洪久精密鍛造

鋁和鋁合金是應(yīng)用最廣泛的一種有色金屬，其產(chǎn)量僅次于鋼鐵。若按地殼中的蘊(yùn)藏量而論，約占地殼質(zhì)量的8.13%，是鐵蘊(yùn)藏量的一倍多，比其他有色金屬蘊(yùn)藏量的總和還要多。

鋁合金特性

鋁合金的密度只有鋼的三分之一（鋁合金密度2.7g／cm3，鋼密度7.85g／cm3），是輕量化的理想材料。比強(qiáng)度大、比剛度大、疲勞強(qiáng)度高，宜用于輕量化高的關(guān)鍵受力部件。鋁合金塑性較好，可加工成各種形狀復(fù)雜的高精度鍛件。鋁鍛件具有良好耐腐性、導(dǎo)熱性和非磁性，這是鋼鍛件無法比擬的。

鋁和鋁合金應(yīng)用廣泛

由于鋁和鋁合金具有優(yōu)異性能，因此鋁和鋁合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空、汽車、鐵道車輛、船舶艦艇、建筑、橋梁、化工、電力、電子、儀表、五金以及家庭生活用品等各個(gè)領(lǐng)域。

鋁合金代替某些鋼鐵可大為減輕機(jī)械產(chǎn)品的重量和增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在航空、航天及許多國防工業(yè)部門中，鋁和鋁合金更是必不可少的材料。例如飛機(jī)上有許多鋁合金鍛件，鋁合金在飛機(jī)上的使用量為15％～50%。鋁材廣泛應(yīng)用于建筑、汽車和包裝，已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家的三大用途。

鋁合金鍛件發(fā)展迅速

⑴鋁合金鍛件在國際上是一種發(fā)展趨勢。

因?yàn)槠囕p量化具有重要意義（降低油耗，減少環(huán)境污染），歐美日汽車巨頭都紛紛投入大量人力、財(cái)力研究降低汽車重量，采用鋁合金代替鋼材制作部分零件。例如，日本對(duì)鋁合金研發(fā)投入巨大人力和物力，2009年日本鋁合金鍛件產(chǎn)量30459t，占模鍛件總量2.7%，本田汽車公司2004年10月發(fā)表戰(zhàn)略報(bào)告中指出，每輛轎車將使用200kg鋁合金零件（約占轎車總重量20%），其中40kg是鋁鍛件。

圖1 鋁合金輪轂

鋁合金鍛件在國際上是一種發(fā)展趨勢，大多數(shù)鍛件用于汽車車橋、底盤構(gòu)件，例如鋁合金輪轂（圖1）和鋁控制臂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋁鍛件在世界鍛件總量中的占比由1985年的0.5%上升到2002年15%。隨著節(jié)能環(huán)保的發(fā)展，今后鋁合金鍛件必將有很大發(fā)展。

⑵鋁合金鍛件發(fā)展迅速。

近年來，汽車用鋁合金鍛件獲得快速發(fā)展，由于全球氣候變暖，能源緊張。另外，消費(fèi)者要求乘車舒適，操控靈活，這些都對(duì)汽車工業(yè)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快汽車工業(yè)輕量化發(fā)展（轎車重量減輕10%，油耗降低8％～10%）。根據(jù)會(huì)議資料介紹，美國每輛轎車鋁合金使用量（鍛件、沖壓件）達(dá)到36.3%，歐洲和日本每輛轎車鋁合金使用量超過自重15%以上，而國產(chǎn)轎車上鋁合金使用量較少。汽車專家預(yù)測，今后將有越來越多鋁合金鍛件替代鋼質(zhì)鍛件。鍛件

另外，高速列車輕量化也促使采用鋁合金零件，例如，某鍛造企業(yè)就生產(chǎn)高速列車7075高強(qiáng)度鋁合金鍛件。

變形鋁合金可鍛性分析

可鍛性定義和衡量指標(biāo)

⑴鋁合金可鍛性定義。

鋁合金可鍛性（流動(dòng)性）是指鋁合金在外力作用下充填模具型槽的能力。可鍛性高，即坯料充填模具型槽能力強(qiáng)。

⑵可鍛性衡量指標(biāo)。

可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力綜合衡量，塑性越高，變形抗力越小，則可鍛性越好。可鍛性取決于鋁合金本質(zhì)（塑性和強(qiáng)度極限）和加工條件。可鍛性是衡量金屬通過塑性加工獲得優(yōu)良零件的難易程度的工藝性能指標(biāo)。

鋁合金可鍛性特點(diǎn)

鋁合金可鍛性特點(diǎn)是指與碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼可鍛性比較而言。

⑴鋁合金高溫變形抗力特點(diǎn)。

①各種鋁合金高溫變形抗力相差大。鋁合金變形抗力（也稱流動(dòng)應(yīng)力）隨成分不同而有明顯改變，一些低強(qiáng)度鋁合金和中等強(qiáng)度鋁合金，如6000系鋁合金高溫變形抗力較低，而高強(qiáng)度鋁合金尤其是Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，如7000系鋁合金高溫變形抗力較高。

圖2 碳鋼和鋁合金強(qiáng)度極限隨溫度變化曲線

例如鍛鋁2A50鋁合金500℃強(qiáng)度極限20MPa，而硬鋁2A12鋁合金500℃強(qiáng)度極限40 MPa，兩者相差兩倍，即所需鍛造變形載荷相差約2倍（圖2和表1）。

②多數(shù)常用變形鋁合金室溫變形抗力比碳鋼低，但其高溫變形抗力有三種：比碳鋼低，與碳鋼相當(dāng)，還有比碳鋼高。

③鋁合金變形抗力對(duì)溫度很敏感（隨溫度增加或降低變化迅速）：隨溫度下降，其高溫變形抗力增長迅速，比碳鋼快。由表1和表2比較可知，高溫強(qiáng)度極限增長速度比碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼迅速，碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼溫度下降100℃，強(qiáng)度極限約增加50％，而鋁合金溫度下降50℃，強(qiáng)度極限約增加50％～300％。所以鋁合金，尤其合金化程度高的鋁合金不能在溫度低的工況下終鍛，故鋁合金鍛造溫度范圍窄，操作應(yīng)迅速。鋁合金模鍛生產(chǎn)時(shí)的變形抗力決定其材料本身強(qiáng)度極限、加工條件以及鍛件的復(fù)雜程度。