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鋁合金鍛壓件的特性及應用領域

1.1.2.1.鋁合金鍛壓件的特性

（1）密度小，鋁合金的密度只有鋼鍛件的34%，銅鍛件的30%，

是輕量化的理想材料；

F（2）比強度大、比剛度大、比彈性模量大、疲勞強度高，宜用于

輕量化要求高的關鍵受力部件，其綜合性能遠遠高于其他材料；

（3）內部組織細密、均勻、無缺陷，其可靠性遠遠高于鋁合金鑄

件和壓鑄件，也高于其他材料鑄件；

（4）鋁合金的塑性好，可加工成各種形狀復雜的鍛件機

械加工余量小，僅為鋁合金拉伸厚板加工余量的20%左右，大大節省

工時和成本，

（5）鋁鍛件具有良好的耐蝕性、導熱性和非磁性，這是鋼鍛件無

法比擬的：

（6）表面光潔、美觀，表面處理性能良好，美觀。

可見，鋁鍛件具有一系列優良特征為鋁鍛件代替鋼銅鎂、

木材和塑料提供了良好條件。

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122鋁合金壓件的應用領域

近幾年來，由于鋁材成本下降、性能提高、品種規格擴大，其應用領域

越來越大。主要用于航空航天，交通運輸、汽車、船舶、能源動力

電子通訊、石油化工、冶金礦山、機械電器等領域。主要鍛造

特性及用途見表1-1。

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表1-1鍛造鋁合金的特性及用途

1.2.1 鍛壓生產的發展歷史

人類在新石器時代末期，已開始以錘擊天然紅銅來制造裝飾品

小的用品。中國在公元前2000 多年已應用冷鍛工藝制造工具。商代

期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現的塊煉素

鐵，就是經過反復加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。

初，人們靠搶錘進行鍛造，后來出現通過人拉繩索和滑車來提

起重錘再自由落下的方法鍛打還料，14 世紀以后出現了畜力和水力落

錘鍛造。

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1842 年，英國的史密斯制成第一臺蒸汽錘，使鍛造進入應用動力

的時代。以后陸續出現鍛造水壓機、電機驅動的夾板錘、空氣鍛錘

和機械壓力機，夾板錘早應用于美國內戰（1861~1865年）期間，

用以摸鍛武器的零件，隨后在歐洲出現了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸

推廣。到19世紀末已形成近代鍛壓機械的基本體系。

進入20世紀初期，隨著汽車工業和其他制造業的飛速發展，熱模

鍛訊速發展，成為鍛造的主要工藝。20 世紀中期，熱模鍛壓力機，平鍛

機和無磚鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產率，減小了震動和噪音

。隨著鍛還無氧化加熱技術、和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制

制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造生產線的發展鍛造生產的

造生產的效率和經濟效果不斷提高。由于鋁工業和航空

西興起與發展，20世紀中期鋁及鋁合金自由鍛造和模鍛得

展，

冷鍛出現先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛

冷鍛在機械制造中的應用到20 世紀方得到推廣，冷墩，冷擠壓、

徑向鍛造，擺動碾壓等相繼發展，逐漸形成能生產不需切削加工的精

密制件的鍛造工藝。

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中國的鍛造也有著悠久的歷史，中國古代鍛造分為冷鍛和熱鍛兩

種。早在元前2000多年的齊家文化時期，冷鍛工藝已應用于制造工具。

1978年以前在甘肅武威皇娘娘臺齊家文化遺址出土的紅銅器如刀鑿錐

和一些飾物均經過冷鍛，錘擊痕跡非常明顯。在秦魏家出土的青銅錐

也是經過冷鍛的。1953年和20世紀70年代在河南安陽段出土

西殿代冷錘打的金箔碎片厚僅0.01mm，厚度差不超過士0.001

到北宋時期，文獻中已有冷鍛鐵鎧甲的記載。明代宋應星

開物》有冷鍛鋸條的記載，用”熟鐵鍛成薄片，不鋼，亦不

繞后，頻加冷錘堅性，用銼開齒”。熱鍛工藝早發現在商

公元前14 世紀），用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。

現了“塊煉”熟鐵的技術，將熟鐵經過反復加熱鍛造以擠

雜并成形。1954~1957年在西安半坡戰國墓中出土一件鐵

愛制方法是將熟鐵還料先加熱鍛成薄片，折合后再鍛造成形。

當時是兵器大都采用熱鍛工藝。戰國后期的塊煉滲碳鋼也經過反

錄碳分布均勻。01965 年河北易縣出土的戰國后期鋼劍（全長1004毫米

，鋼部長985mm)采用海綿鐵先鍛成薄片，滲碳后疊在一

·6·1概   論

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起經加熱錘鍛成劍，并經淬火。同時出土的鐵兜鍪(鐵盔)用89片鐵甲綴成。為了減輕質量，鐵甲多為薄片，大都經過加熱鍛造。1960年呼和浩特二十家子古城出土的西漢鐵鎧甲，其鐵片厚度僅1~2mm,為熱鍛鐵件。1973年在鄭州發現的窖藏東漢末年的鐵器遺物中，鍛件占很大比重。其中有滎水縣王灣村出土的兩條鐵鎖鏈，一條長2400mm,每環長75mm,是熟鐵經熱鍛焊連成鏈索的?！短旃ら_物》中總結了古代大小器物的鍛造方法并附有圖畫，談到戰艦和海船用的千鈞錨，“錘法先成四爪，以次逐節接身",即采用分段鍛造，然后鍛焊成整體。

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1840年鴉片戰爭以后，為了適應航運業發展的需要，外商首先在中國建立了船舶修造廠。1845年英國人J.C.柯拜在廣州黃埔設立的柯拜船舶廠，是中國領土內早的一家外資機械廠。清政府為了自救開展了洋務運動，開始了中國近代機械制造工業。從早的江漢制造局、江南制造局、金陵制造局到福州船政局等都已經開始了現代制造業。1871年福州船政局所屬鐵廠首先采用新的冶煉技術，安裝吊車，鑄造大型汽缸，購置3t汽錘鍛造大軸，建成中國機械工業早的鑄鍛車間。

我國的鍛造業歷史悠久，到19世紀中國也有了一些現代制造業的鑄鍛車間，但是，這主要是用于鍛造鋼鐵材料的，有色金屬鍛造，特別是鋁及鋁合金的鍛造業幾乎還是。

1.2.2鋁合金鍛壓生產與技術的發展現狀及水平分析

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1.2.2.1國外發展狀況與水平分析

鍛件生產是一個很古老的行業，但鋁合金鍛件的大量生產應用是從20世紀50年代開始的。經過幾十年的現代化改造，無論在工藝裝備、模具設計和制造、生產工藝和技術上，還是在產品品種規格、生產規模和質量等方面都得到了飛速發展，尤其是美國、俄羅斯、德國、日本、法國、意大利、捷克、奧地利、瑞士等國的鍛壓生產的發展達到了相當高的水平。目前，全有鍛壓廠上千家、鍛壓機數千臺，年產鍛件近500萬噸。其中，鋁合金模鍛件30萬噸左右(年消耗量近50萬噸)。有大小水(液)壓機500余臺，其中100MN以上的大型水(液)壓機10余臺。300MN以上的重型液壓鍛壓機的分布

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