擠壓課件(自學(xué)版)

1、 第一篇第一篇 擠壓擠壓 一、概述一、概述 1 簡介簡介 壓力加工：借助外力使金屬產(chǎn)生壓力加工：借助外力使金屬產(chǎn)生塑性變形塑性變形進(jìn)而形成各種進(jìn)而形成各種 尺寸、形狀和用途的零件和半成品。（不同于機(jī)加工）尺寸、形狀和用途的零件和半成品。（不同于機(jī)加工） 工業(yè)中廣泛使用的零件一般通過下列方法獲得：工業(yè)中廣泛使用的零件一般通過下列方法獲得： 鑄造鑄造，如軋機(jī)牌坊；，如軋機(jī)牌坊； 鑄造鑄造 機(jī)加工機(jī)加工，如軋輥；，如軋輥； 鑄造鑄造 壓力加工壓力加工，如鋼軌；，如鋼軌； 鑄造鑄造 壓力加工壓力加工 機(jī)加工機(jī)加工，如螺栓等。，如螺栓等。 重要用途的零件一般均需通過壓力加工。重要用途的零件一般均需通過壓

2、力加工。 壓力加工的主要方法有：壓力加工的主要方法有： 軋制；軋制；擠壓與拉拔擠壓與拉拔；鍛造與沖壓；鍛造與沖壓 主要產(chǎn)品有：主要產(chǎn)品有： 板、帶、條、箔；軋制板、帶、條、箔；軋制 管、棒、型、線管、棒、型、線；擠壓與拉拔；擠壓與拉拔 各種零件如車軸、飯盒、洗衣機(jī)筒等；鍛造與沖壓各種零件如車軸、飯盒、洗衣機(jī)筒等；鍛造與沖壓 1）擠壓與拉拔產(chǎn)品簡介）擠壓與拉拔產(chǎn)品簡介 A 管材管材 按截面形狀分：圓管、型管如方、六角形管等；按截面形狀分：圓管、型管如方、六角形管等； 按合金種類分：鋁管、銅管、鋼管等；按合金種類分：鋁管、銅管、鋼管等； 按生產(chǎn)方法分：擠制管、拉制管、焊管、鑄管、盤按生產(chǎn)方法分：擠

3、制管、拉制管、焊管、鑄管、盤 管、無縫管等；管、無縫管等； 按用途分：空調(diào)管、壓力表管、波導(dǎo)管、鍋爐管、按用途分：空調(diào)管、壓力表管、波導(dǎo)管、鍋爐管、 輸油管、冷凝管、天線管等；輸油管、冷凝管、天線管等； 按性能分：按性能分：M（退火態(tài)）、（退火態(tài)）、R（熱態(tài)）、（熱態(tài)）、Y（硬態(tài)）、（硬態(tài)）、 Y2（半硬態(tài)）、（半硬態(tài)）、C（淬火態(tài)）、（淬火態(tài)）、CZ（淬火自然時(shí)效態(tài)）、（淬火自然時(shí)效態(tài)）、 CS（淬火人工時(shí)效態(tài)）淬火人工時(shí)效態(tài)）等；等； 此外：翅片管、蚊香管等。此外：翅片管、蚊香管等。 B 棒、線材棒、線材 棒材：棒材：D6mm；分類與管材類似；大多是半成品，；分類與管材類似；大多是半成品，

4、 進(jìn)一步加工成各種零件，如彈簧，螺栓、螺母等；進(jìn)一步加工成各種零件，如彈簧，螺栓、螺母等； 線材：線材： D6mm；多以盤狀供貨，廣泛應(yīng)用于儀器儀；多以盤狀供貨，廣泛應(yīng)用于儀器儀 表、電子電力部門，如電線電纜等。表、電子電力部門，如電線電纜等。 C 型材型材 非圓截面材，又稱經(jīng)濟(jì)斷面材（可提高材料的利用非圓截面材，又稱經(jīng)濟(jì)斷面材（可提高材料的利用 率）；鋁、鋼型材較多；率）；鋁、鋼型材較多； 許多型材只能用壓力加工法生產(chǎn)，如許多型材只能用壓力加工法生產(chǎn)，如 鋼軌、變斷面型材鋼軌、變斷面型材 2）產(chǎn)品的生產(chǎn)方法）產(chǎn)品的生產(chǎn)方法 產(chǎn)品的生產(chǎn)一般可分兩步產(chǎn)品的生產(chǎn)一般可分兩步; ; 坯料制?。ㄩ_坯）

5、坯料制?。ㄩ_坯）：充分利用金屬在高溫時(shí)的塑性對：充分利用金屬在高溫時(shí)的塑性對 其進(jìn)行大變形量加工，如熱擠、熱軋、熱鍛。其進(jìn)行大變形量加工，如熱擠、熱軋、熱鍛。 制品的獲得制品的獲得：進(jìn)行目的在于控制形狀、尺寸精度、提：進(jìn)行目的在于控制形狀、尺寸精度、提 高綜合性能的各種冷加工，如冷軋、拉拔、沖壓。高綜合性能的各種冷加工，如冷軋、拉拔、沖壓。 目前研究：近終形成形技術(shù)、短流程生產(chǎn)技術(shù)目前研究：近終形成形技術(shù)、短流程生產(chǎn)技術(shù) A 管材管材 管管 材材 無縫管無縫管 有有 縫縫 管管 擠壓擠壓 斜軋穿孔斜軋穿孔 鑄造鑄造 軋軋 制制 帶帶 彎形彎形焊接焊接 拉拔拉拔 軋管軋管拉拔拉拔 成成 品品 擠

6、壓擠壓：生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品質(zhì)量好，適用于品種、規(guī)格多、：生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品質(zhì)量好，適用于品種、規(guī)格多、 產(chǎn)量?。óa(chǎn)量小（有色金屬有色金屬）的場合，但成本高、成品率低；）的場合，但成本高、成品率低； 斜軋穿孔斜軋穿孔：生產(chǎn)率、成品率高；成本低；但制品形狀尺：生產(chǎn)率、成品率高；成本低；但制品形狀尺 寸精度差；尺寸規(guī)格受限制；多用于產(chǎn)量大的鋼坯生產(chǎn)，寸精度差；尺寸規(guī)格受限制；多用于產(chǎn)量大的鋼坯生產(chǎn)， 有色金屬廠基本沒有；有色金屬廠基本沒有； 鑄造鑄造：產(chǎn)品的尺寸規(guī)格少、質(zhì)量差、性能低；主要用于：產(chǎn)品的尺寸規(guī)格少、質(zhì)量差、性能低；主要用于 生產(chǎn)大尺寸、性能要求不高的產(chǎn)品如下水管；生產(chǎn)大尺寸、性能要求不高的產(chǎn)品

7、如下水管； 軋管軋管：道次變形量大，幾何損失少，適于難變形合金，：道次變形量大，幾何損失少，適于難變形合金， 能縮短工藝流程，也是提供長管坯的主要方法（使盤管生能縮短工藝流程，也是提供長管坯的主要方法（使盤管生 產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)），但形狀、尺寸精度差；產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)），但形狀、尺寸精度差； 拉拔拉拔：是獲得精確尺寸、優(yōu)質(zhì)表面和性能的主要方法；：是獲得精確尺寸、優(yōu)質(zhì)表面和性能的主要方法； 焊管焊管：效率高、成本低，但性能、質(zhì)量差。：效率高、成本低，但性能、質(zhì)量差。 先進(jìn)工藝先進(jìn)工藝：擠壓：擠壓 軋管軋管 （圓盤）拉拔（圓盤）拉拔 聯(lián)合拉拔聯(lián)合拉拔 水平連鑄管坯水平連鑄管坯 行星軋制行星軋制 拉拔拉拔 B

8、棒、型、線材棒、型、線材 棒、型、線棒、型、線 擠壓擠壓 連鑄連軋連鑄連軋 型軋型軋 拉拔拉拔 成品成品 擠壓擠壓：適用于多品種、多規(guī)格、復(fù)雜斷面；：適用于多品種、多規(guī)格、復(fù)雜斷面； 連鑄連軋連鑄連軋：生產(chǎn)率、成品率高、能耗低（利用余熱直：生產(chǎn)率、成品率高、能耗低（利用余熱直 接軋制）；但品種、規(guī)格單一；接軋制）；但品種、規(guī)格單一； 型軋型軋：適于單一品種、大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。：適于單一品種、大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。 發(fā)展方向：發(fā)展方向： 中小棒材：擠壓（軋制）圓盤坯料后聯(lián)合拉拔出成品；中小棒材：擠壓（軋制）圓盤坯料后聯(lián)合拉拔出成品； 線材：多模、高速方向發(fā)展。線材：多模、高速方向發(fā)展。 2 基本概念

9、基本概念 擠壓擠壓：對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的坯料一端施以壓力，使：對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的坯料一端施以壓力，使 之從特定的空隙（?？祝┲辛鞒龆尚偷乃苄约庸し椒?。之從特定的空隙（模孔）中流出而成型的塑性加工方法。 P） 軸軸筒筒 墊片墊片坯料坯料 制品制品 模模模座模座 鎖鎖 鍵鍵 欲完成擠壓需有：欲完成擠壓需有： 1）產(chǎn)生動(dòng)力的裝置：）產(chǎn)生動(dòng)力的裝置： 擠壓機(jī)擠壓機(jī) 2）傳遞動(dòng)力、容納）傳遞動(dòng)力、容納 坯料控制制品尺寸和坯料控制制品尺寸和 形狀的工具：形狀的工具： 軸、筒、模、穿孔針、軸、筒、模、穿孔針、 墊片、模座、鎖鍵墊片、模座、鎖鍵 穿孔針穿孔針 過程過程：清理筒、裝模、落鎖鍵、送錠、

10、放墊片、擠壓、：清理筒、裝模、落鎖鍵、送錠、放墊片、擠壓、 抬鎖鍵、切壓余、冷卻（潤滑）工具、重復(fù)下一次。抬鎖鍵、切壓余、冷卻（潤滑）工具、重復(fù)下一次。 1）正向擠壓）正向擠壓 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1）存在較大的外摩擦（高溫、）存在較大的外摩擦（高溫、 高壓），導(dǎo)致能耗大、變形高壓），導(dǎo)致能耗大、變形 不均勻（組織性能不均）不均勻（組織性能不均）, ,制制 品表面質(zhì)量好；品表面質(zhì)量好； 2）操作方便、適用范圍廣，）操作方便、適用范圍廣， 是目前最廣泛應(yīng)用的方法。是目前最廣泛應(yīng)用的方法。 3 基本方法基本方法 根據(jù)變形溫度分：根據(jù)變形溫度分：熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓；熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓； 根據(jù)變形特

11、征分：根據(jù)變形特征分：正（向）擠壓、反（向）擠壓、連續(xù)正（向）擠壓、反（向）擠壓、連續(xù) 方法有很多，但最基本的方法有以下兩種：方法有很多，但最基本的方法有以下兩種： 擠壓等。擠壓等。 制品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相同。制品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相同。 2）反向擠壓）反向擠壓 制品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相反。制品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相反。 ） 固定固定 ） 空空 心心 錠錠 特點(diǎn)特點(diǎn)： 1）變形局限在模孔附近，大部分坯料與擠壓筒間）變形局限在模孔附近，大部分坯料與擠壓筒間 沒有相對運(yùn)動(dòng)，因此外摩擦小，能耗低、變形均勻沒有相對運(yùn)動(dòng)，因此外摩擦小，能耗低、變形均勻 （組織性能

12、均勻）；（組織性能均勻）； 2）操作不方便、制品的尺寸范圍?。唬┎僮鞑环奖?、制品的尺寸范圍小； 3）制品表面質(zhì)量差。）制品表面質(zhì)量差。 此外還有：臥式擠壓、立式擠壓等。此外還有：臥式擠壓、立式擠壓等。 注注： 1）冷、熱變形應(yīng)以合金的）冷、熱變形應(yīng)以合金的再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度界定，如界定，如Sn、 Pb在室溫變形也無硬化，屬熱變形；在室溫變形也無硬化，屬熱變形； 2）冷、熱擠壓是擠壓的兩大分支，冶金工業(yè)中主）冷、熱擠壓是擠壓的兩大分支，冶金工業(yè)中主 要應(yīng)用熱擠壓，常稱擠壓；機(jī)械工業(yè)主要應(yīng)用冷擠壓。要應(yīng)用熱擠壓，常稱擠壓；機(jī)械工業(yè)主要應(yīng)用冷擠壓。 4 基本特點(diǎn)基本特點(diǎn) 1）優(yōu)點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn) A 可最大

13、限度提高材料的變形能力可最大限度提高材料的變形能力，因此，因此 可加工脆性材料；一次可進(jìn)行大變形可加工脆性材料；一次可進(jìn)行大變形 B 可提高材料的焊合性，因此可提高材料的焊合性，因此 可生產(chǎn)復(fù)合材料；粉末擠壓；舌模擠壓可生產(chǎn)復(fù)合材料；粉末擠壓；舌模擠壓 C 材料與工具的密合性高，因此材料與工具的密合性高，因此 可生產(chǎn)復(fù)雜斷面制品；選擇坯料自由度大可生產(chǎn)復(fù)雜斷面制品；選擇坯料自由度大 D 生產(chǎn)靈活（只需更換筒、模即可生產(chǎn)不同生產(chǎn)靈活（只需更換筒、模即可生產(chǎn)不同 的制品），制品性能高。的制品），制品性能高。 2）缺點(diǎn)）缺點(diǎn) A 工具消耗大，產(chǎn)品成本高工具消耗大，產(chǎn)品成本高 工作條件：高溫、高壓、高

14、摩擦，工具消耗大，原工作條件：高溫、高壓、高摩擦，工具消耗大，原 料成本高，占制品成本料成本高，占制品成本35以上以上 B 生產(chǎn)率低生產(chǎn)率低 擠壓速度低、輔助工序多擠壓速度低、輔助工序多 C 成品率低成品率低 固有的幾何損失多（壓余、實(shí)心頭、切頭尾），固有的幾何損失多（壓余、實(shí)心頭、切頭尾）， 不能通過增大錠重來減少不能通過增大錠重來減少 D 制品組織性能不均勻。制品組織性能不均勻。 二、擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的規(guī)律二、擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的規(guī)律 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律，即筒內(nèi)各部分金屬體積的擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律，即筒內(nèi)各部分金屬體積的 相互轉(zhuǎn)移規(guī)律對制品的組織、性能、表面質(zhì)量以及工相互轉(zhuǎn)移規(guī)律對制品的組織、

15、性能、表面質(zhì)量以及工 具設(shè)計(jì)有重要影響。因此研究擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律具設(shè)計(jì)有重要影響。因此研究擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律 以及影響因素，可改善擠壓過程、提高制品的性能和以及影響因素，可改善擠壓過程、提高制品的性能和 質(zhì)量。質(zhì)量。 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律十分復(fù)雜，且隨擠壓方法以擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律十分復(fù)雜，且隨擠壓方法以 及工藝條件的變化而變化，現(xiàn)以生產(chǎn)中廣泛使用的簡及工藝條件的變化而變化，現(xiàn)以生產(chǎn)中廣泛使用的簡 單擠壓（單孔模正擠圓棒）過程為例進(jìn)行分析。單擠壓（單孔模正擠圓棒）過程為例進(jìn)行分析。 1、簡單擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的規(guī)律、簡單擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的規(guī)律 按流動(dòng)特性和擠壓力的變化規(guī)律，可將擠壓過程分為：按

16、流動(dòng)特性和擠壓力的變化規(guī)律，可將擠壓過程分為： 填充擠壓階段填充擠壓階段：金屬在擠壓桿（力）的作用下首先充滿：金屬在擠壓桿（力）的作用下首先充滿 擠壓筒和?？祝ń饘僦饕獜较蛄鲃?dòng)），擠壓力急劇升高；擠壓筒和模孔（金屬主要徑向流動(dòng)），擠壓力急劇升高； 基本擠壓階段基本擠壓階段：又稱層：又稱層 流擠壓階段，金屬不發(fā)生流擠壓階段，金屬不發(fā)生 紊亂流動(dòng)，即錠外（內(nèi)）紊亂流動(dòng)，即錠外（內(nèi)） 層金屬出模后仍在外（內(nèi)）層金屬出模后仍在外（內(nèi)） 層，擠壓力穩(wěn)中有降；層，擠壓力穩(wěn)中有降； 終了擠壓階段終了擠壓階段：又稱紊：又稱紊 流擠壓階段，金屬發(fā)生紊流擠壓階段，金屬發(fā)生紊 亂流動(dòng)，即外層進(jìn)入內(nèi)層，亂流動(dòng)，即外層

17、進(jìn)入內(nèi)層， 擠壓力上升。擠壓力上升。 擠壓桿行程擠壓桿行程 擠擠 壓壓 力力 填充階段填充階段 基本階段基本階段 終了階段終了階段 1）填充擠壓階段）填充擠壓階段 P 擠壓時(shí)，為便于將錠坯擠壓時(shí)，為便于將錠坯 放入筒中，放入筒中，常使錠坯的外常使錠坯的外 徑小于筒內(nèi)徑徑小于筒內(nèi)徑115mm， 因此在擠壓力的作用下，因此在擠壓力的作用下， 錠坯首先徑向流動(dòng)充滿擠錠坯首先徑向流動(dòng)充滿擠 壓筒，同時(shí)有少量金屬流壓筒，同時(shí)有少量金屬流 入?？?。入模孔。桿、墊片、錠坯桿、墊片、錠坯 開始接觸到錠坯充滿擠壓開始接觸到錠坯充滿擠壓 筒的階段稱為填充擠壓階筒的階段稱為填充擠壓階 段段。 A 必要性必要性 a

18、操作要求；操作要求； b 實(shí)心錠擠管，否則穿孔針彎曲導(dǎo)致實(shí)心錠擠管，否則穿孔針彎曲導(dǎo)致 管材偏心管材偏心 ； c 制品要求橫向性能，如航空用型材必須制品要求橫向性能，如航空用型材必須 有一定的鐓粗變形（有一定的鐓粗變形（2530） 、 ，且均可看成是主應(yīng)且均可看成是主應(yīng) 力，但由于擠壓?？椎拇嬖?，力，但由于擠壓模孔的存在， 導(dǎo)致導(dǎo)致 分布不均勻，體現(xiàn)在：分布不均勻，體現(xiàn)在： 徑向上徑向上：中心小，兩邊大，差：中心小，兩邊大，差 異由前向后逐漸減小。異由前向后逐漸減小。 軸向上軸向上： 對著模孔部分：由前向后增大對著?？撞糠郑河汕跋蚝笤龃?對著模壁部分：由前向后減小對著模壁部分：由前向后減小 B

19、 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 T NN P T T T 作用于坯料上的作用于坯料上的外力外力： 擠擠 壓力壓力 P ； 模端面反力模端面反力 N ；摩；摩 擦力擦力 T 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)類似于自由體鐓粗，類似于自由體鐓粗， 為為三向壓應(yīng)力三向壓應(yīng)力，即，即 、 L r L C 變形（應(yīng)變）分析變形（應(yīng)變）分析 應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)變狀態(tài)：一向壓縮（軸向）、二向延伸（徑向、周向）：一向壓縮（軸向）、二向延伸（徑向、周向） 變形過程變形過程：開始出鼓形，：開始出鼓形， 斷面首先充滿擠壓筒；繼續(xù)加斷面首先充滿擠壓筒；繼續(xù)加 力，力， 斷面充滿擠壓筒；最后，斷面充滿擠壓筒；最后， 斷面充滿擠斷面充滿擠 壓筒。壓筒。 PP

20、P D 坯料端面變形分析坯料端面變形分析 P N N 填充擠壓時(shí)，部分金填充擠壓時(shí)，部分金 屬會(huì)流入?？?，但此部屬會(huì)流入?？?，但此部 分金屬并不是發(fā)生塑性分金屬并不是發(fā)生塑性 變形后流入模孔的，而變形后流入?？椎?，而 是被剪出的，其是被剪出的，其組織是組織是 鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織，必須切下，必須切下 （棒材頭）。（棒材頭）。 原因原因：軸向應(yīng)力：軸向應(yīng)力 在徑向上的分布是不均勻的，且在徑向上的分布是不均勻的，且 在?？字車畲螅@種應(yīng)力突變會(huì)產(chǎn)生很大的切應(yīng)力，在?？字車畲螅@種應(yīng)力突變會(huì)產(chǎn)生很大的切應(yīng)力， 當(dāng)此切應(yīng)力達(dá)到材料的剪切極限時(shí)，對著?？撞糠值慕甬?dāng)此切應(yīng)力達(dá)到材料的剪切極限時(shí)，對著?？撞?/p>

21、分的金 屬便沿?？妆患舫觥俦阊啬？妆患舫?。 L L E 填充階段填充階段應(yīng)注意的問題應(yīng)注意的問題 a 盡量減小變形量（錠坯與擠壓筒的間隙），否則易盡量減小變形量（錠坯與擠壓筒的間隙），否則易 造成：制品性能不均勻；棒材頭大，即切頭大；低塑性造成：制品性能不均勻；棒材頭大，即切頭大；低塑性 材料易出現(xiàn)表面裂紋。此階段的變形量用材料易出現(xiàn)表面裂紋。此階段的變形量用填充擠壓系數(shù)填充擠壓系數(shù) 表征，定義填充擠壓系數(shù)為：表征，定義填充擠壓系數(shù)為： 錠筒 FFkt一般一般 10. 105. 1 t k b 錠坯的長度與直徑比小于錠坯的長度與直徑比小于34，即，即L/D L 在在 區(qū)有：區(qū)有： r L 軸

22、向應(yīng)力分布規(guī)律軸向應(yīng)力分布規(guī)律： 軸向上：由前向后逐漸增大；軸向上：由前向后逐漸增大； 徑向上：由中心向邊部逐漸增大。徑向上：由中心向邊部逐漸增大。 L C 變形變形（應(yīng)變）分析（應(yīng)變）分析 應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)變狀態(tài)：二向壓縮（徑向、周向）、一向延伸（軸向）：二向壓縮（徑向、周向）、一向延伸（軸向） 變形規(guī)律（應(yīng)變分布）變形規(guī)律（應(yīng)變分布）：可由此階段坐標(biāo)網(wǎng)格變化分析。：可由此階段坐標(biāo)網(wǎng)格變化分析。 n l 1n l n l 1n l n n 1n 1n a 縱縱向網(wǎng)格在進(jìn)、出?？装l(fā)生方向相反的兩次彎曲，向網(wǎng)格在進(jìn)、出模孔發(fā)生方向相反的兩次彎曲， 彎曲程度由內(nèi)向外逐漸增大，說明變形是不均勻的。彎曲程度

23、由內(nèi)向外逐漸增大，說明變形是不均勻的。 分別連接兩次彎曲的彎折點(diǎn)可得兩個(gè)曲面，一般將此分別連接兩次彎曲的彎折點(diǎn)可得兩個(gè)曲面，一般將此 兩曲面與?？族F面或死區(qū)界面所圍成的區(qū)域叫變形區(qū)兩曲面與模孔錐面或死區(qū)界面所圍成的區(qū)域叫變形區(qū) 壓縮錐，或簡稱壓縮錐，或簡稱變形區(qū)變形區(qū)。 n l 1n l n l 1n l n n 1n 1n b 在在變形區(qū)中，橫向網(wǎng)格的中心朝前，且越接近?？鬃冃螀^(qū)中，橫向網(wǎng)格的中心朝前，且越接近?？?彎曲越大，說明彎曲越大，說明中心質(zhì)點(diǎn)的流速大于外層質(zhì)點(diǎn)的流速中心質(zhì)點(diǎn)的流速大于外層質(zhì)點(diǎn)的流速， 且差異越接近?？自酱?。這是因?yàn)椋呵也町愒浇咏？自酱蟆＿@是因?yàn)椋?外摩擦影響：外層

24、大，中心??；外摩擦影響：外層大，中心??； 斷面溫度分布：一般外層低，中心高；斷面溫度分布：一般外層低，中心高； 模孔的存在使中心質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力小于外層質(zhì)點(diǎn)。?？椎拇嬖谑怪行馁|(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力小于外層質(zhì)點(diǎn)。 n l 1n l n l 1n l n n 1n 1n c 制制品的網(wǎng)格也有畸變，表現(xiàn)在：品的網(wǎng)格也有畸變，表現(xiàn)在： 橫向線的彎曲程度以及彎曲頂點(diǎn)的間距由前向后逐橫向線的彎曲程度以及彎曲頂點(diǎn)的間距由前向后逐 漸增大，說明漸增大，說明變形變形（延伸變形和剪切變形）（延伸變形和剪切變形）由前向后逐由前向后逐 漸增大漸增大。 中心網(wǎng)格變成近似矩形，外層網(wǎng)格變成平行四邊形，中心網(wǎng)格變成近似矩形，外層網(wǎng)格

25、變成平行四邊形， 說明外層質(zhì)點(diǎn)不僅承受了縱向延伸，還承受了附加的剪說明外層質(zhì)點(diǎn)不僅承受了縱向延伸，還承受了附加的剪 切變形，且切變形，且剪切變形由中心向外層逐漸增大剪切變形由中心向外層逐漸增大。 變形規(guī)律總結(jié)變形規(guī)律總結(jié)： 徑向上：外層大，中心?。粡较蛏希和鈱哟?，中心??； 軸向上：后端大，前端??；軸向上：后端大，前端?。?變形差異：由前向后逐漸增加；變形差異：由前向后逐漸增加； 流動(dòng)速度：中心大，外層??；流動(dòng)速度：中心大，外層小； 總體看流動(dòng)平穩(wěn)（層流）。總體看流動(dòng)平穩(wěn)（層流）。 變變 形形 前前后后 外層外層 中心中心 D 擠擠壓筒內(nèi)金屬分區(qū)壓筒內(nèi)金屬分區(qū) 死區(qū)（前端難變形區(qū)）死區(qū)（前端難變

26、形區(qū)） 變形區(qū)變形區(qū) 后后 端端 難難 變變 形形 區(qū)區(qū)劇烈滑移區(qū)劇烈滑移區(qū) 前端難變形區(qū)前端難變形區(qū) 又稱又稱死區(qū)死區(qū)，位于筒、模交界處的環(huán)，位于筒、模交界處的環(huán) 形區(qū)域，是由于筒、模的摩擦和冷卻，使此部分金屬不形區(qū)域，是由于筒、模的摩擦和冷卻，使此部分金屬不 易變形形成的。易變形形成的。死區(qū)在基本擠壓階段基本不參與流動(dòng)死區(qū)在基本擠壓階段基本不參與流動(dòng)。 死區(qū)死區(qū)的頂部能阻礙錠坯的表面缺陷進(jìn)入變形區(qū)而流入的頂部能阻礙錠坯的表面缺陷進(jìn)入變形區(qū)而流入 制品，因此制品，因此能提高制品的表面質(zhì)量能提高制品的表面質(zhì)量。 影響死區(qū)大小的因素：模角、摩擦、擠壓溫度等，隨影響死區(qū)大小的因素：模角、摩擦、擠壓

27、溫度等，隨 這些參數(shù)的增大，死區(qū)增大，如平模擠壓時(shí)死區(qū)大。這些參數(shù)的增大，死區(qū)增大，如平模擠壓時(shí)死區(qū)大。 后端難變形區(qū)后端難變形區(qū) 位于墊片端面附近，是由于筒、墊位于墊片端面附近，是由于筒、墊 片的摩擦和冷卻，使此部分金屬不易變形形成的，在基片的摩擦和冷卻，使此部分金屬不易變形形成的，在基 本擠壓末期，此區(qū)域逐漸變成一小楔形區(qū)。本擠壓末期，此區(qū)域逐漸變成一小楔形區(qū)。 在變形區(qū)中，有一個(gè)在變形區(qū)中，有一個(gè)劇烈滑移區(qū)劇烈滑移區(qū)，處于死區(qū)和快速，處于死區(qū)和快速 流動(dòng)區(qū)之間。變形越不均勻，此區(qū)越大，因此隨擠壓過流動(dòng)區(qū)之間。變形越不均勻，此區(qū)越大，因此隨擠壓過 程的進(jìn)行，此區(qū)不斷擴(kuò)大。程的進(jìn)行，此區(qū)不斷

28、擴(kuò)大。 劇烈滑移會(huì)導(dǎo)致晶粒過渡破碎，易導(dǎo)致制品表面出現(xiàn)劇烈滑移會(huì)導(dǎo)致晶粒過渡破碎，易導(dǎo)致制品表面出現(xiàn) 微裂紋和組織粗大（粗晶環(huán)），導(dǎo)致制品性能下降。微裂紋和組織粗大（粗晶環(huán)），導(dǎo)致制品性能下降。 死區(qū)（前端難變形區(qū)）死區(qū)（前端難變形區(qū)） 變形區(qū)變形區(qū) 后后 端端 難難 變變 形形 區(qū)區(qū)劇烈滑移區(qū)劇烈滑移區(qū) 3）終）終了擠壓階段：了擠壓階段： 筒內(nèi)錠坯長度減小到接近變形區(qū)高度時(shí)的流動(dòng)階段。筒內(nèi)錠坯長度減小到接近變形區(qū)高度時(shí)的流動(dòng)階段。 n l 1n l n l 1n l n n 1n 1n 主要特征主要特征： A 擠擠壓力升高；（死區(qū)參與流動(dòng)、溫度低）壓力升高；（死區(qū)參與流動(dòng)、溫度低） B 金金

29、屬徑向流速增加，金屬回流（紊流）（維持體屬徑向流速增加，金屬回流（紊流）（維持體 積不變規(guī)律）。積不變規(guī)律）。 實(shí)際生產(chǎn)中，在此階段停止擠壓（留壓余）實(shí)際生產(chǎn)中，在此階段停止擠壓（留壓余）。 2、正擠管材時(shí)金屬流動(dòng)的特點(diǎn)、正擠管材時(shí)金屬流動(dòng)的特點(diǎn) 1） 金屬流動(dòng)比擠壓棒材時(shí)均勻。主要是由于穿孔金屬流動(dòng)比擠壓棒材時(shí)均勻。主要是由于穿孔 針的摩擦和針的摩擦和冷卻，使內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力增大；冷卻，使內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力增大； 2） 穿孔穿孔時(shí)強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦易導(dǎo)致制品內(nèi)表面出現(xiàn)裂時(shí)強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦易導(dǎo)致制品內(nèi)表面出現(xiàn)裂 紋，因此一般潤滑穿孔針。紋，因此一般潤滑穿孔針。 P） 軸軸筒筒墊片墊片 坯料坯料 制品制

30、品 模模 模座模座 穿孔針穿孔針 3、反、反擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的特點(diǎn)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的特點(diǎn) 1） 變變形區(qū)小且集中在?？赘浇?，金屬流動(dòng)均勻；形區(qū)小且集中在模孔附近，金屬流動(dòng)均勻； 2） 死死區(qū)小，制品表面質(zhì)量差；區(qū)小，制品表面質(zhì)量差； 3） 擠擠壓力小且在基本擠壓階段不變。壓力小且在基本擠壓階段不變。 擠壓桿行程擠壓桿行程 擠擠 壓壓 力力 填充階段填充階段 基本階段基本階段 終終 了了 階階 段段 正擠正擠 反擠反擠 ） 4、影、影響擠壓時(shí)金屬流動(dòng)規(guī)律的因素響擠壓時(shí)金屬流動(dòng)規(guī)律的因素 1） 摩摩擦與潤滑擦與潤滑 擠壓時(shí)的摩擦有：筒、模、墊片擠壓時(shí)的摩擦有：筒、模、墊片 穿孔針與坯料間的摩擦，一般主

31、要指筒、坯料間的摩穿孔針與坯料間的摩擦，一般主要指筒、坯料間的摩 擦。擦。潤滑潤滑時(shí)摩擦力小，金屬時(shí)摩擦力小，金屬流動(dòng)均勻流動(dòng)均勻； 2） 金金屬強(qiáng)度屬強(qiáng)度 強(qiáng)度高流動(dòng)均勻強(qiáng)度高流動(dòng)均勻。（強(qiáng)度高，摩擦。（強(qiáng)度高，摩擦 ??；變形熱大，溫度分布均勻）；小；變形熱大，溫度分布均勻）； 3） 溫溫度度 有坯料溫度和工具預(yù)熱溫度。有坯料溫度和工具預(yù)熱溫度。 坯料溫度高，流動(dòng)不均勻坯料溫度高，流動(dòng)不均勻。（溫度高，強(qiáng)度低，變。（溫度高，強(qiáng)度低，變 形不均勻；溫度高，出爐后冷卻使錠溫度梯度大，變形不均勻；溫度高，出爐后冷卻使錠溫度梯度大，變 形不均勻；一般溫度高導(dǎo)熱性能下降，錠溫度梯度大，形不均勻；一般溫

32、度高導(dǎo)熱性能下降，錠溫度梯度大， 變形不均勻）；變形不均勻）； 工具預(yù)熱溫度高，流動(dòng)均勻工具預(yù)熱溫度高，流動(dòng)均勻。（使錠溫度分布均勻）。（使錠溫度分布均勻） 模模主要有平模（主要有平模（ ）和）和 錐模（錐模（ 8590時(shí)，變形均勻，性能均勻；時(shí)，變形均勻，性能均勻； 當(dāng)變形程度當(dāng)變形程度6時(shí)，變形較均勻，但性能低。時(shí)，變形較均勻，但性能低。 三、擠制品的組織、性能和主要缺陷三、擠制品的組織、性能和主要缺陷 1、擠、擠制品的組織制品的組織 1） 擠擠制品組織的不均勻性制品組織的不均勻性 A 特征特征 一一般情況，前端、中心晶粒粗大，后端、邊般情況，前端、中心晶粒粗大，后端、邊 部晶粒細(xì)小。部晶

33、粒細(xì)小。 頭部頭部 中心中心 尾部尾部 B 原因原因 a 變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)決定的決定的 擠壓時(shí)變形的分布規(guī)律是前端、擠壓時(shí)變形的分布規(guī)律是前端、 中心變形小，后端、外層變形大，導(dǎo)致晶粒的破碎程度中心變形小，后端、外層變形大，導(dǎo)致晶粒的破碎程度 由前向后、由里向外逐漸增大；由前向后、由里向外逐漸增大； b 溫度分布規(guī)律溫度分布規(guī)律決定的決定的 坯料的溫度分布規(guī)律一般坯料的溫度分布規(guī)律一般 是前端、中心高，后端、外層低，即前端、中心在高溫是前端、中心高，后端、外層低，即前端、中心在高溫 下變形，而后端、外層在低溫下變形；下變形，而后端、外層在低溫下變形； 注：擠壓軟鋁合金時(shí)，坯料、筒間溫差不大，熱

34、量不注：擠壓軟鋁合金時(shí)，坯料、筒間溫差不大，熱量不 易散失，溫度分布易散失，溫度分布 規(guī)律與上述相反。規(guī)律與上述相反。 c 合金在相變溫度下變形，會(huì)引起組織不均。如合金在相變溫度下變形，會(huì)引起組織不均。如 HPb591，在，在720以上為均勻的以上為均勻的 相，若在擠壓過程相，若在擠壓過程 中溫度低于中溫度低于720，則會(huì)析出，則會(huì)析出 相，導(dǎo)致組織不均相，導(dǎo)致組織不均。 2） 擠制擠制品的層狀組織品的層狀組織 A 特征特征 斷口呈現(xiàn)出與木質(zhì)斷口呈現(xiàn)出與木質(zhì) 折斷后相似的形貌，分層的斷口折斷后相似的形貌，分層的斷口 凸凹不平并帶有裂紋；分層面近凸凹不平并帶有裂紋；分層面近 似平行于軸線；一般出

35、現(xiàn)在前端。似平行于軸線；一般出現(xiàn)在前端。 B 原因原因 a 根根本原因是坯料中存在有本原因是坯料中存在有 大量的氣孔、縮孔或在晶界上分大量的氣孔、縮孔或在晶界上分 布有未溶解的第二相或雜質(zhì)等，在擠壓時(shí)被拉長，從而布有未溶解的第二相或雜質(zhì)等，在擠壓時(shí)被拉長，從而 出現(xiàn)層狀組織；出現(xiàn)層狀組織； b 與變形特點(diǎn)有關(guān)與變形特點(diǎn)有關(guān) 擠壓初期流動(dòng)平穩(wěn)，形成的雜質(zhì)擠壓初期流動(dòng)平穩(wěn)，形成的雜質(zhì) 膜不易膜不易破壞，后期變形逐漸紊亂，雜質(zhì)膜破壞，層狀組破壞，后期變形逐漸紊亂，雜質(zhì)膜破壞，層狀組 織不明顯?？棽幻黠@。 c 與鑄造條件有關(guān)與鑄造條件有關(guān) 冷卻速度大，柱狀晶明顯，缺陷、冷卻速度大，柱狀晶明顯，缺陷、

36、夾雜物易集中分布，層狀組織明顯；反之不明顯。夾雜物易集中分布，層狀組織明顯；反之不明顯。 d 與合金成分有關(guān)與合金成分有關(guān) 出現(xiàn)層狀組織的合金不多，在銅出現(xiàn)層狀組織的合金不多，在銅 合金中主要是含合金中主要是含Al的青銅的青銅QAl10-3-1.5和和QAl10-4-4以及以及 含含Pb的黃銅的黃銅HPb59-1；鋁合金中主要是；鋁合金中主要是LD2和和LD4，而，而 LY11、LY12、LC4中較少、主要是由于這些合金中易出中較少、主要是由于這些合金中易出 現(xiàn)氧化物夾雜。現(xiàn)氧化物夾雜。 C 對性能的影響對性能的影響 對縱向性能影響不大，使橫向性能對縱向性能影響不大，使橫向性能 顯著下降。有層

37、狀組織的襯套，承受的內(nèi)壓降低顯著下降。有層狀組織的襯套，承受的內(nèi)壓降低30。 D 防止措施防止措施 a 主要從鑄錠著手，如降低冷卻強(qiáng)度以縮小柱狀晶區(qū)，主要從鑄錠著手，如降低冷卻強(qiáng)度以縮小柱狀晶區(qū)， 分散雜質(zhì)；分散雜質(zhì)； b 增大變形程增大變形程度，以增加紊流區(qū)，進(jìn)而破壞雜質(zhì)膜。度，以增加紊流區(qū)，進(jìn)而破壞雜質(zhì)膜。 3） 擠制品的粗晶組織擠制品的粗晶組織 某些合金某些合金在擠壓時(shí)或在隨后的熱處理時(shí)，會(huì)形成異常在擠壓時(shí)或在隨后的熱處理時(shí)，會(huì)形成異常 粗大的晶粒組織，這種組織稱為粗晶?；虼志ЫM織。粗大的晶粒組織，這種組織稱為粗晶?；虼志ЫM織。 易出現(xiàn)粗晶組織的主要是某些鋁合金，如易出現(xiàn)粗晶組織的主要是

38、某些鋁合金，如純鋁純鋁、軟鋁軟鋁 在擠壓后即出現(xiàn)；而在擠壓后即出現(xiàn)；而鍛鋁鍛鋁、硬鋁硬鋁在擠壓后的淬火時(shí)出現(xiàn)。在擠壓后的淬火時(shí)出現(xiàn)。 A 分布規(guī)分布規(guī)律律 由前端外層向后端外層逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重由前端外層向后端外層逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重 時(shí)可擴(kuò)展至整個(gè)斷面，象帶錐度的圓管，又稱時(shí)可擴(kuò)展至整個(gè)斷面，象帶錐度的圓管，又稱粗晶環(huán)粗晶環(huán)。 鑄造組織鑄造組織 細(xì)晶組織細(xì)晶組織 粗晶組織粗晶組織 死區(qū)死區(qū) 粗晶組織粗晶組織 細(xì)晶組織細(xì)晶組織 B 形成機(jī)理形成機(jī)理 出現(xiàn)粗晶組織的根本原因是在擠壓時(shí)或出現(xiàn)粗晶組織的根本原因是在擠壓時(shí)或 在擠壓后的淬火時(shí)發(fā)生了在擠壓后的淬火時(shí)發(fā)生了集聚再結(jié)晶集聚再結(jié)晶，因此凡是能降低，因此

39、凡是能降低 再結(jié)晶溫度、促進(jìn)再結(jié)晶過程的因素均易導(dǎo)致粗晶環(huán)。再結(jié)晶溫度、促進(jìn)再結(jié)晶過程的因素均易導(dǎo)致粗晶環(huán)。 a 與與變形特點(diǎn)有關(guān)變形特點(diǎn)有關(guān) 擠壓時(shí)擠壓時(shí) 中心、前端變形小中心、前端變形小 外層、后端變形大外層、后端變形大 高高中中心心、前前端端再再結(jié)結(jié)晶晶溫溫度度 低低外外層層、后后端端再再結(jié)結(jié)晶晶溫溫度度 對于純鋁、軟鋁合金而言，擠壓速度快，變形熱大，對于純鋁、軟鋁合金而言，擠壓速度快，變形熱大， 制品出模后溫度應(yīng)較高，因此外層、后端優(yōu)先發(fā)生再制品出模后溫度應(yīng)較高，因此外層、后端優(yōu)先發(fā)生再 結(jié)晶和集聚再結(jié)晶，形成粗晶組織。結(jié)晶和集聚再結(jié)晶，形成粗晶組織。 b 與合金成分有關(guān)與合金成分有關(guān)

40、 易出現(xiàn)粗晶環(huán)的合金中均含有易出現(xiàn)粗晶環(huán)的合金中均含有Mn、Cr等過渡族元素，等過渡族元素， 這些元素的特點(diǎn)是：溶入基體中能提高再結(jié)晶溫度，以這些元素的特點(diǎn)是：溶入基體中能提高再結(jié)晶溫度，以 第二相如第二相如MnAl6、CrAl7在在晶界析出時(shí)能阻礙晶粒長大。晶界析出時(shí)能阻礙晶粒長大。 擠壓時(shí)，由于中心質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)速度快，導(dǎo)致擠壓時(shí)，由于中心質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)速度快，導(dǎo)致邊部產(chǎn)生拉邊部產(chǎn)生拉 副應(yīng)力副應(yīng)力，促進(jìn)，促進(jìn)Mn、Cr元元素的析出，降低再結(jié)晶溫度，但素的析出，降低再結(jié)晶溫度，但 因析出的第二相能阻礙晶粒長大，因此含這些元素的合金因析出的第二相能阻礙晶粒長大，因此含這些元素的合金 在擠壓后是一次再結(jié)晶

41、組織，不出現(xiàn)粗晶組織。在擠壓后是一次再結(jié)晶組織，不出現(xiàn)粗晶組織。 擠壓后淬火時(shí)，為了得到均勻的單相固溶體組織，加擠壓后淬火時(shí)，為了得到均勻的單相固溶體組織，加 熱溫度高、時(shí)間長，在這種條件下，析出的第二相重新溶熱溫度高、時(shí)間長，在這種條件下，析出的第二相重新溶 入基體，阻礙晶粒長大的作用消失，因此一次再結(jié)晶后的入基體，阻礙晶粒長大的作用消失，因此一次再結(jié)晶后的 晶粒吞并周圍的晶粒并迅速長大，形成粗晶組織。晶粒吞并周圍的晶粒并迅速長大，形成粗晶組織。 注注： 1）有關(guān)粗晶形成機(jī)理還有待進(jìn)一步研究；有關(guān)粗晶形成機(jī)理還有待進(jìn)一步研究； 2）粗晶組織降低性能，應(yīng)盡量避免，生產(chǎn)中應(yīng)檢查。粗晶組織降低性能

42、，應(yīng)盡量避免，生產(chǎn)中應(yīng)檢查。 2、擠制品的性、擠制品的性能能 1） 擠制品性能的不均性擠制品性能的不均性 a 制制品前端、內(nèi)部強(qiáng)度低、品前端、內(nèi)部強(qiáng)度低、 塑性高；后端、外層相反；塑性高；后端、外層相反； （純鋁、軟鋁分布規(guī)律相反）（純鋁、軟鋁分布規(guī)律相反） b 各各向異性，縱向性能高于向異性，縱向性能高于 橫向性能；橫向性能； c 性性能差異隨變形程度不同能差異隨變形程度不同 而不同。而不同。當(dāng)變形程度當(dāng)變形程度80時(shí)，性能均勻且時(shí)，性能均勻且 較高。因此較高。因此擠壓時(shí)變形程度應(yīng)擠壓時(shí)變形程度應(yīng) 80。 b 外層外層 內(nèi)層內(nèi)層 b b 1-1-外層外層 2-2-內(nèi)層內(nèi)層 2） 擠壓效應(yīng)擠壓

43、效應(yīng) 某些工業(yè)用鋁合金某些工業(yè)用鋁合金，在經(jīng)過同一熱處理后（淬火、時(shí)，在經(jīng)過同一熱處理后（淬火、時(shí) 效），擠制品與其它壓力加工制品相比，在效），擠制品與其它壓力加工制品相比，在縱向上具有縱向上具有 較高的強(qiáng)度和較低的塑性較高的強(qiáng)度和較低的塑性，這一現(xiàn)象叫，這一現(xiàn)象叫擠壓效應(yīng)擠壓效應(yīng)。 易出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金：鍛鋁、硬鋁易出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金：鍛鋁、硬鋁 A 特特征征 出現(xiàn)在制品出現(xiàn)在制品內(nèi)部內(nèi)部（外部因粗晶環(huán)而消失）；（外部因粗晶環(huán)而消失）； 組織是組織是未再結(jié)晶未再結(jié)晶的加工組織。的加工組織。 B 形形成機(jī)理成機(jī)理 a 與與形成的織構(gòu)有關(guān)形成的織構(gòu)有關(guān) 擠壓時(shí)，金屬處于兩壓一拉的擠壓時(shí)，金屬處于

44、兩壓一拉的 變形狀態(tài)且流動(dòng)平穩(wěn)，晶粒皆沿?cái)D壓方向被拉長，形成變形狀態(tài)且流動(dòng)平穩(wěn)，晶粒皆沿?cái)D壓方向被拉長，形成 較強(qiáng)的縱向織構(gòu)，即大多數(shù)晶粒的某一晶向（較強(qiáng)的縱向織構(gòu)，即大多數(shù)晶粒的某一晶向（111）均按）均按 擠壓方向取向，導(dǎo)致縱向強(qiáng)度升高。擠壓方向取向，導(dǎo)致縱向強(qiáng)度升高。 b 與合金成分有關(guān)與合金成分有關(guān) 出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金也都含出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金也都含Mn、 Cr元素，由于擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，因此元素，由于擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，因此內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部產(chǎn)生 壓副應(yīng)力壓副應(yīng)力，不利于，不利于Mn、Cr元素的析出，使再結(jié)晶溫度元素的析出，使再結(jié)晶溫度 升高，可認(rèn)為升高，可認(rèn)為擠壓后制品內(nèi)部是過飽和的

45、、未再結(jié)晶的擠壓后制品內(nèi)部是過飽和的、未再結(jié)晶的 加工組織加工組織。在擠壓后的淬火加熱時(shí)，內(nèi)部過飽和的固溶在擠壓后的淬火加熱時(shí)，內(nèi)部過飽和的固溶 體繼續(xù)析出，析出的第二相彌散分布在晶界上，阻礙晶體繼續(xù)析出，析出的第二相彌散分布在晶界上，阻礙晶 粒長大（阻礙再結(jié)晶過程），因此熱處理后，制品的內(nèi)粒長大（阻礙再結(jié)晶過程），因此熱處理后，制品的內(nèi) 部仍保留著未再結(jié)晶的加工組織，導(dǎo)致強(qiáng)度升高。部仍保留著未再結(jié)晶的加工組織，導(dǎo)致強(qiáng)度升高。 c 與與強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)有關(guān) 擠壓時(shí)強(qiáng)烈的三向擠壓時(shí)強(qiáng)烈的三向 壓應(yīng)力狀態(tài)使晶界、晶內(nèi)破壞較少，有利于缺陷的愈合，壓應(yīng)力狀態(tài)使晶界、晶內(nèi)破壞

46、較少，有利于缺陷的愈合， 使強(qiáng)度升高。使強(qiáng)度升高。 注注 要得到類似的強(qiáng)化效應(yīng)，關(guān)鍵不在于采用什么加要得到類似的強(qiáng)化效應(yīng)，關(guān)鍵不在于采用什么加 工方法，而在于通過什么途徑使合金在熱變形以及隨后工方法，而在于通過什么途徑使合金在熱變形以及隨后 的熱處理過程中，仍然保留有未再結(jié)晶的加工組織。的熱處理過程中，仍然保留有未再結(jié)晶的加工組織。 粗晶與擠壓效應(yīng)總結(jié)粗晶與擠壓效應(yīng)總結(jié)： 均出現(xiàn)在含均出現(xiàn)在含Mn、Cr元素的鋁合金中；元素的鋁合金中； 粗晶出現(xiàn)在外層，粗晶出現(xiàn)在外層， 擠壓效應(yīng)出現(xiàn)在內(nèi)層；擠壓效應(yīng)出現(xiàn)在內(nèi)層； 粗晶產(chǎn)生的根本原因是發(fā)生了集聚再結(jié)晶；粗晶產(chǎn)生的根本原因是發(fā)生了集聚再結(jié)晶； 擠壓效

47、應(yīng)產(chǎn)生的根本原因是未發(fā)生再結(jié)晶。擠壓效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因是未發(fā)生再結(jié)晶。 擠壓后擠壓后 晶組織晶組織中心是過飽和的未再結(jié)中心是過飽和的未再結(jié) 晶組織晶組織外層是平衡的一次再結(jié)外層是平衡的一次再結(jié) 組組織織中中心心是是未未再再結(jié)結(jié)晶晶的的加加工工 外外層層是是粗粗晶晶組組織織 出，阻礙再結(jié)晶出，阻礙再結(jié)晶中心過飽和的第二相析中心過飽和的第二相析 ，阻礙作用消失，阻礙作用消失外層析出的第二相溶解外層析出的第二相溶解 淬火加熱時(shí)淬火加熱時(shí) 結(jié)果結(jié)果 形成機(jī)理形成機(jī)理：鑄造時(shí)冷速快導(dǎo)致：鑄造時(shí)冷速快導(dǎo)致鑄錠是過飽和組織鑄錠是過飽和組織； 擠壓時(shí)擠壓時(shí) 中心變形??；流速快中心變形??；流速快 外層變形大；流

48、速慢外層變形大；流速慢 副副應(yīng)應(yīng)力力中中心心再再結(jié)結(jié)晶晶溫溫度度高高；壓壓 副副應(yīng)應(yīng)力力外外層層再再結(jié)結(jié)晶晶溫溫度度低低；拉拉 高再結(jié)晶溫度高再結(jié)晶溫度相不易析出，進(jìn)一步提相不易析出，進(jìn)一步提中心不易再結(jié)晶；第二中心不易再結(jié)晶；第二 析出，阻礙再結(jié)晶過程析出，阻礙再結(jié)晶過程外層易再結(jié)晶；第二相外層易再結(jié)晶；第二相 3、擠、擠制品的主要缺陷制品的主要缺陷 1） 擠擠制品裂紋制品裂紋 A 特征特征 出現(xiàn)在制品出現(xiàn)在制品表面表面，外形大致相同，呈周期，外形大致相同，呈周期 性分布，又稱周期性裂紋。性分布，又稱周期性裂紋。 裂紋一般出現(xiàn)在裂紋一般出現(xiàn)在 高溫塑性差高溫塑性差的合的合 金中，如錫磷青金中

49、，如錫磷青 銅、錫黃銅、硬銅、錫黃銅、硬 鋁等合金。鋁等合金。 B 形形成原因成原因 根本原因是變形不均所產(chǎn)生的軸向拉副應(yīng)力作用結(jié)果根本原因是變形不均所產(chǎn)生的軸向拉副應(yīng)力作用結(jié)果 擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，中心產(chǎn)生軸向拉副應(yīng)力，當(dāng)擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，中心產(chǎn)生軸向拉副應(yīng)力，當(dāng) 此力與基本應(yīng)力疊加后的工作應(yīng)力達(dá)到合金的強(qiáng)度極限此力與基本應(yīng)力疊加后的工作應(yīng)力達(dá)到合金的強(qiáng)度極限 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。由于在表面的拉副應(yīng)力最大，故裂時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。由于在表面的拉副應(yīng)力最大，故裂 紋首先在表面產(chǎn)生。紋首先在表面產(chǎn)生。 棒材直徑棒材直徑 拉應(yīng)力拉應(yīng)力 壓應(yīng)力壓應(yīng)力 副副 應(yīng)應(yīng) 力力 分分 布布 流動(dòng)速度流動(dòng)速度

50、 裂紋軌跡裂紋軌跡 裂裂 紋紋 加加 深深 速速 度度 裂紋的產(chǎn)生一方面在裂紋的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，促裂紋的產(chǎn)生一方面在裂紋的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，促 進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，另一方面也消除了此局部的拉副應(yīng)力，進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，另一方面也消除了此局部的拉副應(yīng)力， 因此當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定深度后不再向內(nèi)擴(kuò)展。因此當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定深度后不再向內(nèi)擴(kuò)展。 隨著變形的進(jìn)行，合金又會(huì)由于拉副應(yīng)力的產(chǎn)生而形隨著變形的進(jìn)行，合金又會(huì)由于拉副應(yīng)力的產(chǎn)生而形 成裂紋，因而裂紋呈周期性分布。成裂紋，因而裂紋呈周期性分布。 C 消消除措施除措施 a 使使變形均勻，消除軸向拉副應(yīng)力，如潤滑等；變形均勻，消除軸向拉副應(yīng)力，如潤滑等； b 提

51、提高基本應(yīng)力，如施加反壓力、增加定徑帶長度、高基本應(yīng)力，如施加反壓力、增加定徑帶長度、 增加變形程度等（以能耗多為代價(jià)）；增加變形程度等（以能耗多為代價(jià)）； c 保保證合金的高溫強(qiáng)度，制訂合理的溫度速度規(guī)程，證合金的高溫強(qiáng)度，制訂合理的溫度速度規(guī)程， 使合金處于高溫塑性好的區(qū)域，如低溫快速、高溫慢速、使合金處于高溫塑性好的區(qū)域，如低溫快速、高溫慢速、 等溫?cái)D壓等。等溫?cái)D壓等。 2） 擠擠壓縮尾壓縮尾 又稱擠壓縮孔，是出現(xiàn)在制品又稱擠壓縮孔，是出現(xiàn)在制品尾部尾部的一種缺陷，是的一種缺陷，是 指擠壓過程中，坯料表面的缺陷（氧化物、偏析瘤、雜指擠壓過程中，坯料表面的缺陷（氧化物、偏析瘤、雜 質(zhì)、油污

52、等）進(jìn)入制品內(nèi)部或出現(xiàn)在制品的表明層，而質(zhì)、油污等）進(jìn)入制品內(nèi)部或出現(xiàn)在制品的表明層，而 形成的一種形成的一種漏斗狀漏斗狀、環(huán)狀環(huán)狀、半環(huán)狀半環(huán)狀的疏松組織缺陷。的疏松組織缺陷。 縮尾破壞組織的連續(xù)性和致密性，降低制品性能。縮尾破壞組織的連續(xù)性和致密性，降低制品性能。 縮尾依其存在的部位可分為以下三種：縮尾依其存在的部位可分為以下三種： 環(huán)形縮尾環(huán)形縮尾 中心縮尾中心縮尾 皮下縮尾皮下縮尾 A 環(huán)環(huán)形縮尾形縮尾 a 特征特征 分布在制品尾部分布在制品尾部中間中間部位，呈完整的圓環(huán)或部位，呈完整的圓環(huán)或 部分圓環(huán)，一般在部分圓環(huán)，一般在2001000mm內(nèi)。內(nèi)。 b 形形成原因成原因 擠壓末期發(fā)

53、生紊擠壓末期發(fā)生紊 亂流動(dòng)，即外層金屬發(fā)生回流，亂流動(dòng)，即外層金屬發(fā)生回流， 由于后端難變形區(qū)的存在，回流由于后端難變形區(qū)的存在，回流 的金屬沿難變形區(qū)界面流動(dòng)，分的金屬沿難變形區(qū)界面流動(dòng)，分 布在制品的中間層。由于外層金布在制品的中間層。由于外層金 屬含有氧化皮、油污等臟物，流屬含有氧化皮、油污等臟物，流 入制品內(nèi)部與基體金屬不能焊合，入制品內(nèi)部與基體金屬不能焊合， 形成環(huán)形縮尾。形成環(huán)形縮尾。 環(huán)形縮尾是最常見的縮尾。環(huán)形縮尾是最常見的縮尾。 難變形區(qū)難變形區(qū) B 中中心縮尾心縮尾 a 特征特征 分布在制品尾部分布在制品尾部中心中心部位，短而粗，呈漏斗部位，短而粗，呈漏斗 狀，一般留在壓余

54、內(nèi)，只有在大規(guī)格制品、壓余又薄時(shí)狀，一般留在壓余內(nèi)，只有在大規(guī)格制品、壓余又薄時(shí) 才能觀察到。才能觀察到。 b 形形成原因成原因 隨著擠壓過程的隨著擠壓過程的 進(jìn)行，后端難變形區(qū)逐漸變成一進(jìn)行，后端難變形區(qū)逐漸變成一 小楔形，回流的金屬沿此界面流小楔形，回流的金屬沿此界面流 動(dòng)，分布在制品的中心。由于外動(dòng)，分布在制品的中心。由于外 層金屬含有氧化皮、油污等臟物，層金屬含有氧化皮、油污等臟物， 流入制品內(nèi)部與基體金屬不能焊流入制品內(nèi)部與基體金屬不能焊 合，形成中心縮尾。合，形成中心縮尾。 當(dāng)回流的外層金屬也不能補(bǔ)充當(dāng)回流的外層金屬也不能補(bǔ)充 中心金屬的短缺時(shí)，形成中心金屬的短缺時(shí)，形成縮孔縮孔。

55、 難難 變變 形形 區(qū)區(qū) C 皮皮下縮尾下縮尾 a 特征特征 分布在制品尾部分布在制品尾部周邊周邊部位，沒有規(guī)律性。部位，沒有規(guī)律性。 b 形形成原因成原因 擠壓末期，金屬擠壓末期，金屬 溫降大、塑性低，導(dǎo)致溫降大、塑性低，導(dǎo)致劇烈滑移劇烈滑移 區(qū)與死區(qū)界面發(fā)生斷裂區(qū)與死區(qū)界面發(fā)生斷裂（內(nèi)摩擦（內(nèi)摩擦 轉(zhuǎn)變?yōu)橥饽Σ粒?，含有氧化皮、轉(zhuǎn)變?yōu)橥饽Σ粒?，含有氧化皮?油污等臟物的外層金屬沿此界面油污等臟物的外層金屬沿此界面 流出，同時(shí)，死區(qū)也不是完全的流出，同時(shí)，死區(qū)也不是完全的 剛體，也會(huì)沿?？滓稽c(diǎn)一點(diǎn)的流剛體，也會(huì)沿?？滓稽c(diǎn)一點(diǎn)的流 出，包覆在由死區(qū)界面流出的臟出，包覆在由死區(qū)界面流出的臟 金屬上

56、面，形成皮下縮尾。金屬上面，形成皮下縮尾。 D 防止防止措施措施 a 使擠壓不處于末期使擠壓不處于末期 如留壓余（壓余長度一般為如留壓余（壓余長度一般為 錠徑的錠徑的1030）、）、半連續(xù)擠壓；半連續(xù)擠壓； b 使使變形均勻，金屬不產(chǎn)生回流，主要措施是制訂變形均勻，金屬不產(chǎn)生回流，主要措施是制訂 合理的工藝參數(shù)，如潤滑、錐模擠壓、低溫?cái)D壓、提高合理的工藝參數(shù)，如潤滑、錐模擠壓、低溫?cái)D壓、提高 工具表面光潔度等；工具表面光潔度等； c 提提高坯料表面質(zhì)量高坯料表面質(zhì)量 如機(jī)加工、加熱時(shí)盡量減少如機(jī)加工、加熱時(shí)盡量減少 氧化、熱剝皮、氧化、熱剝皮、脫皮擠壓脫皮擠壓等。等。 制品制品 墊片墊片 脫皮

57、脫皮 四、擠壓力四、擠壓力 擠壓力擠壓力：軸通過墊片作用在坯料上使之從?？字辛鞒觯狠S通過墊片作用在坯料上使之從模孔中流出 的力，是指曲線上的最大力。的力，是指曲線上的最大力。 擠壓力擠壓力是制訂工藝、選擇設(shè)備、校核工具強(qiáng)度的依據(jù)。是制訂工藝、選擇設(shè)備、校核工具強(qiáng)度的依據(jù)。 影響因素影響因素：有很多，如摩擦、：有很多，如摩擦、 金屬性質(zhì)、擠壓溫度、變形程金屬性質(zhì)、擠壓溫度、變形程 度、度、模角模角等。等。 模角逐漸增大過程中，一方模角逐漸增大過程中，一方 面彎曲變形增大，導(dǎo)致擠壓力面彎曲變形增大，導(dǎo)致擠壓力 升高；另一方面摩擦面減小，升高；另一方面摩擦面減小， 導(dǎo)致擠壓力減小，結(jié)果存在一導(dǎo)致擠壓

58、力減小，結(jié)果存在一 最佳模角，使擠壓力最小。最佳模角，使擠壓力最小。擠擠 壓時(shí)最佳模角為壓時(shí)最佳模角為4560。 模角模角 應(yīng)力應(yīng)力 平模擠壓時(shí)形成死區(qū)，模角取平模擠壓時(shí)形成死區(qū)，模角取60。 五、擠壓工具五、擠壓工具 1、擠壓筒、擠壓筒 1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 一般由二層或三層過盈熱一般由二層或三層過盈熱 裝組成，分別稱為內(nèi)套、中裝組成，分別稱為內(nèi)套、中 套和外套，套和外套，目的目的是：是：a 使筒使筒 壁中的應(yīng)力分布均勻（降低壁中的應(yīng)力分布均勻（降低 筒壁中的應(yīng)力峰值）；筒壁中的應(yīng)力峰值）；b 筒筒 磨損后只需更換內(nèi)套，不必磨損后只需更換內(nèi)套，不必 更換整個(gè)擠壓筒，可節(jié)約材更換整個(gè)擠壓筒，可節(jié)約材

59、 料。料。 外套外套 中套中套 內(nèi)套內(nèi)套 作用：容納金屬。作用：容納金屬。 各套之間的配合可以是各套之間的配合可以是圓柱形圓柱形的（的（a）、帶一定）、帶一定錐度錐度 的（的（b、c）或）或帶止口帶止口的（的（d）。圓柱形襯加工容易，但）。圓柱形襯加工容易，但 更換困難；錐形襯加工困難，但更換容易；帶止口襯與更換困難；錐形襯加工困難，但更換容易；帶止口襯與 圓柱形襯基本相同，只是熱裝時(shí)依靠止口自動(dòng)找準(zhǔn)。圓柱形襯基本相同，只是熱裝時(shí)依靠止口自動(dòng)找準(zhǔn)。 a b c d 內(nèi)套兩端面均做成錐面，有助于擠壓時(shí)順利將坯料、內(nèi)套兩端面均做成錐面，有助于擠壓時(shí)順利將坯料、 墊片推入擠壓筒，更重要的是起墊片推入

60、擠壓筒，更重要的是起定心定心作用，即使模子在作用，即使模子在 模座靠近筒內(nèi)襯套錐面后，能準(zhǔn)確地位于擠壓中心線上，模座靠近筒內(nèi)襯套錐面后，能準(zhǔn)確地位于擠壓中心線上， 因此，這個(gè)錐面又叫因此，這個(gè)錐面又叫定心錐定心錐。 模座模座 模模 2） 預(yù)熱預(yù)熱 目的目的：a 減小坯料的溫降、改善坯料的溫度分布，減小坯料的溫降、改善坯料的溫度分布， 進(jìn)而使流動(dòng)均勻；進(jìn)而使流動(dòng)均勻；b 避免筒受劇烈的熱沖擊，延長其使避免筒受劇烈的熱沖擊，延長其使 用壽命。用壽命。 一般一般預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度為：為：350400 ，預(yù)熱溫度過高，耐預(yù)熱溫度過高，耐 熱合金鋼強(qiáng)度損失太大。熱合金鋼強(qiáng)度損失太大。 方法方法：主要采用：