變形鋁型材的可擠壓性

定性地評價金屬的擠壓能力可以用一綜合指標(biāo)--可擠壓性指數(shù)來表示?？蓴D壓性的含義是指合金以高流出速度、大變形程度和低單位擠壓壓力進(jìn)行擠壓的相對能力。表1-15給出了部分鋁型材的可擠壓性指數(shù)，而實(shí)際上這些指數(shù)是隨擠壓條件而變化的。本書對此作過一步討論。

表1-15 ?鋁型材的可擠壓性及典型力學(xué)性能

? ? ? ? ? 可擠壓性 ? ? ? 可否擠壓 ? ? ? 典型狀態(tài) ? ? ? ? ? ? ? ?典型力學(xué)性能
牌號 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?抗拉強(qiáng)度 ? ? ? 屈服強(qiáng)度 ? ? ?伸長率/%
? ? ? ? ? ?指數(shù) ? ? ? ? ?空心型材 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/MPa ? ? ? ? ? /MPa ?
1100 ? ? ? 150 ? ? ? ? ? ? ?可 ? ? ? ?H112 ? ? ? ? ? ? ? ?90 ? ? ? ? ? ? 40 ? ? ? ? ? ? 40
1200 ? ? ? 140 ? ? ? ? ? ? ?可 ? ? ? ?H112 ? ? ? ? ? ? ? ?98 ? ? ? ? ? ? 43 ? ? ? ? ? ? 35
2014 ? ? ? 20 ? ? ? ? ? ? ? 不可 ? ? ?T4 ? ? ? ? ? ? ? ? ?440 ? ? ? ? ? ?310 ? ? ? ? ? ?19
2017 ? ? ? 20 ? ? ? ? ? ? ? 不可 ? ? ?T4 ? ? ? ? ? ? ? ? ?430 ? ? ? ? ? ?290 ? ? ? ? ? ?20
2024 ? ? ? 15 ? ? ? ? ? ? ? 不可 ? ? ?T4 ? ? ? ? ? ? ? ? ?490 ? ? ? ? ? ?340 ? ? ? ? ? ?18
3003 ? ? ? 110 ? ? ? ? ? ? ?可 ? ? ? ?H112 ? ? ? ? ? ? ? ?110 ? ? ? ? ? ?45 ? ? ? ? ? ? 35
3203 ? ? ? 110 ? ? ? ? ? ? ?可 ? ? ? ?H112 ? ? ? ? ? ? ? ?200 ? ? ? ? ? ?100 ? ? ? ? ? ?25
5052 ? ? ? 50 ? ? ? ? ? ? ? 難-不可 ? H112 ? ? ? ? ? ? ? ?200 ? ? ? ? ? ?100 ? ? ? ? ? ?25
5454 ? ? ? 40 ? ? ? ? ? ? ? 很難-不可 H112 ? ? ? ? ? ? ? ?260 ? ? ? ? ? ?130 ? ? ? ? ? ?22
5083 ? ? ? 20 ? ? ? ? ? ? ? 很難-不可 H112 ? ? ? ? ? ? ? ?300 ? ? ? ? ? ?155 ? ? ? ? ? ?20
6061 ? ? ? 60 ? ? ? ? ? ? ? 可 ? ? ? ?T6 ? ? ? ? ? ? ? ? ?320 ? ? ? ? ? ?280 ? ? ? ? ? ?13
6N01 ? ? ? 60 ? ? ? ? ? ? ? 可 ? ? ? ?T5 ? ? ? ? ? ? ? ? ?280 ? ? ? ? ? ?240 ? ? ? ? ? ?13
6063 ? ? ? 100 ? ? ? ? ? ? ?可 ? ? ? ?T5/T6 ? ? ? ? ? ? ? 195/260 ? ? ? ?155 ? ? ? ? ? ?13
7003 ? ? ? 50 ? ? ? ? ? ? ? 可 ? ? ? ?T5 ? ? ? ? ? ? ? ? ?320 ? ? ? ? ? ?260 ? ? ? ? ? ?15
7N01 ? ? ? 40 ? ? ? ? ? ? ? 可 ? ? ? ?T5 ? ? ? ? ? ? ? ? ?350 ? ? ? ? ? ?300 ? ? ? ? ? ?15
7075 ? ? ? 10 ? ? ? ? ? ? ? 不可 ? ? ?T6511 ? ? ? ? ? ? ? 590 ? ? ? ? ? ?520 ? ? ? ? ? ?9 ??

可擠壓性指數(shù)主要與型材的化學(xué)成分及型材的斷面形狀有關(guān)。實(shí)用中一般采用以6063為一個單位，與其他的型材相比較。這種方法往往由于擠壓條件的不同，得出的結(jié)果也不一樣。下面給出一個可擠壓性指數(shù)Z與擠壓基本參數(shù)之間的關(guān)系式：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Z=C(f?/庚號下σk）lnvf
式中，C-----比例系數(shù)；
? ? ? vf----制品流出速度，m/min； ? ?
? ? ?σk---合金的變形抗力，MPa；
? ? ?f?---型材斷面復(fù)雜程度系數(shù)。

若取6063鋁型材的可擠壓性指數(shù)為100，則按式（1-1）計算出的鋁型材的可擠壓指數(shù)列于表1-16.由表可見，按可擠壓性指數(shù)Z的大小，鋁型材可分為三組：易擠壓合金，Z＞100；中等可擠壓型材，Z=100-50；難擠壓型材，Z＜50.



表1-16 ?部分工業(yè)鋁型材的可擠壓性指數(shù)（平均值）

型材牌號 ? ? ? ?vf/m·min﹣1 ? ? ?σk/MPa ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Z指數(shù) ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 棒材、條材 ? ? 簡單型材 ? ? ?復(fù)雜型材
易擠壓型材
1050 ? ? ? ? ? 75 ? ? ? ? ? ? ? ?18 ? ? ? ? ? ? ? ? ?200 ? ? ? ? ? ?160 ? ? ? ? 120
3A21 ? ? ? ? ? 60 ? ? ? ? ? ? ? 20 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 180 ? ? ? ? ? ?145 ? ? ? ? 110
中等可擠壓型材
6063 ? ? ? ? ? 30 ? ? ? ? ? ? ? 35 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 100 ? ? ? ? ? ?80 ? ? ? ? ?60
7005 ? ? ? ? ? 12 ? ? ? ? ? ? ? 50 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 70 ? ? ? ? ? ? 55 ? ? ? ? ?42
5A02 ? ? ? ? ? 7 ? ? ? ? ? ? ? ?60 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 50 ? ? ? ? ? ? 40 ? ? ? ? ?30
難擠壓型材
2A11 ? ? ? ? ? 4.5 ? ? ? ? ? ? ?75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 35 ? ? ? ? ? ? 28 ? ? ? ? ?21
2A12 ? ? ? ? ? 2.5 ? ? ? ? ? ? ?100 ? ? ? ? ? ? ? ? ?18 ? ? ? ? ? ? 14 ? ? ? ? ?11
7A04 ? ? ? ? ? 2.0 ? ? ? ? ? ? ?110 ? ? ? ? ? ? ? ? ?13 ? ? ? ? ? ? 11 ? ? ? ? ?8
5A06 ? ? ? ? ? 1.7 ? ? ? ? ? ? ?120 ? ? ? ? ? ? ? ? ?10 ? ? ? ? ? ? 8 ? ? ? ? ? 6?

顯然，表1-16的可擠壓性指數(shù)值與表1-15的數(shù)值存在差異，而且與其他文獻(xiàn)給出的數(shù)值也不完全一樣。這是因?yàn)榭蓴D壓性對一種鋁型材來說不是一個固定不變的特性，而與許多因素有關(guān)。主要的影響因素有化學(xué)成分、坯料的熱處理制度、晶粒度的大小、擠壓條件等。事實(shí)上，可擠壓性指數(shù)是一種相對值，其主要意義在于相對大小的比較，單純考慮某一型材的可擠壓性數(shù)值的大小并無多大實(shí)用意義。

比較不同鋁型材擠壓條件，可以確定出一個變形抗力與最大擠壓流出速度之間的近似經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：
? ? ? ? ? vf=k（1/σk2）
式中，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。即型材的變形抗力越高，可達(dá)到的最大擠壓流出速度就越小。

可擠壓性除了與鋁型材的特性有關(guān)外，還與型材斷面形狀的復(fù)雜程度有關(guān)。這是由于型材斷面形狀復(fù)雜，變形不均勻程度增加，會導(dǎo)致擠壓力增大，流出速度減小。型材斷面的復(fù)雜程度一般用型材斷面復(fù)雜程度系數(shù)。也可以將鋁型材根據(jù)其擠壓的難易程度分成若干組。但是，用形狀系數(shù)f來表征型材擠壓的難易程度只是在型材斷面形狀比較簡單時才有較好的比例對應(yīng)關(guān)系。隨著斷面形狀的復(fù)雜化，與比例對應(yīng)關(guān)系偏離較遠(yuǎn)。因此，實(shí)際使用中為簡單起見，式（1-1）中的型材斷面復(fù)雜系數(shù)f?可近似取值為：對棒材和條材，取f=1；對等壁厚對稱實(shí)心斷面的型材，取f=1.25；對不等壁厚非對稱空心型材，取f=1.65.對于介于以上3種情形兩兩之間的情形，可在相應(yīng)的f值之間適當(dāng)取值。

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