导读：

1)为什么我要去研究铝挤压？对于大多数工程师来说包括我自己，最熟悉注塑和冲压，而对铝或者铝挤压就知之甚少。但我们看到的一个趋势是，铝或者铝挤压在各行各业的应用越来越多，使用铝挤压可以起到一个意想不到的降本以及减重等作用。

2) 只有充分了解了铝挤压成型的工艺、模具、特点和应用等相关知识，我们才有能力去设计铝挤压件，才能确保铝挤压件的质量高、成本低，这是做好DFM最关键一点。

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铝挤压工艺的定义

铝挤压成型（或铝挤出成型）是对放在模具型腔（或挤压筒）内的铝坯料施加强大的压力，迫使铝坯料产生定向塑性变形，从挤压模具的模孔中挤出，从而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法。

铝挤压的原理类似于挤牙膏。

如图所示为铝合金汽车防撞梁及其挤压模具。铝锭在压力作用下，被分成几股金属流，经过分流孔进入焊合室，在焊合室汇集，在高温、高压、高真空的环境下又重新被焊合，最后通过模芯和模孔之间的间隙流出，从而形成符合尺寸及性能要求的管材或空心型材，如果需要弯曲就在后部设备增加弯曲工具。

铝挤压模具

对于产品结构设计工程师来说，尽管我们并不会去设计铝挤压模具，但是了解最基本的挤压模具结构、及其如何成型不同的挤压件轮廓形状的机理，这有助于在挤压件设计时通过优化的设计以降低模具成本和提高挤压件生产效率。

2.1 什么是挤压模？

挤压模具基本上是厚的圆形钢盘，包含一个或多个开口以形成所需的轮廓。它们通常由H-13模具钢制成，并经过热处理，以承受热铝通过模具时的压力和热量。

2.1 挤压模的分类

根据铝挤压件的截面形状，其对应的模具分为三类：实心模具、半空心模具和空心模具。其中，空心模具的结构最为复杂，易磨损断裂，成本也最高。

2.3 挤压模的寿命

铝挤压件设计时导致的热量积聚和压力不均匀（例如薄壁、不均匀壁厚和突出的特征）是挤压模具寿命的最大杀手。

有经验的挤出模具工程师可以设计模具来控制热量和不均匀的压力，并降低挤出速度以延长模具的寿命，但最终模具必须更换。

在设计铝挤压件之前，产品结构设计工程师应该了解哪些设计特征会最显地影响模具加工成本。在可能的情况下，改变铝挤压件断面的设计、设定恰当的公差以及选择合适的铝合金材料可以节省铝挤压模具的加工成本。

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铝挤压工艺的优点

1）持久耐用

铝的抗腐性、耐腐蚀性和耐候性是其最显著的优点之一。铝不需要额外处理就能自然生锈和耐腐蚀。这是由于在其表面存在一层薄的、自然形成的氧化铝保护膜。通过阳极氧化，其抗腐蚀变得更强。

例如，在室外环境中，可以进行25微米的阳极氧化，既增强了耐腐蚀性、有提高了表面光洁度。另外，铝不需要维护，在大多数情况下可以不用担心会腐蚀。

2）轻便结实

铝的重量比钢轻33%以上，同时保留了大部分强度。大多数铝合金的抗拉强度范围约为70-700兆帕，而密度比钢小三分之二。

产品设计工程师不用担心铝挤压零件的强度，在建筑行业和汽车行业一样等均可以作为结构件使用，是其他金属材料的最佳替代品。为了轻量化和减少能耗，汽车行业正在大幅使用铝合金。

3）导热性能好

铝的导热性能与铜极为相似，但重量却要轻得多。

铝是一种极好的导热体，铝挤压的轮廓设计可以最大化导热表面积和形成热通道。典型例子是电脑CPU散热器，铝用来CPU中带走热量。

4）外观时髦

挤压铝可以喷漆、电镀、抛光、以及阳极氧化，这给工程师提供了比其他材料更广泛的外观选择。

5）应用范围广

基本上任何断面形状均可以通过铝挤压成型，因此铝挤压的应用范围非常广，工程师可以设计不同的断面，以满足不同应用环境的要求。

6）容易二次加工

铝挤压件可以很容易地成型、切割、钻孔、加工、冲压、弯曲和焊接，以适应特定的目的。

7）模具加工周期短、费用低

铝挤压的模具简单，加工周期短、费用低。这是AEC关于铝挤压和其他工艺的对比，仅供参考。

8）吸收冲击和变形

在建筑中，铝挤压件可以抵抗天气和建筑运动造成的变形。在交通运输工具中，可以吸收冲击能量。铝挤压件在负载下保持强度和灵活性，并从冲击中回弹。

9）环保

铝是一种环保的材料、易于回收。

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铝挤压工艺的应用

铝是未来的金属，它不仅环保、重量轻、自然耐腐蚀、强度高，同时导热导电性能好。

铝协会AA和铝挤压机理会AEC报告称，铝挤压件在美国的使用已经连续第六年增长，现在占北美铝市场总量的近四分之一(22%)。

虽然建筑行业继续主导铝挤压的使用，但随着越来越多的工程师和设计师在使用铝挤压时了解到几乎无限的设计可能性，行业使用已经扩大。