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鋁型材鍛壓生產技術的發展方向
世界鋁型材鍛壓生產技術經過多年的努力有了突飛猛進的發展,形成了完整的鋁型材鍛壓生產體系,基本上能滿足市場的需求;但是,鋁型材鍛壓生產及鋁型材鍛壓件較之鋁軋制和鋁型材擠壓來說,仍然規模很小,占據鋁材比例很低;隨著社會經濟發展和技術的進步,特別是節能、環保等對輕量化需求的劇增,鋁型材鍛壓生產及優質鍛件以遠遠不能滿足社會發展的需求;為了適應這種發展趨勢,大力發展鋁型材鍛壓生產技術顯得尤為重要;
今后鋁型材鍛壓生產的發展方向,一方面是擴大規模,增大產能,增加品種和擴展應用領域;另一方面是在研發和應用新技術、新材料、新設備、新工藝上下功夫;其要點歸納如下:
(1)擴大規模,增大產能,設計和制造大型的、高速的、多功能的各種鍛壓設備,組建若干條大型、先進、多用途的鋁型材鍛壓生產線,滿足市場需求;
(2)增加品種,擴大規格范圍,提高鍛壓件質量,滿足國民經濟各部門、人民生活各方面以及國防軍工的需求;
(3)研發和應用新技術、新工藝、新材料和新設備,不斷提高鋁型材鍛壓生產技術含量,以達到高產、優質、多品種、多用途、低成本、高效益以及節能、環保、安全的目的;具體包括:
1)提高鍛壓件的內在質量,提高性價比,提高鋁型材鍛壓件的競爭力;主要是提高它們的力學性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度;這需要更好地應用金屬塑性變形的理論;應用內在質量更好的材料,如研發新合金、熔鑄優質坯料;精確進行鍛前加熱和鍛造及熱處理;更嚴格和更廣泛地鍛壓件進行無損探傷等;
2)省力鍛造工藝的研發,節能降耗,改善環保條件;鍛件的優點是組織致密而且比較均勻,性能優于焊接件和鑄造件,但缺點是需要較大的變形力,因此發展省力的鍛造工藝一直是研究人員熱衷的一個研究領域;目前省力的途徑主要有:①減少拘束系數,實際生產中常用分流的辦法來減少變形抗力;②減少流變應力的方法,實際生產中的超塑性成形、半固態模鍛和液態模鍛均屬于這種方法;③減少接觸面積;④研發新的鍛壓方法;⑤減少摩擦阻力,采用新型潤滑劑;
3)精密鍛造成形工藝的研發與應用;鍛件不需要再進行機械加工就能滿足公差要求,目前已經能將鍛件精度控制在0.01~0.05mm以內;凈成形和近終形鍛造均屬于這類方法;少無切削加工是機械工業提高材料利用率、提高勞動生產率和降低能源消耗的最重要的措施和方向;
4)采用復合工藝,綜合利用各種技術的優勢,達到減少工序、簡化工藝、提高生產效率和質量的目的;這是鍛造用坯料使用噴射沉積或半固態方法制備而成,然后將這些坯料經過鍛造工藝制備零件的工藝過程;實際生產中坯料可以用多種其他成形工藝方法制備,最后經過鍛壓而成形均可成為復合工藝;
5)鋁型材鍛造過程的信息化、自動化和管理現代化;通過模擬化、虛擬化設計與生產,提高生產和技術及管理的現代化水平;鋁型材鍛造過程CAD、CAE、CAM和CAD/CAE/CAM一體化,實現鍛造全過程的虛擬生產、工模具設計與制造的自動化,鍛造后鋁型材組織性能預測與缺陷預測,人工智能、神經元網絡和專家系統實現鍛造過程在線質量檢測與在線控制,鍛造工藝過程、生產過程的信息管理,提升了生產過程的效率,信息化融入鋁型材鍛造全過程是時代的需求和現代化發展的趨勢;
6)微成形技術的研發與應用;微成形通常指零件變形小于0.5mm的變形;這類變形所用材料晶格尺寸沒發生多大變化;目前隨著微電子工業的快速發展,對微成形技術的需求也越來越大;但微成形技術的一個難點就在于其尺寸效應;
7)多點柔性成形技術的開發與應用;應用成組技術、快速換模等,使多品種、小批量的鍛壓生產能利用高效率和高自動化的鍛壓設備或生產線,使其生產率和經濟性接近于大批量生產的水平;
8)環境友好成形技術的廣泛應用;實現鋁型材鍛造過程的綠色化、無害化,減少環境危害,同時節約能源,促進節能減排,環境友好的成形工藝過程;
為了大幅度降低成本,提高生產效率和型材質量,提高鋁型材鍛壓生產的整體競爭力,以下幾方面也是今后發展鋁型材鍛壓生產技術中值得關注的;
(1)大型整體化:可以將以前的幾個部件結合起來構成一個整體,謀求達到單一、輕量化,同時降低生產成本;但是,這需要有大型鍛造設備;
(2)連貫生產:粗鍛件生產以前到熱處理為止,現在延伸到精加工,在機械加工之時進行調整加工補救鍛件次級品;及時處理在制造過程中產生的各種問題,采取改善措施,以降低次品率,同時避免加工上的浪費和運輸上的損失;形成連貫生產的完整產業鏈;
(3)計算機控制與利用機械手;用計算機控制來代替以前的人工操作,并且采用機械手,以節省人力,實現整個鍛壓過程的自動化;
(4)改良模具與簡化程序;在鋁型材熱鍛中,模具壽命較短,因此要在取得用戶同意的情況下,選擇不容易產生角部裂紋的形狀;使用高強高韌性的模具材料,研制不干燥蒸發的脫模劑;由于經常是小批量生產,所以縮短裝模時間對于降低成本更為重要;
(5)提高鋁型材鍛造精度;精密鍛件是通過無縫鍛造、無拔模斜度鍛造來提高粗鍛件精度,這樣可以大幅度減少機械加工費用,降低總成本;
另外,作為新型鋁型材鍛壓技術的開發,考慮加速發展粉末鍛造法、液體鍛造法和半固態鍛壓法、復合鍛壓工藝、熱冷復合鍛造、旋轉加工法、鑄鍛法等等;

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