由表 １可 知，試 驗 樣 品 力 學 性 能 均 能 滿 足 ＧＪＢ２５０７Ａ檢測 標 準；屈 服 強 度 在 ３１６ＭＰａ～３５７ＭＰａ 之間，抗拉強度在 ３９８ＭＰａ～４２２ＭＰａ之間，斷后延伸 率在 １２．３％ ～１６．５％之間。不同分流孔型材力學性 能檢測值均有不同，整體試驗呈現出頭端力學性能高 的試樣，尾端 力 學 性 能 依 舊 也 高；而 同 一 個 模 孔 擠 壓 出頭尾兩端的力學值相差不是很大。分析以上所出 現的結果，可能影響因素有，一是樣品在淬火過程中， 在進行淬火 的 一 瞬 間，某 些 樣 品 局 部 發 生 較 大 變 形， 引發整支樣品劇烈變形，與其周圍樣品造成收縮式捆 綁，導致淬火 不 充 分；二 是 在 淬 火 過 程 中 溫 度 降 速 較 快，造成在淬 火 的 一 瞬 間，淬 火 臨 界 溫 度 過 低 致 使 力 學性能偏低；三 是 部 分 試 樣 在 淬 火 后 拉 伸 過 程 中，夾 頭部位容易 反 復 斷 裂，導 致 整 支 樣 品 拉 伸 量 較 小，引 起力學性能 偏 低；四 是 型 材 壁 厚 較 薄，在 高 淬 火 溫 度

　　此 ２０２４硬鋁合金薄壁型材為直角型材，直角邊 長為 １５ｍｍ，壁 厚 為 １．０ｍｍ。 型 材 性 能 要 求 滿 足 ＧＪＢ２５０７Ａ。其 中 力 學 性 能 標 準 Ｒｐ０．２≥ ２９０ ＭＰａ， Ｒｍ≥ ３９５ＭＰａ，Ａ％≥１０％。

　　（１）合金成分 ２０２４屬于 ２ｘｘｘ硬鋁合金，合金中 Ｃｕ、Ｍｇ元素含 量較高，而合 金 化 程 度 高 金 屬 流 動 性 差，導 致 變 形 抗 力過大［４］，擠壓過程中容易悶車無法擠出。 （２）模具設計 原有模具為單孔擠壓模具且帶有導流坑，單孔模 具擠壓比達到 １５０，過大的擠壓比和帶導流坑的設計 均會顯著提高擠壓變形抗力，造成悶 車 無 法 擠 動 的 現象。 （３）擠壓工藝參數

　　工矯直放置自然時效 ９６ｈ，分別對 ４個孔擠壓出的型 材進行力學性能試驗，檢測標準執行 ＧＪＢ２５０７Ａ。各 部位力學性能檢測值如表 １所示，表中 Ｔ代表型材頭 端、Ｗ 代表型材尾端，１～４分別代表 ４個不同分流孔 （此標記號應用于全文，后面不再贅述）。

　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６７９５．２０１８．０５．０１２

　　收稿日期：２０１８－０４－２６ 作者簡介：王義斌（１９８６－），男，工程師。

　　（４）改進淬火制度 經前期大量試驗決定此次淬火制度采用 ４７５℃ × ４５ｍｉｎ，使用溫水 （５０±５℃）淬 火，用 合 理 的 淬 火 夾 具 進行固定，保證淬火后型材的直線型壓過程

　　（１）優化合金成分 此次生產選用我公司自行研制的 ２０２４內控成分 鑄棒，鑄棒中各合金元素均符合國標要求，其中 Ｍｇ、 Ｃｕ合金元 素 含 量 偏 中 上 限，在 保 證 其 較 高 強 度 前 提 下，提高合金擠壓流動性。 （２）優化模具設計 由原有單 孔 模 具 改 變 為 四 孔 模 具，減 小 其 擠 壓 比，且將原有 的 導 流 坑 去 掉，這 樣 可 以 有 效 降 低 擠 壓 時的最大變形抗力。 （３）優化工藝參數 擠壓機臺選用液壓情況較好的非標機臺生產，該 機臺最大輸出壓力 ６６０Ｔ，擠壓筒直徑由原有 １１０ｍｍ 降為 ９０ｍｍ，筒面積由 ９４ｃｍ２ 減少為 ６４ｃｍ２。因此，可 以有效提高單位面積上的輸出壓力，最大單位輸出壓 力由 ７０ｋｇ／ｍｍ２增加到 １０３ｋｇ／ｍｍ２。

　　以往生產硬鋁合金薄壁型材選用的是最大輸出 壓力為 ５００Ｔ的機臺，擠壓筒面積為 ６３ｃｍ２，其最大單 位輸出壓力僅為 ６３ｋｇ／ｍｍ２，單位輸出壓力值不高，也 容易造成悶車現象。

　　（４）淬火制度及變形量 ２０２４硬鋁合金屬于可熱處理強化鋁合金［５－６］，擠 壓型材需進行立式淬火爐離線淬火，因為型材壁厚過 薄且淬火水 溫 無 法 調 節，導 致 淬 火 彎 曲 扭 擰 嚴 重，無 法達到標準要求。所以淬火制度的選取尤為重要，在 降低淬火溫度的同時也要保證其淬火強度。

　　摘要：文章研究采用正擠壓方法對 ２０２４高強度鋁合金薄壁型材進行擠壓成型。主要從模具設計、擠壓參數、淬火制 度、淬火夾具制作及整形等方面進行調試，找出最合理的的擠壓生產工藝使產品滿足 ＧＪＢ２５０７Ａ標準要求。 關鍵詞：擠壓工藝；模具設計；淬火制度；淬火夾具 中圖分類號：ＴＧ３７９文獻標識碼：Ｂ文章編號：１６７１－６７９５（２０１８）０５－００５０－０３

　　擠壓機 臺 采 用 我 公 司 非 標 機 臺 （６６０Ｔ擠 壓 機， ５００Ｔ擠壓筒），鑄錠采用我公司自行研制的 ２０２４內控 成分，鑄錠合金成分 （質量分數，％）為，Ｓｉ≤０．１０， Ｍｇ１．４５～１．５５，Ｆｅ≤０．２０，Ｃｕ４．３５～４．４５，Ｍｎ０．３０～ ０．４０，Ｔｉ≤０．１５，Ｚｎ≤０．１５。鑄錠為車皮棒且表面無油 污、裂紋等缺 陷。 鑄 錠 到 達 溫 度 后，保 溫 時 間 不 宜 過 長，防止鑄錠 長 時 間 加 熱 保 溫 而 變 形，擠 壓 初 期 采 用 ６ｘｘｘ合金引模。擠壓工藝參數為，模具溫度 ４９０℃ ～ ５００℃，棒 溫 ４４０℃ ～４６０℃，擠 壓 速 度 ０．５ｍ／ｍｉｎ～ １５ｍ／ｍｉｎ，壓余 １０ｍｍ，擠壓筒溫度 ４５０℃ ～４６０℃，變 形區切頭尾；擠壓產品信息為，四孔模具，合金狀態為 ２０２４內控，鑄錠規格 Φ９０ｍｍ×３００ｍｍ，擠壓比 ４２，壓 出 １２ｍ。

　　２０２４鋁 合 金 又 稱 為 高 強 度 硬 鋁 合 金，具 有 強 度 高、耐熱性好［１－２］等優點。其擠壓型材主要應用于飛 機機身框架、機 翼 桁 條、翼 肋 等 受 力 結 構 件［３］。 此 次 試驗薄壁型材是我公司航空事業部與某飛機設計制 造有限公司合作產品，選取壁厚僅為 １．０ｍｍ的薄壁 型材進行擠壓成型試驗，此型材的成型性和尺寸精度 較難控制，現有生產工藝無法實現產品擠壓成型。本 文將以此型材為例，對 ２０２４高強硬鋁合金薄壁型材 擠壓生產工藝進行研究分析。九游官方入口