深度解读铝挤压技术现状与发展趋势

⒈工艺装备向大型化、现代化、精密化和生产线自动化方向发展。据统计，世界各国已装备的不同类型、结构、用途、压力的挤压机达7000台以上，其中美国600多台，日本400多台，德国200多台，俄罗斯400多台，中国4000余台，大部分为15~25MN之的中小型挤压机。随着大型运输机、轰炸机、导弹、舰艇、航母等军事工业和地下铁道、高速列车等现代化交通运输业的发展，需要大量的整体壁板等结构部件，故挤压机向着大型化的方向发展。
早在20世纪50年代，美国空军用政府资金建造了一系列重型挤压机和锻压机，美国空军的“重型压机计划”原拟定制造17台大型压机，后削减到9台（5台挤压机，4台锻压机）。
经过几十年的发展，目前全世界已正式投产使用的万吨级以上的大型挤压机约30台，拥有的国家是美国、俄罗斯、中国、日本和西欧。最大的是前苏联古比雪夫铝加工厂的200MN挤压机，美国于2004年将一台125MN水压挤压机改造为世界最大的150MN双动油压挤压机，日本20世纪60年代末期建造了一台95MN自给油压机，德国VAW波恩工厂1999年投产了一台100MN的双动油压挤压机，意大利于2004年建成投产了一台130MN的铜、铝油压挤压机。我国除了1970年在西南铝业公司投产一台125MN挤压机列外，于2004年和2007年分别在山东丛林和辽宁忠旺公司建成投产了100MN和125MN油压机各一台。据报道，国外几个工业发达国家都在研制压力更大、形式更为新颖的挤压机，如270MN卧式挤压机以及400~500MN级挤压大直径管材的立式模锻-挤压联合水压机等，我国正在建造150MN和拟建225MN卧式挤压机各一台，立式350MN锻压-挤压机一台。在挤压机本体方面，近年来国外发展了钢板组合框架和预应力“T”形头板柱结构机架及预应力混凝土机架，大量采用扁挤压筒、固定挤压垫片、活动模架和内置式独立穿孔系统。在传动形式方面发展了自给油机传动系统，甚至在100~150MN挤压机上也采用了油泵直接传动装置。液压系统达到了相当高的水平。现代挤压机及其辅助系统的工作都采用了PLC（程序逻辑控制）系统和CADEX等控制系统，即实现了速度自动控制和等温。一等速挤压、工模具自动快速装卸，甚至全机自动控制。挤压机的机前设备（如长坯料自控加热炉、坯料热切装置和锭坯运送装置等）和机后设备（如牵引机、精密水雾气在线淬火装置、前梁锯、活动工作台、冷床和横向运输装置、拉伸矫直机、成品锯、人工时效炉等）已经实现了自动化和连续化生产。挤压设备正在向组装化、成套化和标准化方向发展。无锡瀚超特殊钢公司致力于合金模具钢应用研究，专业销售应用于轻合金挤压工模具的高品质热挤压模具钢及冷挤压模具钢，提供挤压模具失效分析及挤压模具寿命解决方案“一站式”服务，详情请登陆www.alloy-mould-steel.com。
为了适应现代国防工业和现代化交通运输业的轻量化和高速化，铝型材正在向大型、整体化、薄壁化的方向发展。因此，世界各国正在兴起一股重型挤压机热，有人预测，21世纪是大型挤压机的世纪。
⒉大型优质圆、扁挤压筒与特种模具技术的突破性进展。从设计计算、结构选择、装卸方法、制模技术、新材料研制到提高模具寿命等方面来看，挤压工模具技术都有很大的发展。如，研发出了舌型模、平面分流组合模、叉架模、前室模、导流模、可卸模、宽模、水冷模等，同时出现了多种形式的活动模架和工具自动装卸机构，大大简化了工模具装卸操作，节约了辅助时间。为了生产扁宽、薄壁、大断面铝合金型材，需要高比压的圆挤压筒和优质的扁挤压筒，由于使用寿命短，大型高比压的扁挤压筒的设计与制造成了世界性技术难题。近年来，由于计算机、有限元计算、工模具材料及热处理等技术的进步，大型扁挤压筒的设计制造技术有了突破性进展，俄、美、德、日等国已研制出850mm×330mm、l100mm×300mm等比压达600MPa以上的大型扁挤压筒，据称使用寿命在10000次左右，我国已研制成功了670mm×270mm×1600mm的大型优质扁挤压筒。大型挤压工具的装卸自动化、快速化方面也有了很大进展，为全机自动化创造了条件。在工模具材料方面，有高合金化的铬镍模具钢，如2779（德国），H11、H13（美国），SKD61（日本），4ХМВФ（前苏联），瑞典UDDEHOLM工具钢公司的Dievar、Orvar Supreme、Qro 90 Supreme，我国近年来研制开发了用于高温600℃以上，高温强度比H13钢高一倍的SRm-1、Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)、Y10(4Cr5Mo2MnVSi)、HD(4Cr3Mo2NiVNb)、GR(4Cr3Mo3W4VNb)、YTR18与YTR3A等热挤压模具钢，以及新型热处理方法，如真空淬火、离子氮化处理、表面硬化处理等的应用，使工模具材料的品质向前推进了一大步。电火花加工和电火花线切割加工（快走丝和慢走丝）技术用于制模，不仅提高了模孔的精度、硬度，降低了工作带表面粗糙度，而且大大提高了制模生产效率，为实现制模自动化创造了条件。电子计算机及模拟技术用于挤压工模具的设计和制造( CAD/CAM/CAE技术），为实现工模具的设计与制造自动化，提高工模具的质量和寿命开辟了一条崭新道路。
⒊挤压工艺不断改进和完善。近年来，除了改进和完善了正反向挤压方法及其工艺外，出现了许多强化挤压过程的新工艺和新方法，并获得了实际的应用。像舌型模挤压、平面组合模挤压、变断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压、精密气、水（雾）冷在线淬火挤压、半固态挤压、高速挤压、冷挤压、高效反向挤压、等温挤压、特种拉伸-辊矫、形变热处理等新技术新工艺对于扩大铝型材的品种，提高挤压速度和总的生产率，提高产品品质，发掘铝型材的潜力，减少挤压力，节能节资，降低成本等方面都有积极的意义。
⒋铝挤压材的产品结构有了很大的改进。据不完全统计，目前全世界铝合金挤压材的产能已达2000万吨/a以上，2009年产量已达1550万吨。由于民用铝型材应用大增，而军用挤压材在铝挤压材的总量比例中已下降到5%以下，结果使软合金比重大大增加，硬合金比重大大减少。以20世纪90年代为例，美国铝挤压材中软硬合金之比为10:1，日本为20:1。铝合金型材发展最快，其产量大约占整个挤压材的80%以上。由于铝挤压材正在向大型化、扁宽化、整体化方向发展，大型材的比重日益上升，已达整个型材产量的10%左右。目前铝型材品种已有50000多种，其中大型材1000多种，包括各种具有复外形的型材、逐渐变断面型材和阶段变断型材、大型整体带筋壁板及异形空心型材。目前，挤压型材的最大宽度可达2500mm，最大断面积可达1500cm2，最大长度可达25~30m，最重可达2t以上。薄壁宽型材的宽厚比可达150~300，带孔空心型材的孔数可达数十个之多，高精特薄多孔扁管的壁厚达0.17mm，精度±0.0lmm。铝合金棒材和管材的最大外径达800mm，反挤压管材的外径达1500mm，管材的最小壁厚达0.1mm，长度可达1000m。由于铝合金挤压材的产量、品种和规格不断扩大，其应用范围越来越广泛，在国民经济和人民生活中的地位与日俱增。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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