铝合金锻造成形工艺与设备
中机锻压江苏股份有限公司 张长龙
北京机电研究所 蒋鹏 孙国强
摘要:本文通过对铝合金锻造的工艺特性、锻造缺陷分析，阐述铝合金锻造的工艺及设
备要求，阐明等温锻造是铝合金理想锻造工艺，伺服锻造液压机是等温锻造理想设备。
1．铝合金锻件的特性及应用趋势
铝合金锻件的特性
（1）密度小，只有钢锻件的30%，铜锻件的34%。
（2）强度大、刚度大、弹性模量大，疲劳强度高，宜用于轻量化要求高的关键受
力部件，其综合性能远远优于其他材料。
（3）内部组织细密、均匀、无缺陷，其可靠性远高于铝合金铸件和压铸件，也高
于其他金属铸件。
（4）铝合金的塑性好，可加工成各种形状复杂的高精度锻件。
（5）铝合金锻件有良好的耐蚀性、导热性和非磁性，这是钢锻件无法比拟的。
（6）表面光洁，表面处理性能良好，美观耐用。铝合金锻件的一系列优良特性为
它代替钢、铜、镁、木材和塑料提供了良好的条件。
铝合金锻件应用趋势
随着我国交通运输业向现代化、高速化方向发展，交通运输工具的轻量化要求日趋
强烈，以铝代钢的步伐越来越快，特别是轻量化程度要求高的飞机、航天器、铁道车辆、
地下铁道、高速列车、货运车、汽车、舰艇、船舶、火炮、坦克以及机械设备等重要受
力部件和结构件，近几年来大量使用铝及铝合金锻件和模锻件以替代原来的钢结构件，
如飞机结构件几乎全部采用铝合金模锻件；汽车(特别是重型汽车和大中型客车)轮毂、
保险杠、底座大梁，坦克的负重轮和炮台机架，直升机的动环和不动环，火车的气缸和
活塞裙，木工机械机身，纺织机械的机座、轨道和绞线盘等都已应用铝合金模锻件来制
造。而且，这些趋势正在大幅度增长，甚至某些铝合金铸件也开始采用铝合金模锻件来
代替。
铝合金锻件产业存在较大的发展空间。
2．铝合金锻造工艺特性及锻造缺陷
铝合金锻造成型微观分析
铝合金中由于存在大量的强化相和过剩相，其铸态组织中呈现多相混杂的状态，在
某些铝合金铸态组织中还常常存在共晶混合物。这些物质通常又硬又脆，且呈网状分布
于晶界。通过热塑性变形可以使铝合金铸态组织得到较大改善，性能得到较大提高。流
线的分布情况对铝合金的性能有很大影响，流线不顺、涡流和穿流都使铝合金的塑性指
标、疲劳强度和抗腐蚀性能有明显降低。
因此，锻造成形时，应当使流线方向与零件最大受力方向一致。
影响铝合金再结晶温度的主要因素有：合金成分、压力加工前的均匀化规范、压力
加工方式（应力状态）、变形温度、变形速度、变形程度和最终热处理等。铝合金的晶
粒尺寸对力学性能有较大影响，铝合金锻件中的粗晶显著降低强度极限和屈服极限，降
低零件的使用性能和寿命。
因此，锻造铝合金时需注意控制晶粒度。
铝合金的锻造特点如下
（1）塑性较低
铝合金的塑性受合金成分和锻造温度的影响较大。合金化程度越高，铸锭和锻材宏
观偏析严重，塑性低，设备一次行程允许变形程度只有普通钢的50%或更低，锻造过程
容易开裂，变形温度、变形程度、变形速度要严格控制，要尽量避免拉应力状态下变形。
（2）流动性差
铝合金质地很软，外摩擦系数较大，所以流动性较差，模锻时难于成形。
（3）锻造温度范围窄
铝合金的锻造温度范围一般都在150℃以内，少数高强度铝合金的锻造温度范围甚
至不到100℃，由于铝合金的锻造温度范围很窄，所以一般都采用能精确控制加热温度
的带强制循环空气的箱式电阻炉或普通箱式电阻炉进行加热，温差控制在上±10℃以内。
（4）导热性良好
铝合金由于导热性好，加热时内应力小，且易于均匀热透。挤压坯料在不产生锻造
裂纹的条件下，不必进行保温，但铸造坯料加热时需要保温。
（5）始锻温度和终锻温度要严加控制
始锻温度一般取上限，这样有利于提高合金的塑性和流动性，使金属易于成形。但
有些合金始锻温度太高，将引起强度下降。为了保证适当的终锻温度，提高合金的塑性
和流动性，改善合金的成形条件，用于锻造和模锻的工具或模具需要预热。终锻温度高
有利于保持挤压坯料的挤压效应，能得到具有未再结晶组织和力学性能高的锻件。终锻
温度过低，容易产生大晶粒，使锻件的力学性能大大降低，合金的塑性和流动性急剧下
降，容易产生表面和内部裂纹。
（6）应变速率敏感
铝合金对变形速
