性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。对于成形工序要求材料应具有：良好的塑性（均匀延伸率）、屈强比（ /）小、屈弹比（ /）小、硬化指数大、板厚方向性系数大、板平面方向性小。对于分离工序，要求材料应具有一定的塑性，其他指标不作严格的要求。（）具有较高的表面质量。材料表面应光洁平整，无氧化皮、锈斑、划伤、分层等缺陷。成形工序所用材料的表面质量越好，则制件越不易破裂，也不易擦伤模具工作部分的表面。（）材料厚度公差应符合国家标准。因为一定的模具间隙适
9、用一定厚度的材料。如材料厚度公差变动大，不仅影响制作的质量，还可能导致模具和压力机的损坏。（）价格低廉、来源方便、经济性好。 耐蚀性与焊接性 铝合金铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。铝在空气中易氧化形成稳定的氧化物，具有较好的耐蚀性。一般情况下大部分铝合金都具有良好的焊接性。因强度要求而应用较多的超硬铝属于铝锌镁铜系合金，铜的加入主要是为了改善超硬铝的应力腐蚀倾向，提高强度和塑性。但铜会降低超硬铝的焊接性，故一般超硬铝采用铆接或粘接。 镁合金镁合金表面极易腐蚀形成疏松多孔的氧化镁，耐蚀性较差，制约了镁合金的广泛应用。影响镁合金耐蚀性的因素有许多，为了提高耐蚀性，一方
10、面要提高镁合金的纯净度，另一方面应当采用各种表面处理方式，对镁合金表面进行防护处理。绝大多数镁合金可以用气焊、氩弧焊、电阻焊、电子束焊、钎焊等方法焊接，目前较为常用的是氩弧焊方法，这种方法适用绝大多数镁合金，可得到较高的焊接强度系数，焊接变形小。镁合金没有适用的焊剂，不能用埋弧焊。镁合金也可粘接连接。特别地，为高强度变形镁合金，但是其焊接性差，不能做焊接件。 钛合金钛合金最突出的两大优异特性即是比强度高和抗蚀性强，因此钛合金具有优良的抗腐蚀性能。大多数钛合金都易于焊接。熔化焊、电阻焊、闪光对焊、电子束焊、扩散连接和压力焊接技术都可采用，并已广泛应用于实际应用中以加工钛合金接头。这些技术也能用于
11、更多范围条件下钛的焊接，如开放式加工车间、焊接工作室或现场。但是焊接环境必须干净，以免工件脆化。主要的保护方法是惰性气体保护。 资源与成本铝的价格虽比一般碳钢高，但易于回收重熔使用，所以是地球上可充分且有效利用的资源。镁是地球上储量最丰富的元素之一，其储量为，在地壳表层储量位居第位。我国是世界上镁资源最丰富的国家，是镁的生产大国和出口大国。目前国内已经加大力度进行相关问题的研究与开发，使镁的价格已经大幅度下降。随着国际国内镁产品市场开发应用空间的增大，镁资源将发挥更重要的作用。钛在地壳里的储藏量非常丰富，并且分布很广。我国有丰富的钛资源。目前，钛合金的制品价格仍然比较昂贵，一般是优质不锈钢价格的倍。但是由于钛合金制品的使用寿命长，质量可靠，尽管一次投资昂贵，但因为使用时间长，终究还是经济的。随着钛合金工业的不断发展，钛合金也会像钢铁、铜、铝一样成为日常生活中不可缺少的金属。 结语轻合金材料具有广阔的应用和发展前景，在综合考虑加工性能和经济性的前提下，结合冷冲压工艺和具体生产的需要合理选择轻合金材料，能够满足现代工业对零部件不断提出的轻量化的要求，满足现代工业发展的需要。
