鋁的鍛造溫度比任何其他普通金屬都要低得多,因爲它的熔點低。鋁的低密度導緻其保持熱量的能力低。因此,熱加工對於(yú)避免工件的快速冷卻是必要的。模具溫度通常可以等於(yú)或接近鋼坯溫度,這種情況通常稱爲等溫鍛造。幸運的是,大多數模具鋼在鋁的等溫鍛造過程中使用時不會回火。典型的鍛造溫度範圍爲 775-875°F。圖 2 給出瞭(le)鍛造、熱處理和使用鋁合金的溫度範圍。具體的鍛造溫度将取決於(yú)合金。流動行爲包括在高應變下可能軟化,導緻流動局部化的趨勢。使用等溫條件和低沖壓速度可以鍛造非常複雜的形狀。這種類型的鍛造有時稱爲精密鍛造。
對於(yú)大多數鍛造應用,鋼坯材料經過一些變(biàn)形處理(齒槽、軋制或擠壓)以破壞鑄造晶粒結構。對於(yú)鋁,連鑄坯更爲常見。當需要更一緻的微觀結構時,可以對鑄坯進行均質化。鑄坯中存在一些氣孔,必須通過鍛造來“愈合”。當然,也使用擠壓和鍛造坯料。鋼坯通常被鋸切。由於(yú)鋁的高延展性和低熔化溫度,不使用磨料鋸。
大多數鍛坯在燃氣或電爐中加熱。鋁的熔點明顯低於(yú)其他常見金屬,因此由於(yú)所需的鍛造溫度相對較低,對流是主要的傳(chuán)熱方式。輻射在鍛造溫度超過 1500°F 的金屬中占主導地位。由於(yú)鋁不是鐵磁性的,感應加熱是不切實際的。
鋁合金通常在液壓機上鍛造,因爲它們具有高應變(biàn)率敏感性。使用錘子和機械壓力機是例外而不是規則。 Ram 速度通常較慢,通常爲 1 英寸/秒或更小。熱模具,包括等溫模具,很常見。在大多數情況下,工具溫度在工件溫度的 250°F 以内。對於(yú)淨成形/精密鍛件,等溫模具和低應變(biàn)率是常态。
鋁合金的錘鍛需要小心。由於(yú)錘子的高變(biàn)形速度,人們可能會在工件中感受到熱脆性。潤滑在過去 25 年中不斷發展,含鉛潤滑油在 1980 年代逐步淘汰。目前,油基潤滑油正在被水基和合成潤滑油所取代。在鍛造鋁時,潤滑是一個關鍵方面,因爲金屬有很強的磨損傾向(即鋁工件的碎片粘附在模具上)。
由於(yú)鋁的低流動應力和高延展性,相對於(yú)其他金屬,鋁合金可以鍛造出非常複雜的形狀。潛在的缺陷包括搭接、磨損、流動定位和未填充/吸入。流動定位可能看起來是一圈或裂縫。許多高産量的鋁制零件都經過精鍛,沒有缺陷。小批量零件(通常是航空航天)在成品模具中鍛造,移除以磨出缺陷並(bìng)使用相同的模具壓鑄成尺寸。由於(yú)形成氧化皮或晶粒長大,這對於(yú)其他合金來說是不切實際的。
鍛造後,大批量零件(汽車)立即在自動化生産(chǎn)線上進行熱處理。一次性零件,例如航空航天工業中使用的一些零件,是風冷的。鍛造後冷加工通過壓印進行,以控制關鍵應用中的尺寸和殘(cán)餘應力。
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