01 鋁擠壓工藝的定義       

       鋁擠壓成型（或鋁擠出成型）是對放在模具型腔（或擠壓筒）內的鋁坯料施加強大的壓力，迫使鋁坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模具的?？字袛D出，從而獲得所需斷面形狀、尺寸并具有一定力學性能的零件或半成品的塑性加工方法。

鋁擠壓的原理類似于擠牙膏。

       如圖所示為鋁合金汽車防撞梁及其擠壓模具。鋁錠在壓力作用下，被分成幾股金屬流，經(jīng)過分流孔進入焊合室，在焊合室匯集，在高溫、高壓、高真空的環(huán)境下又重新被焊合，最后通過模芯和?？字g的間隙流出，從而形成符合尺寸及性能要求的管材或空心型材，如果需要彎曲就在后部設備增加彎曲工具。

鋁擠壓模具

對于產(chǎn)品結構設計工程師來說，盡管我們并不會去設計鋁擠壓模具，但是了解最基本的擠壓模具結構、及其如何成型不同的擠壓件輪廓形狀的機理，這有助于在擠壓件設計時通過優(yōu)化的設計以降低模具成本和提高擠壓件生產(chǎn)效率。 

2.1 什么是擠壓模？

擠壓模具基本上是厚的圓形鋼盤，包含一個或多個開口以形成所需的輪廓。它們通常由H-13模具鋼制成，并經(jīng)過熱處理，以承受熱鋁通過模具時的壓力和熱量。 

2.2 擠壓模的分類

根據(jù)鋁擠壓件的截面形狀，其對應的模具分為三類：實心模具、半空心模具和空心模具。其中，空心模具的結構最為復雜，易磨損斷裂，成本也最高。

▲實心鋁擠壓模具

▲空心鋁擠壓模具

▲半空心鋁擠壓模具

2.3 擠壓模的壽命

       鋁擠壓件設計時導致的熱量積聚和壓力不均勻（例如薄壁、不均勻壁厚和突出的特征）是擠壓模具壽命的最大殺手。

       有經(jīng)驗的擠出模具工程師可以設計模具來控制熱量和不均勻的壓力，并降低擠出速度以延長模具的壽命，但最終模具必須更換。

       在設計鋁擠壓件之前，產(chǎn)品結構設計工程師應該了解哪些設計特征會最顯地影響模具加工成本。在可能的情況下，改變鋁擠壓件斷面的設計、設定恰當?shù)墓钜约斑x擇合適的鋁合金材料可以節(jié)省鋁擠壓模具的加工成本。

03 鋁擠壓工藝的優(yōu)點

1）持久耐用

       鋁的抗腐性、耐腐蝕性和耐候性是其最顯著的優(yōu)點之一。鋁不需要額外處理就能自然生銹和耐腐蝕。這是由于在其表面存在一層薄的、自然形成的氧化鋁保護膜。通過陽極氧化，其抗腐蝕變得更強。

       例如，在室外環(huán)境中，可以進行25微米的陽極氧化，既增強了耐腐蝕性、有提高了表面光潔度。另外，鋁不需要維護，在大多數(shù)情況下可以不用擔心會腐蝕。

2）輕便結實

       鋁的重量比鋼輕33%以上，同時保留了大部分強度。大多數(shù)鋁合金的抗拉強度范圍約為70-700兆帕，而密度比鋼小三分之二。

       產(chǎn)品設計工程師不用擔心鋁擠壓零件的強度，在建筑行業(yè)和汽車行業(yè)一樣等均可以作為結構件使用，是其他金屬材料的最佳替代品。為了輕量化和減少能耗，汽車行業(yè)正在大幅使用鋁合金。

3）導熱性能好

       鋁的導熱性能與銅極為相似，但重量卻要輕得多。

       鋁是一種極好的導熱體，鋁擠壓的輪廓設計可以最大化導熱表面積和形成熱通道。典型例子是電腦CPU散熱器，鋁用來CPU中帶走熱量。 

4）外觀時尚

       擠壓鋁可以噴漆、電鍍、拋光、以及陽極氧化，這給工程師提供了比其他材料更廣泛的外觀選擇。

5）應用范圍廣

       基本上任何斷面形狀均可以通過鋁擠壓成型，因此鋁擠壓的應用范圍非常廣，工程師可以設計不同的斷面，以滿足不同應用環(huán)境的要求。 

6）容易二次加工

鋁擠壓件可以很容易地成型、切割、鉆孔、加工、沖壓、彎曲和焊接，以適應特定的目的。

7）模具加工周期短、費用低

       鋁擠壓的模具簡單，加工周期短、費用低。這是AEC關于鋁擠壓和其他工藝的對比，僅供參考。

8）吸收沖擊和變形

       在建筑中，鋁擠壓件可以抵抗天氣和建筑運動造成的變形。在交通運輸工具中，可以吸收沖擊能量。鋁擠壓件在負載下保持強度和靈活性，并從沖擊中回彈。 

9）環(huán)保

鋁是一種環(huán)保的材料、易于回收。

04 鋁擠壓工藝的應用

       鋁是未來的金屬，它不僅環(huán)保、重量輕、自然耐腐蝕、強度高，同時導熱導電性能好。

      鋁協(xié)會AA和鋁擠壓機理會AEC報告稱，鋁擠壓件在美國的使用已經(jīng)連續(xù)第六年增長，現(xiàn)在占北美鋁市場總量的近四分之一(22%)。

       雖然建筑行業(yè)繼續(xù)主導鋁擠壓的使用，但隨著越來越多的工程師和設計師在使用鋁擠壓時了解到幾乎無限的設計可能性，行業(yè)使用已經(jīng)擴大。