金屬塑性加工技術(shù)-擠壓

1、第一章第一章 擠壓成形技術(shù)擠壓成形技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 第二節(jié)第二節(jié) 擠壓基本理論擠壓基本理論 第三節(jié)第三節(jié) 擠壓力與擠壓工藝擠壓力與擠壓工藝 第四節(jié)第四節(jié) 擠壓裝備與工模具擠壓裝備與工模具 第五節(jié)第五節(jié) 擠壓制品組織與性能控制擠壓制品組織與性能控制 第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 1.1 1.1 產(chǎn)品品種產(chǎn)品品種 棒材：斷面為實(shí)心圓形的條材。 簡(jiǎn)單型材：方形、矩形、六角形 型材：非圓斷面的條材。 異形型材：角形、丁形、槽形、工形 變斷面型材：斷面沿長(zhǎng)度方向不相同 大管 外徑：小管 毛細(xì)管：0.33mm 薄壁管：0.15mm 管材：中空的斷面長(zhǎng)條。 壁厚：厚壁管：550mm 根：10m左右 長(zhǎng)

2、度：盤：幾百米 1.2 成形方法成形方法 1.2.1 棒材和實(shí)心型材的成形方法棒材和實(shí)心型材的成形方法一、軋制、或軋制拉伸法： 錠坯加熱孔型軋機(jī)上熱軋冷拉成形。 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高、設(shè)備投資少； 缺點(diǎn)：表面質(zhì)量和尺寸精度差、設(shè)備和生產(chǎn)占地面積大。 二、擠壓一次成形(或再輔以矯直性的微量拉伸)： 適于有色棒型材品種規(guī)格多和斷面復(fù)雜的特點(diǎn)，產(chǎn)品表面質(zhì)量高、生產(chǎn)流程短，但成品率較低、設(shè)備和工具費(fèi)用較大。 三、帶材冷彎法： 可制造斷面上壁厚相等的型材，如角、槽、Z等形狀的型材，生產(chǎn)率高，機(jī)動(dòng)靈活。1.2.2 管材的成形方法管材的成形方法一、實(shí)心錠實(shí)心錠穿孔擠壓穿孔擠壓冷軋冷軋拉伸法：（無縫管）拉伸法：（無

3、縫管） 用擠壓法制得管坯，再用冷軋法將其外徑、壁厚進(jìn)一步減小到接近成品的用擠壓法制得管坯，再用冷軋法將其外徑、壁厚進(jìn)一步減小到接近成品的尺寸時(shí)，再拉伸而出成品。尺寸時(shí)，再拉伸而出成品。二、實(shí)心錠二、實(shí)心錠穿孔擠壓一次成形：（無縫管）穿孔擠壓一次成形：（無縫管） 對(duì)于異形管、厚壁管和大直徑管材，采用擠壓法一次成形，但尺寸精度稍差。對(duì)于異形管、厚壁管和大直徑管材，采用擠壓法一次成形，但尺寸精度稍差。 三、擠壓三、擠壓拉伸：（無縫管）拉伸：（無縫管） 對(duì)于無冷軋管設(shè)備的工廠，需將擠壓出的管坯，進(jìn)行反復(fù)多次的拉伸，最對(duì)于無冷軋管設(shè)備的工廠，需將擠壓出的管坯，進(jìn)行反復(fù)多次的拉伸，最后制得成品。后制得成品

4、。四、實(shí)心錠四、實(shí)心錠分流擠壓分流擠壓拉伸法：（有縫管）拉伸法：（有縫管）五、空心錠五、空心錠行星軋制行星軋制拉伸法（奧特昆普，拉伸法（奧特昆普，Outkumpp）：（無縫管）：（無縫管） 六、斜軋穿生產(chǎn)管坯：（無縫管）六、斜軋穿生產(chǎn)管坯：（無縫管） 用斜軋穿孔機(jī)生產(chǎn)簡(jiǎn)便，生產(chǎn)率和成品率較高，但對(duì)粘性較大的金屬，其用斜軋穿孔機(jī)生產(chǎn)簡(jiǎn)便，生產(chǎn)率和成品率較高，但對(duì)粘性較大的金屬，其穿孔質(zhì)量差，另外，穿孔規(guī)格單調(diào)，可調(diào)整幅度很小，不能適應(yīng)有色管材品穿孔質(zhì)量差，另外，穿孔規(guī)格單調(diào)，可調(diào)整幅度很小，不能適應(yīng)有色管材品種多、規(guī)格雜而產(chǎn)量小的特點(diǎn)，也使后續(xù)變形工作量大。種多、規(guī)格雜而產(chǎn)量小的特點(diǎn)，也使后續(xù)變

5、形工作量大。 第二節(jié)第二節(jié) 擠壓基本理論擠壓基本理論 2.1 擠壓的基本方法、品種與流程擠壓的基本方法、品種與流程 2.1.1 擠壓的基本方法擠壓的基本方法一、擠壓的概念 對(duì)放在容器中（擠壓筒）的材料一端施加壓力，使其通過?？壮尚偷募庸し椒āD壓桿擠壓桿擠壓墊擠壓墊擠壓筒擠壓筒擠壓模擠壓模擠壓模墊擠壓模墊擠壓錠擠壓錠擠壓制品擠壓制品二、根據(jù)特征分類 1、根據(jù)制品特征 實(shí)心擠壓：如棒；空心擠壓：如管；型材擠壓：如型材2、根據(jù)材料流出?？椎姆较蚺c擠壓桿運(yùn)動(dòng)方向 正向擠壓：相同 反向擠壓：相反 3、根據(jù)擠壓力的傳輸介質(zhì) 油壓（傳力平穩(wěn)） 水壓（傳力不平穩(wěn)） 4、根據(jù)材料的受力情況 普通擠壓 靜液擠壓

6、 金屬流動(dòng)方向分類金屬流動(dòng)方向分類正向擠壓：金屬流動(dòng)方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向相同正向擠壓：金屬流動(dòng)方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向相同反向擠壓：金屬錠坯與擠壓筒之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)反向擠壓：金屬錠坯與擠壓筒之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)擠壓溫度分類擠壓溫度分類擠壓冷擠壓冷擠壓溫?cái)D壓溫?cái)D壓熱擠壓熱擠壓制品形狀分類制品形狀分類棒材擠壓棒材擠壓管材擠壓管材擠壓板、排、型材擠壓板、排、型材擠壓線材擠壓線材擠壓擠壓工藝分類擠壓工藝分類連續(xù)擠壓連續(xù)擠壓靜液擠壓靜液擠壓潤(rùn)滑擠壓潤(rùn)滑擠壓擠壓方法分類擠壓方法分類三、擠壓的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn) (1) 強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)； (2) 斷面形狀復(fù)雜； (3) 靈活性，多品種、多規(guī)格； (4) 尺寸精度

7、、表面質(zhì)量好于熱軋； (5) 易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和封閉化。 2、缺點(diǎn) (1) 廢料損失大 10-15%； (2) 加工速度低；(摩擦大，溫度升高，易產(chǎn)生廢品) (3) 長(zhǎng)度與斷面上組織和性能不均勻； (4) 工具消耗大。 2.1.2 擠壓的品種擠壓的品種 棒棒 (六角棒) (圓棒) (方棒) 管管 (鋁管) (防銹鋁管) (散熱器管) (方管) (方管) (方管) 型型 (開瓶器型材) (鋁管型材) (鋁型材) (鋁型材) (型管) 2.1.3 擠壓的流程擠壓的流程 加熱擠壓矯直一、加熱的方式 1、燃?xì)饧訜?2、電阻爐加熱 3、感應(yīng)加二、矯直 1、輥式矯直 2、拉伸矯直2.2 擠壓時(shí)金屬的

8、變形規(guī)律擠壓時(shí)金屬的變形規(guī)律 2.2.1 正向擠壓的變形特點(diǎn)正向擠壓的變形特點(diǎn) 按流動(dòng)特征與擠壓力的變化規(guī)律分成三個(gè)階段 填充擠壓階段：即開始擠壓階段，金屬充滿擠壓筒和模孔，擠壓力急劇上升； 基本擠壓階段：即穩(wěn)定擠壓階段，擠壓力隨錠坯長(zhǎng)度縮短、表面摩擦力總量減?。?終了擠壓階段：即紊流擠壓階段，工具對(duì)金屬的冷卻，強(qiáng)烈的摩擦，使擠壓力上升。 用網(wǎng)格法研究的結(jié)果 1 、變形區(qū)（壓縮錐）：縱向線在進(jìn)出壓縮錐時(shí)，發(fā)生方向相反的兩次彎曲，其彎曲的角度由外層向內(nèi)逐漸減小，擠壓中心線上的縱向線不發(fā)生彎曲。 當(dāng)金屬進(jìn)入壓縮錐后，徑向和周向承受壓縮變形，軸向延伸變形。 2、橫向線彎曲，中心超前，越接近出口面其彎

9、曲越大(中心金屬流速邊部)。 a. 邊部非矩形，中部近矩形 b. 邊部剪切變形中心剪切變形 c. 邊部總延伸中部總延伸(或外層金屬的主延伸變形內(nèi)層) d. 縱向上總延伸：前端后端3、存在兩個(gè)難變形區(qū)，前死區(qū)，后死區(qū)。一般指前死區(qū)，用高度來衡量（hs）。 死區(qū)的作用：對(duì)提高制品表面質(zhì)量有利。原因：死區(qū)的頂部能阻礙錠坯表面的雜質(zhì)與缺陷進(jìn)入變形區(qū)壓縮錐，而流入制品表面。4、劇烈剪切帶：處于快速流動(dòng)區(qū)與死區(qū)之間。 5、頭部未變形區(qū)：棒材前端 一、填充擠壓階段1、填充系數(shù) c c= F0/Fp F0：擠壓筒內(nèi)孔橫截面積 Fp：錠坯的橫截面積2、鐓粗 封閉空間壓力高封閉空間壓力高氣泡、起皮氣泡、起皮措施：

10、措施： (1)控制長(zhǎng)徑比控制長(zhǎng)徑比 34； (2)梯溫?cái)D壓（前高后低）；梯溫?cái)D壓（前高后低）； (3)充填系數(shù)盡可能小些，以錠充填系數(shù)盡可能小些，以錠 坯能順利推入擠壓筒中為原則坯能順利推入擠壓筒中為原則。二、基本擠壓階段 1、擠壓比 = F0/F1 制品的斷面積為F1 2、變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力與變形狀態(tài) r |r |(由中心到邊部) 3、主應(yīng)力分布的不均勻性 軸向 ： |變形區(qū)入口|變形區(qū)出口| |變形區(qū)邊部|變形區(qū)中心| 徑向 ： |變形區(qū)入口|變形區(qū)出口| |變形區(qū)邊部|變形區(qū)中心| 三、擠壓終了階段 1、死區(qū)引起的縮尾中心流動(dòng)快，體積供應(yīng)不足,邊部金屬向中部轉(zhuǎn)移，形成擠壓縮尾。 中心縮尾：后

11、死區(qū)小(氧化皮等缺陷帶入中心，彼此不能焊合) 環(huán)形縮尾：后死區(qū)大(擠壓墊和擠壓筒交界角落處金屬沿后端 難變形區(qū)流向中間層) 皮下縮尾：劇烈剪切帶與死區(qū)發(fā)生斷裂或形成滯流 區(qū)，死區(qū)金屬參與流動(dòng)。 中心縮尾 環(huán)形縮尾 皮下縮尾 2、克服縮尾的措施 a.用適當(dāng)?shù)墓に?，確保流動(dòng)均勻，減少錠尾徑向流動(dòng)； b.進(jìn)行不完全擠壓(可能出現(xiàn)縮尾時(shí)，中止擠壓，存在壓余，約為錠坯直徑的1030%)； c.脫皮擠壓； e.車皮擠壓； f.改善鑄錠表面質(zhì)量 g.錠接錠擠壓 2.2.2 反向擠壓的變形特點(diǎn)反向擠壓的變形特點(diǎn) 與正向擠壓比較而言，主要是摩擦狀況不同，導(dǎo)致變形區(qū)不同。死區(qū)分布不同。 一、網(wǎng)格變化情況： 在變形

12、錐內(nèi)橫線與擠壓筒壁垂直，在進(jìn)入?？缀蟛虐l(fā)生劇烈彎曲，縱線在進(jìn)入塑性變形區(qū)時(shí)的彎曲程度要較正擠壓時(shí)大的多。 正擠壓 反擠壓 二、受力情況 三向等壓應(yīng)力狀態(tài)：未擠部分與筒壁間無摩擦，也不參與變形。 三、延伸系數(shù)沿軸向的分布 反擠壓制品沿長(zhǎng)度方向上的變形 是均勻的，性能也比較均勻。 a =10，棒材40mm； b=4.0，棒材62mm 1反擠壓； 2正擠壓 四、死區(qū)、縮尾情況 1、前死區(qū)小，在后期也出現(xiàn)皮下縮尾，無后死區(qū)； 2、同時(shí)，前死區(qū)小，難以對(duì)表面雜質(zhì)和缺陷起阻礙作用， 是不利的，對(duì)鑄錠質(zhì)量有較高的要求。 2.2.3 影響變形的因素影響變形的因素一、摩擦的影響 1、鑄錠與擠壓筒間的摩擦作用 f

13、大，死區(qū)hs大，流動(dòng)不均勻，外層向中心流動(dòng)形成擠壓縮尾。 2、模具工作帶的摩擦控制 工作帶的長(zhǎng)度不同，各部分金屬流動(dòng)速度也不同。 3、擠管材時(shí)穿孔針與鑄錠間的摩擦的作用 中心金屬受摩擦力和冷卻作用，流動(dòng)速度降低，流動(dòng)均勻，縮尾短。 二、工具與鑄錠溫度的影響 1、鑄錠橫斷面上溫度不均勻 a. 工具的冷卻作用： b. 材料本身的導(dǎo)熱性： 2、材料相變的影響 單相好于雙相或多相 3、材料的溫度變化會(huì)改變摩擦條件 磷脫氧銅，在650-900，表面氧化膜的效果較好。三、材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度高的金屬比強(qiáng)度低的金屬流動(dòng)均勻，同一金屬，低溫時(shí)流動(dòng)比高溫好。 四、工具的結(jié)構(gòu)與形狀 1、擠壓模 模角： 大，均勻差 定

14、徑帶錐角： 出現(xiàn)非接觸變形 組合模：中心阻礙作用，金屬流動(dòng)均勻，縮尾減小。 多孔模：改善幾何對(duì)稱。 2、擠壓筒 根據(jù)制品形狀設(shè)計(jì)筒的形狀。 3、擠壓墊 凹面墊可稍微增加金屬流動(dòng)的均勻性。 五、變形程度的影響 一般要求10， 10，大，變形均勻性好 60 hs = (D0-D1) (0.58-cot)/2 60 hs = 0 lnln2120DDiiSFRzhs22cos02ttstttSfhLDFT)(00tS 3.Tzh 壓縮錐錐面上的摩擦力 A.擠壓墊上克服 Tzh 所消耗的功率N1： N1= TzhVjB.zh 的功率N2： 微元體的側(cè)面積： dF= Dxdl =Dxdx/cos x面上

15、的速度： Vx=Vj zhzhzhSf 微元體側(cè)面上的功率： dNx=zhdFVx 邊界條件： Dx=D1 Nx= 0 Dx=D0 Nx= N2 最后求出： 由 N1=N2 得出： zhzhjSfviFNsin02zhzhzhSfiFT01sin 4.Tg 模子工作帶上的摩擦力 同3.的辦法： N1=TgVj N2=gFgVj 求出 Tg hg 工作帶長(zhǎng)度； fg 工作帶的摩擦系數(shù)； 出口錐上的平均剪切應(yīng)力 11zhgggSfhDT1zhS 5. 擠壓力P P = Rs + Tt + Tzh + Tg = 關(guān)于Y()，其物理意義和數(shù)學(xué)分析 ),),(,(gzhtgzhttfffYSSSf或02

16、0406080246Ya五、 的確定 重申三個(gè)量的物理意義 1. Szh1與Szh0 的物理意義與確定 Szh0 變形錐入口的塑性變形剪切應(yīng)力 Szh1 變形錐出口的塑性變形剪切應(yīng)力 Szh0=0.5b Szh1= CySzh0 Cy = f(程度，速度(時(shí)間) gzhtSSS, ts=Vs/Vm Vm= F0Vj 2. t或 的確定 A.由 確定 t 已知： =Szh0 =1.25Szh0 =1.50Szh0 t =ft 0204060801001.11.21.31.41s0.1sCy延 伸率 /%tStStStStStS B.由t確定 已知： t 實(shí)測(cè)擠壓力曲線 (1) t 1 = (Pa

17、1-Pb1)/(F0L1) t 2 = (Pa2-Pb2)/(F0L2) (2) At = (Pmax-Pmin)/(F0L) =t /fttStS 3. 、 的確定 = (Szh1 + Szh0)/2 = Szh1 六、ft、fzh 、fg 的確定 1.ft=fzh = ( 0，0.1，0.25，0.50，1.0) 2.fg = (0.25，0.50 )zhSgSzhSgS3.2.3 穿孔力穿孔力 一、穿孔過程與穿孔力分布 d1 穿孔針直徑 )4(21dPckck0.00.20.40.60.81.00100200300400d1=15mmd1=26mmd1=55mmMPaa/L0二、穿孔力計(jì)

18、算 f 摩擦系數(shù) Z 金屬的冷確系數(shù) a 穿孔力最大時(shí)的臨界穿孔深度 三、Z與a的確定 1. Z 計(jì)算： Z=Z(T，t，) 查表： 2. a 試算，取最大值 查表： bckZfadaLDd)(5 . 04101213.2.4 計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 擠壓機(jī)： D0=155mm 模子： 孔徑20mm，平模，工作帶長(zhǎng)度10mm 工藝： 擠壓速度80mm/s，擠壓溫度350 坯料： 150200，LD31 求：擠壓力 0.00.10.20.30.40.50.61.01.11.21.3Zd1/D00.00.10.20.30.40.00.20.40.60.8a/Ld1/D0 1. L0 2. 擠壓比及i 3

19、. 算ts 4. 查Cy * 5. 查強(qiáng)度 * 6. 算SZh0，Szh1 7. 定 * 8. 定ft，fzh，fg * 9. 定hs * 10. 計(jì)算擠壓力 gzhtSSS,封頭封尾銅管穿孔擠壓過程數(shù)值模擬封頭封尾銅管穿孔擠壓過程數(shù)值模擬特別關(guān)注：特別關(guān)注： 穿孔針和擠壓墊操作穿孔針和擠壓墊操作 間隙縮小過程間隙縮小過程 穿孔針受力及表面溫穿孔針受力及表面溫度變化度變化 擠出銅管彎曲情況擠出銅管彎曲情況 點(diǎn)跟蹤結(jié)果點(diǎn)跟蹤結(jié)果q擠壓工藝的確定應(yīng)包括：擠壓工藝的確定應(yīng)包括：正確選擇擠壓方法、擠壓設(shè)備及擠壓模具正確選擇擠壓方法、擠壓設(shè)備及擠壓模具確定合理的擠壓工藝參數(shù)確定合理的擠壓工藝參數(shù)選擇正確

20、的潤(rùn)滑條件選擇正確的潤(rùn)滑條件確定合適的錠坯尺寸確定合適的錠坯尺寸3.2.5 擠壓工藝擠壓工藝鋁型材：鑄錠鋁型材：鑄錠加熱加熱擠壓擠壓（在線淬火）（在線淬火）矯直（拉伸或輥矯）矯直（拉伸或輥矯）熱處理熱處理表面處理表面處理檢測(cè)檢測(cè)銅管：鑄錠銅管：鑄錠加熱加熱擠壓擠壓酸洗酸洗（冷軋）（冷軋）冷拉冷拉熱處理熱處理剪切剪切檢測(cè)檢測(cè)q擠壓方法的選擇擠壓方法的選擇 主要根據(jù)被擠壓金屬的性能、產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行選擇：主要根據(jù)被擠壓金屬的性能、產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行選擇： 脫皮擠壓（易縮尾材料，如脫皮擠壓（易縮尾材料，如H62） 靜液擠壓（低塑性材料，如粉體材料）靜液擠壓（低塑性材料，如粉體材料） 包套擠壓（易氧化材

21、料、低塑性材料，如包套擠壓（易氧化材料、低塑性材料，如Ti、Zr） 等溫?cái)D壓（熱塑性較差；要求性能均勻，如等溫?cái)D壓（熱塑性較差；要求性能均勻，如LY12） 焊接擠壓（焊接性好，形狀復(fù)雜）焊接擠壓（焊接性好，形狀復(fù)雜） 液體擠壓（低熔點(diǎn)材料，如液體擠壓（低熔點(diǎn)材料，如Pb) 對(duì)于鋁合金型材擠壓：一般采用無潤(rùn)滑正向擠壓對(duì)于鋁合金型材擠壓：一般采用無潤(rùn)滑正向擠壓q擠壓機(jī)的選擇擠壓機(jī)的選擇 單動(dòng)擠壓機(jī)與雙動(dòng)擠壓機(jī)單動(dòng)擠壓機(jī)與雙動(dòng)擠壓機(jī) 單動(dòng)式擠壓機(jī)無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，適于擠壓實(shí)心型材與棒材；使用空心錠與單動(dòng)式擠壓機(jī)無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，適于擠壓實(shí)心型材與棒材；使用空心錠與隨動(dòng)針，或使用實(shí)心錠與組合模，亦可擠壓管

22、材與空心型材。雙動(dòng)式擠壓機(jī)隨動(dòng)針，或使用實(shí)心錠與組合模，亦可擠壓管材與空心型材。雙動(dòng)式擠壓機(jī)具有獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，一般用于擠壓管材；更換實(shí)心的擠壓桿與擠壓墊亦可擠具有獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，一般用于擠壓管材；更換實(shí)心的擠壓桿與擠壓墊亦可擠壓型材與棒材（浪費(fèi)）。壓型材與棒材（浪費(fèi)）。 正向擠壓機(jī)與反向擠壓機(jī)正向擠壓機(jī)與反向擠壓機(jī) 正向擠壓機(jī)已使用于所有擠壓過程擠壓各種制品。在擠壓條件相同時(shí)，反正向擠壓機(jī)已使用于所有擠壓過程擠壓各種制品。在擠壓條件相同時(shí)，反向擠壓機(jī)相對(duì)于正向擠壓機(jī)可節(jié)能向擠壓機(jī)相對(duì)于正向擠壓機(jī)可節(jié)能2040%，制品質(zhì)量、成品率和生產(chǎn)率均，制品質(zhì)量、成品率和生產(chǎn)率均較高。但是，由于制品規(guī)格受工具

23、長(zhǎng)度限制，并對(duì)錠坯表面質(zhì)量要求高，操較高。但是，由于制品規(guī)格受工具長(zhǎng)度限制，并對(duì)錠坯表面質(zhì)量要求高，操作較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外使用反向擠壓機(jī)尚不如正向擠壓機(jī)廣泛。作較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外使用反向擠壓機(jī)尚不如正向擠壓機(jī)廣泛。 臥式擠壓機(jī)與立式擠壓臥式擠壓機(jī)與立式擠壓 臥式擠壓機(jī)的操作、監(jiān)測(cè)和維修均較方便，普遍使用于所有規(guī)格、各種合臥式擠壓機(jī)的操作、監(jiān)測(cè)和維修均較方便，普遍使用于所有規(guī)格、各種合金制品的擠壓。但是臥式擠壓機(jī)容易失調(diào)，擠壓桿、穿孔針、擠壓筒、模座金制品的擠壓。但是臥式擠壓機(jī)容易失調(diào)，擠壓桿、穿孔針、擠壓筒、模座不對(duì)中，使管材壁厚不均或型材擠壓時(shí)流動(dòng)不均勻。中、小管材一般可在立不對(duì)中，使管材壁厚不均或

24、型材擠壓時(shí)流動(dòng)不均勻。中、小管材一般可在立式擠壓機(jī)上生產(chǎn)而無嚴(yán)重壁厚不均（偏心）。在立式擠壓機(jī)上甚至可擠壓外式擠壓機(jī)上生產(chǎn)而無嚴(yán)重壁厚不均（偏心）。在立式擠壓機(jī)上甚至可擠壓外徑小于徑小于30mm的薄壁管。的薄壁管。 q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù) 擠壓溫度擠壓溫度 可擠壓性可擠壓性: 可擠壓性為金屬材料的內(nèi)在性能，即在擠壓加工過程中成材的可能可擠壓性為金屬材料的內(nèi)在性能，即在擠壓加工過程中成材的可能性。它包括在高溫條件下金屬與合金的變形抗力與塑性這兩個(gè)指標(biāo)。性。它包括在高溫條件下金屬與合金的變形抗力與塑性這兩個(gè)指標(biāo)。 將金屬加熱進(jìn)行熱塑性變形時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的將金屬加熱進(jìn)行熱塑性

25、變形時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的0.750.95倍。因此，應(yīng)查找金屬熔點(diǎn)和該成分合金在相圖上固相點(diǎn)溫度，確倍。因此，應(yīng)查找金屬熔點(diǎn)和該成分合金在相圖上固相點(diǎn)溫度，確定擠壓溫度的上限，以避免擠壓時(shí)的熱脆性。其次，高溫時(shí)存在相變的合金，定擠壓溫度的上限，以避免擠壓時(shí)的熱脆性。其次，高溫時(shí)存在相變的合金，最好在最好在單相區(qū)單相區(qū)熱擠壓。熱擠壓。 塑性塑性 : 金屬應(yīng)盡量在高溫塑性范圍的溫度條件下進(jìn)行熱擠壓，以免產(chǎn)生周金屬應(yīng)盡量在高溫塑性范圍的溫度條件下進(jìn)行熱擠壓，以免產(chǎn)生周期性橫向裂紋。同時(shí)，應(yīng)注意到金屬與合金在熱狀態(tài)下的表面性質(zhì)，以防止期性橫向裂紋。同時(shí)，應(yīng)注意到金屬與合金在熱狀態(tài)下的表面

26、性質(zhì)，以防止表面過燒。表面過燒。 變形抗力變形抗力： 擠壓溫度范圍的下限，除了考慮材料的高溫塑性，還應(yīng)使其變形抗擠壓溫度范圍的下限，除了考慮材料的高溫塑性，還應(yīng)使其變形抗力不得太高。例如，紫銅在室溫時(shí)的抗拉強(qiáng)度為力不得太高。例如，紫銅在室溫時(shí)的抗拉強(qiáng)度為170MPa，加熱到，加熱到700時(shí)便時(shí)便降低到降低到30MPa。在同一條件下，高溫條件擠壓較之低溫可增大變形程度和錠。在同一條件下，高溫條件擠壓較之低溫可增大變形程度和錠坯尺寸。坯尺寸。 根據(jù)上述分析，可以確定各種金屬與合金的高塑性與低變形抗力的溫度根據(jù)上述分析，可以確定各種金屬與合金的高塑性與低變形抗力的溫度范圍，從而選擇合理的擠壓溫度。范

27、圍，從而選擇合理的擠壓溫度。 q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù) 擠壓溫度擠壓溫度 制品質(zhì)量對(duì)擠壓溫度的要求制品質(zhì)量對(duì)擠壓溫度的要求1）制品尺寸）制品尺寸 制品出?？讜r(shí)的溫度沿長(zhǎng)度方向上波動(dòng)，冷卻后的斷面尺寸沿長(zhǎng)制品出?？讜r(shí)的溫度沿長(zhǎng)度方向上波動(dòng)，冷卻后的斷面尺寸沿長(zhǎng)度上亦存在波動(dòng)。一旦制品斷面尺寸沿長(zhǎng)度上存在波動(dòng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，切度上亦存在波動(dòng)。一旦制品斷面尺寸沿長(zhǎng)度上存在波動(dòng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，切不可首先判斷為不可首先判斷為“?？啄p?？啄p”而急于換模和修模。比較實(shí)際的方法是，首先而急于換模和修模。比較實(shí)際的方法是，首先檢查與調(diào)整錠坯的原始溫度，無法及時(shí)調(diào)整時(shí)則嚴(yán)格控制擠壓速度。檢查與調(diào)整錠坯的原始

28、溫度，無法及時(shí)調(diào)整時(shí)則嚴(yán)格控制擠壓速度。 2）組織與性能）組織與性能 錠坯原始溫度對(duì)流動(dòng)不均勻性和組織、性能起著重要的影響。錠坯原始溫度對(duì)流動(dòng)不均勻性和組織、性能起著重要的影響。一般，為了保證制品的組織、性能，對(duì)錠坯表面易產(chǎn)生過硬氧化皮或易粘結(jié)一般，為了保證制品的組織、性能，對(duì)錠坯表面易產(chǎn)生過硬氧化皮或易粘結(jié)工具的金屬材料，擠壓溫度不宜過高；對(duì)有合金相變的材料，應(yīng)避開相變溫工具的金屬材料，擠壓溫度不宜過高；對(duì)有合金相變的材料，應(yīng)避開相變溫度并采用適于加工的相的溫度范圍；對(duì)具有明顯度并采用適于加工的相的溫度范圍；對(duì)具有明顯粗晶環(huán)和擠壓效應(yīng)粗晶環(huán)和擠壓效應(yīng)的合金，的合金，以及利用制品出口溫度進(jìn)行立

29、即淬火以及利用制品出口溫度進(jìn)行立即淬火 的鋁合金等，應(yīng)采用高的加熱溫度；為保的鋁合金等，應(yīng)采用高的加熱溫度；為保 證制品性能均一性可采用證制品性能均一性可采用等溫?cái)D壓等溫?cái)D壓技術(shù)，技術(shù)， 簡(jiǎn)便的方法是，擠壓速度不變而使用梯溫簡(jiǎn)便的方法是，擠壓速度不變而使用梯溫 加熱的錠坯，如圖所示。加熱的錠坯，如圖所示。 q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù) 擠壓溫度擠壓溫度 制品質(zhì)量對(duì)擠壓溫度的要求制品質(zhì)量對(duì)擠壓溫度的要求3）表面質(zhì)量）表面質(zhì)量 易于粘結(jié)工具的錠坯，無論是工具表面損傷還是粘易于粘結(jié)工具的錠坯，無論是工具表面損傷還是粘結(jié)金屬，都會(huì)使制品表面質(zhì)量惡化。因此，此類金屬材料應(yīng)在結(jié)金屬，都會(huì)使制品表面質(zhì)量惡化。

30、因此，此類金屬材料應(yīng)在較低的溫度范圍加熱。較低的溫度范圍加熱。 4）焊縫性能）焊縫性能 使用組合模擠壓空心型材與管材時(shí)，應(yīng)提高擠壓溫使用組合模擠壓空心型材與管材時(shí)，應(yīng)提高擠壓溫度來提高被擠材料的焊合性能，以保證制品的焊縫質(zhì)量。度來提高被擠材料的焊合性能，以保證制品的焊縫質(zhì)量。 q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù) 擠壓溫度擠壓溫度擠壓時(shí)的變形熱擠壓時(shí)的變形熱 在確定擠壓溫度與出口溫度的關(guān)系時(shí)，一個(gè)不可忽視的因素是擠壓時(shí)的在確定擠壓溫度與出口溫度的關(guān)系時(shí)，一個(gè)不可忽視的因素是擠壓時(shí)的變形熱和摩擦熱。金屬在塑性變形時(shí)變形熱和摩擦熱。金屬在塑性變形時(shí)9095%的變形能轉(zhuǎn)化為熱量。與其它的變形能轉(zhuǎn)化為熱量。與其

31、它壓力加工方法相比，擠壓法的一次變形量很大，而強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)又壓力加工方法相比，擠壓法的一次變形量很大，而強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)又使錠坯金屬的變形抗力增大。擠壓時(shí)?？缀蛿D壓筒與金屬的摩擦產(chǎn)生的熱量使錠坯金屬的變形抗力增大。擠壓時(shí)?？缀蛿D壓筒與金屬的摩擦產(chǎn)生的熱量中，后者占有較大的比例并與錠坯長(zhǎng)度與正比關(guān)系。因此，擠壓時(shí)產(chǎn)生的這中，后者占有較大的比例并與錠坯長(zhǎng)度與正比關(guān)系。因此，擠壓時(shí)產(chǎn)生的這種附加熱量是很大的，可使制品溫度上升幾十度，甚至種附加熱量是很大的，可使制品溫度上升幾十度，甚至300以上。以上。 由變形熱引起的溫度可用下式計(jì)算：由變形熱引起的溫度可用下式計(jì)算： 式中式中 k提高物體

32、晶體點(diǎn)陣能所消耗的功的系數(shù)，提高物體晶體點(diǎn)陣能所消耗的功的系數(shù)，k=0.91.0； V變形物體體積；變形物體體積；金屬密度；金屬密度； 變形區(qū)內(nèi)金屬平均變形抗力；變形區(qū)內(nèi)金屬平均變形抗力； ii=ln，擠壓比的對(duì)數(shù)值。，擠壓比的對(duì)數(shù)值。 6063、6061鋁合金擠壓溫度鋁合金擠壓溫度430-520 ；擠壓比；擠壓比 =30-80cViKktzh427zhKq擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù) 擠壓速度和金屬流出速度擠壓速度和金屬流出速度 擠壓時(shí)的速度一般可分為三種：擠壓時(shí)的速度一般可分為三種： 擠壓速度擠壓速度vj擠壓機(jī)主柱塞、擠壓桿與擠壓墊的移動(dòng)速度；擠壓機(jī)主柱塞、擠壓桿與擠壓墊的移動(dòng)速度； 金屬流出

33、速度金屬流出速度vl金屬流出?？讜r(shí)的速度，金屬流出?？讜r(shí)的速度，vl=vj； 金屬變形速度金屬變形速度（亦稱變形速率）（亦稱變形速率）單位時(shí)間內(nèi)變形量變單位時(shí)間內(nèi)變形量變 化的大小，化的大小， ，其平均變形速度為，其平均變形速度為 。 在擠壓時(shí)，一般比較注重金屬在擠壓時(shí)，一般比較注重金屬流出速度流出速度vl。這是因?yàn)?。這是因?yàn)関l值范圍取值范圍取決于金屬在擠壓溫度下的塑性，以使制品不產(chǎn)生裂紋。根據(jù)允決于金屬在擠壓溫度下的塑性，以使制品不產(chǎn)生裂紋。根據(jù)允許的許的vl范圍和擠壓比范圍和擠壓比計(jì)算的計(jì)算的vj，用以控制擠壓過程。變形速度，用以控制擠壓過程。變形速度一般應(yīng)用于理論分析。當(dāng)變形程度一定時(shí)

34、，金屬流出速度越高，一般應(yīng)用于理論分析。當(dāng)變形程度一定時(shí)，金屬流出速度越高，相應(yīng)的變形速度越高，金屬將產(chǎn)生硬化使變形抗力增高。相應(yīng)的變形速度越高，金屬將產(chǎn)生硬化使變形抗力增高。 t tq擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù)v 擠壓速度和金屬流出速度擠壓速度和金屬流出速度確定金屬流出速度確定金屬流出速度vl時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮以下幾個(gè)因素的綜合作用：時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮以下幾個(gè)因素的綜合作用： 金屬與合金的可擠壓性：金屬與合金的可擠壓性： 只要允許，越快越好；與擠壓溫度的交叉作用只要允許，越快越好；與擠壓溫度的交叉作用 制品質(zhì)量要求：制品質(zhì)量要求： 擠壓速度或變形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)速度越快，金屬流動(dòng)不均勻性越擠壓速度或變

35、形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)速度越快，金屬流動(dòng)不均勻性越嚴(yán)重。嚴(yán)重。 擠壓型材，特別是壁厚不均、斷面形狀無對(duì)稱軸的斷面形狀復(fù)擠壓型材，特別是壁厚不均、斷面形狀無對(duì)稱軸的斷面形狀復(fù)雜的型材時(shí)，為避免充不滿?？缀途植慨a(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，雜的型材時(shí)，為避免充不滿模孔和局部產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，或擠制品產(chǎn)生縱向上的彎曲與扭擰，要求其金屬流出速度較圓或擠制品產(chǎn)生縱向上的彎曲與扭擰，要求其金屬流出速度較圓棒擠壓低。棒擠壓低。 擠制管材時(shí)的金屬流出速度，可比棒材的高些。擠制管材時(shí)的金屬流出速度，可比棒材的高些。 表面摩擦狀態(tài)差的，較之潤(rùn)滑條件好，且表面不粘結(jié)金屬的流表面摩擦狀態(tài)差的，較之潤(rùn)滑條件好，且表面不粘結(jié)金屬的流出速

36、度低。出速度低。q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù)v 擠壓速度和金屬流出速度擠壓速度和金屬流出速度 對(duì)同一合金來說，較高擠壓溫度下控制的流出速度應(yīng)比低溫時(shí)對(duì)同一合金來說，較高擠壓溫度下控制的流出速度應(yīng)比低溫時(shí)的低些。的低些。 高溫時(shí)易產(chǎn)生表面粘結(jié)的一些易變形合金，進(jìn)一步提高擠壓速高溫時(shí)易產(chǎn)生表面粘結(jié)的一些易變形合金，進(jìn)一步提高擠壓速度將會(huì)使出口溫度升高，引起金屬與工具間的粘結(jié)，導(dǎo)致制品度將會(huì)使出口溫度升高，引起金屬與工具間的粘結(jié)，導(dǎo)致制品表面質(zhì)量惡化，同時(shí)也降低了流出?？椎闹破妨W(xué)性能。表面質(zhì)量惡化，同時(shí)也降低了流出?？椎闹破妨W(xué)性能。 為了提高空心型材與管材的橫向力學(xué)性能，使用組合模擠壓時(shí)為了提高空

37、心型材與管材的橫向力學(xué)性能，使用組合模擠壓時(shí)要求一定的焊縫質(zhì)量，即焊縫強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到基體金屬強(qiáng)度的要求一定的焊縫質(zhì)量，即焊縫強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到基體金屬強(qiáng)度的95%。為此，各股分流的金屬在組合模焊合腔內(nèi)應(yīng)有必要的接觸時(shí)間為此，各股分流的金屬在組合模焊合腔內(nèi)應(yīng)有必要的接觸時(shí)間和壓力，使金屬有充分的擴(kuò)散過程，而不能任意提高組合模擠和壓力，使金屬有充分的擴(kuò)散過程，而不能任意提高組合模擠壓時(shí)的流出速度。當(dāng)需要較高的擠壓速度以提高生產(chǎn)率時(shí)，可壓時(shí)的流出速度。當(dāng)需要較高的擠壓速度以提高生產(chǎn)率時(shí)，可設(shè)計(jì)較大的焊合腔體積或焊合腔高度，以保證制品焊縫強(qiáng)度。設(shè)計(jì)較大的焊合腔體積或焊合腔高度，以保證制品焊縫強(qiáng)度。 q擠壓工藝參數(shù)

38、擠壓工藝參數(shù)v 擠壓速度和金屬流出速度擠壓速度和金屬流出速度 設(shè)備能力限制設(shè)備能力限制 擠壓速度是受擠壓機(jī)能力制約的。首先，擠壓速度的提高將使變形速度升高，擠壓速度是受擠壓機(jī)能力制約的。首先，擠壓速度的提高將使變形速度升高，金屬變形抗力增大，不允許金屬變形抗力增大，不允許擠壓力擠壓力超過設(shè)備能力。其次，應(yīng)檢驗(yàn)擠壓速度提超過設(shè)備能力。其次，應(yīng)檢驗(yàn)擠壓速度提高所要求的高所要求的高壓泵高壓泵液體流量（擠壓機(jī)主缸容積）是否能得到保證。使用水泵液體流量（擠壓機(jī)主缸容積）是否能得到保證。使用水泵站集中傳動(dòng)時(shí)，一般不會(huì)為一臺(tái)擠壓機(jī)的高速擠壓而停止其余機(jī)臺(tái)的生產(chǎn)；站集中傳動(dòng)時(shí)，一般不會(huì)為一臺(tái)擠壓機(jī)的高速擠壓而

39、停止其余機(jī)臺(tái)的生產(chǎn)；高壓泵單獨(dú)傳動(dòng)時(shí)，高速擠壓能否實(shí)現(xiàn)與高壓泵生產(chǎn)率（高壓泵單獨(dú)傳動(dòng)時(shí)，高速擠壓能否實(shí)現(xiàn)與高壓泵生產(chǎn)率（l/min）有關(guān)。此）有關(guān)。此外，還應(yīng)考慮到錠坯外，還應(yīng)考慮到錠坯加熱爐加熱爐的生產(chǎn)能力。加熱爐的加熱制度（加熱溫度、保的生產(chǎn)能力。加熱爐的加熱制度（加熱溫度、保溫時(shí)間）與錠坯個(gè)數(shù)，應(yīng)當(dāng)滿足擠壓機(jī)生產(chǎn)的要求。用一般擠壓速度所選擇溫時(shí)間）與錠坯個(gè)數(shù)，應(yīng)當(dāng)滿足擠壓機(jī)生產(chǎn)的要求。用一般擠壓速度所選擇的配套設(shè)備擠壓時(shí)，若不適當(dāng)?shù)靥岣邤D壓速度，會(huì)縮短錠坯加熱時(shí)間，使加的配套設(shè)備擠壓時(shí)，若不適當(dāng)?shù)靥岣邤D壓速度，會(huì)縮短錠坯加熱時(shí)間，使加熱熱“不透不透”的錠坯投入生產(chǎn)。雖有可能采用較長(zhǎng)錠坯以

40、延長(zhǎng)擠壓周期，緩和的錠坯投入生產(chǎn)。雖有可能采用較長(zhǎng)錠坯以延長(zhǎng)擠壓周期，緩和加熱工序與擠壓工序間的不平衡關(guān)系，但是設(shè)備能力、工具尺寸和金屬成品加熱工序與擠壓工序間的不平衡關(guān)系，但是設(shè)備能力、工具尺寸和金屬成品率是否允許也值得考慮。率是否允許也值得考慮。 q 擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù)v 擠壓速度和金屬流出速度擠壓速度和金屬流出速度 最大擠壓速度最大擠壓速度 擠壓力是被擠金屬材料變形抗力的函數(shù)。擠壓力是被擠金屬材料變形抗力的函數(shù)。熱加工的目的，是利用金屬材料在高溫時(shí)熱加工的目的，是利用金屬材料在高溫時(shí)屈服應(yīng)力下降這一現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)大變形量加工。具有高變形抗力的合金必須加熱到高屈服應(yīng)力下降這一現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)大

41、變形量加工。具有高變形抗力的合金必須加熱到高的變形溫度。但是，如果錠坯原始溫度和擠壓速度的選擇使制品出口溫度非常接近的變形溫度。但是，如果錠坯原始溫度和擠壓速度的選擇使制品出口溫度非常接近該合金的固相線溫度時(shí)，制品表面將產(chǎn)生裂紋或變得粗糙，質(zhì)量變壞。該合金的固相線溫度時(shí)，制品表面將產(chǎn)生裂紋或變得粗糙，質(zhì)量變壞。 如圖所示為最大擠壓速度和出口溫度之間的如圖所示為最大擠壓速度和出口溫度之間的 關(guān)系曲線。圖中給出兩條極限曲線：一條關(guān)系曲線。圖中給出兩條極限曲線：一條 表示設(shè)備能力的擠壓力極限曲線，超過它表示設(shè)備能力的擠壓力極限曲線，超過它 不可能實(shí)現(xiàn)擠壓；另一條表示合金制品表不可能實(shí)現(xiàn)擠壓；另一條表

42、示合金制品表 面開始撕裂的冶金學(xué)極限。兩條曲線之間面開始撕裂的冶金學(xué)極限。兩條曲線之間 的面積提供了該合金擠壓所允許的加工工的面積提供了該合金擠壓所允許的加工工 藝參數(shù)范圍，而兩線交點(diǎn)提供了理論上最藝參數(shù)范圍，而兩線交點(diǎn)提供了理論上最 大擠壓速度和相應(yīng)的最佳出口溫度。應(yīng)強(qiáng)大擠壓速度和相應(yīng)的最佳出口溫度。應(yīng)強(qiáng) 調(diào)的是，這個(gè)最佳值只是從擠壓速度角度調(diào)的是，這個(gè)最佳值只是從擠壓速度角度 出發(fā)的，不一定能滿足制品的物理出發(fā)的，不一定能滿足制品的物理冶冶 金性能要求。金性能要求。 6063鋁合金擠出速度：管鋁合金擠出速度：管15-80m/min，型材，型材8-20m/min ?q 擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參

43、數(shù)v 擠壓比擠壓比 擠壓比一般根據(jù)生產(chǎn)工藝流程確定，其值大致控制在擠壓比一般根據(jù)生產(chǎn)工藝流程確定，其值大致控制在6100范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 金屬與合金的可擠壓性金屬與合金的可擠壓性 確定了擠壓溫度后，隨著擠壓比的增大制品流出?？椎臏囟扰c速度均升確定了擠壓溫度后，隨著擠壓比的增大制品流出?？椎臏囟扰c速度均升高。為避免產(chǎn)生制品表面的粗糙化與裂紋，應(yīng)選擇適當(dāng)擠壓比。高。為避免產(chǎn)生制品表面的粗糙化與裂紋，應(yīng)選擇適當(dāng)擠壓比。 制品質(zhì)量要求制品質(zhì)量要求 根據(jù)制品斷面上的組織與性能要求，擠壓熱加工態(tài)（根據(jù)制品斷面上的組織與性能要求，擠壓熱加工態(tài)（R態(tài)）的制品時(shí)，態(tài)）的制品時(shí)，擠壓比一般不得小于擠壓比一般不得小

44、于1012。在擠壓需繼續(xù)加工（如軋制、拉伸、或鍛造等）。在擠壓需繼續(xù)加工（如軋制、拉伸、或鍛造等）的毛料時(shí)，擠壓比最好不小于的毛料時(shí)，擠壓比最好不小于5。擠壓用于二次擠壓的毛料，一般不限制擠。擠壓用于二次擠壓的毛料，一般不限制擠壓比的大小，只根據(jù)二次擠壓的擠壓筒規(guī)格來推算出一次擠壓的擠壓比。擠壓比的大小，只根據(jù)二次擠壓的擠壓筒規(guī)格來推算出一次擠壓的擠壓比。擠壓小斷面型材時(shí)，為了使金屬流動(dòng)較為均勻，可采用多?？讛D壓；降低擠壓壓小斷面型材時(shí)，為了使金屬流動(dòng)較為均勻，可采用多模孔擠壓；降低擠壓比，可獲得表面質(zhì)量較好的擠制品；使用組合模擠壓空心型材時(shí)，應(yīng)盡可能比，可獲得表面質(zhì)量較好的擠制品；使用組合模

45、擠壓空心型材時(shí)，應(yīng)盡可能采用較高的擠壓比（以及較高的擠壓溫度與較長(zhǎng)的焊合腔）值，以保證制品采用較高的擠壓比（以及較高的擠壓溫度與較長(zhǎng)的焊合腔）值，以保證制品焊縫質(zhì)量。焊縫質(zhì)量。 設(shè)備能力限制設(shè)備能力限制 根據(jù)擠壓力與擠壓比的對(duì)數(shù)（根據(jù)擠壓力與擠壓比的對(duì)數(shù)（i=ln）成正比的關(guān)系，綜合考慮擠壓筒直徑）成正比的關(guān)系，綜合考慮擠壓筒直徑（擠壓墊上的單位擠壓力）和金屬材料在擠壓溫度下所需的擠壓應(yīng)力大小，（擠壓墊上的單位擠壓力）和金屬材料在擠壓溫度下所需的擠壓應(yīng)力大小，使所確定的擠壓比值既能實(shí)現(xiàn)擠壓過程又不超過設(shè)備的能力。使所確定的擠壓比值既能實(shí)現(xiàn)擠壓過程又不超過設(shè)備的能力。 q 擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參

46、數(shù)v 擠壓時(shí)的潤(rùn)滑擠壓時(shí)的潤(rùn)滑 大多數(shù)金屬材料使用平模熱擠壓型材與棒材。平模工作面與擠壓筒壁交接大多數(shù)金屬材料使用平模熱擠壓型材與棒材。平模工作面與擠壓筒壁交接處存在一個(gè)環(huán)形的死區(qū)，它可有效地阻止錠坯表面上的氧化物、夾質(zhì)與灰塵處存在一個(gè)環(huán)形的死區(qū)，它可有效地阻止錠坯表面上的氧化物、夾質(zhì)與灰塵進(jìn)入制品表面。因此，不允許涂抹潤(rùn)滑劑。進(jìn)入制品表面。因此，不允許涂抹潤(rùn)滑劑。 當(dāng)使用組合模擠壓空心型材與管材時(shí)，為了保證焊縫質(zhì)量，絕對(duì)不允許潤(rùn)滑。當(dāng)使用組合模擠壓空心型材與管材時(shí)，為了保證焊縫質(zhì)量，絕對(duì)不允許潤(rùn)滑。 當(dāng)使用組合模擠壓空心型材與管材時(shí)，為了保證焊縫質(zhì)量，絕對(duì)不允許潤(rùn)滑。當(dāng)使用組合模擠壓空心型材

47、與管材時(shí)，為了保證焊縫質(zhì)量，絕對(duì)不允許潤(rùn)滑。 熱擠硬鋁合金時(shí)，采用石墨潤(rùn)滑劑可以提高流出速度熱擠硬鋁合金時(shí)，采用石墨潤(rùn)滑劑可以提高流出速度1.52倍，能防止粗晶倍，能防止粗晶環(huán)的形成，減少制品沿長(zhǎng)度上的組織與性能不均勻性，并可提高制品尺寸精環(huán)的形成，減少制品沿長(zhǎng)度上的組織與性能不均勻性，并可提高制品尺寸精度。度。 大多數(shù)銅及銅合金管棒材的擠壓，可采用大多數(shù)銅及銅合金管棒材的擠壓，可采用45號(hào)機(jī)油和號(hào)機(jī)油和030%鱗片狀石墨調(diào)制鱗片狀石墨調(diào)制成的潤(rùn)滑劑；實(shí)際生產(chǎn)中多采用成的潤(rùn)滑劑；實(shí)際生產(chǎn)中多采用瀝青瀝青潤(rùn)滑。潤(rùn)滑。 擠壓高溫高強(qiáng)合金如銅鎳合金、鎳、鈦及鋼時(shí)，目前大多采用了玻璃潤(rùn)滑劑擠壓高溫高強(qiáng)

48、合金如銅鎳合金、鎳、鈦及鋼時(shí)，目前大多采用了玻璃潤(rùn)滑劑。 q擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù)v 錠坯選擇：考慮擠壓摩擦力、錠坯冷卻、幾何損失錠坯選擇：考慮擠壓摩擦力、錠坯冷卻、幾何損失 用以擠壓管、棒、型、線材的錠坯一般為實(shí)心圓錠坯。用以擠壓管、棒、型、線材的錠坯一般為實(shí)心圓錠坯。在下列條件下生產(chǎn)管材時(shí)最好使用空心錠坯：在下列條件下生產(chǎn)管材時(shí)最好使用空心錠坯： 擠壓擠壓高溫高強(qiáng)合金材料，例如鋼管和錫磷青銅管材時(shí)；高溫高強(qiáng)合金材料，例如鋼管和錫磷青銅管材時(shí)； 擠壓重要用途的薄壁管材，且應(yīng)防止穿孔過程中所產(chǎn)擠壓重要用途的薄壁管材，且應(yīng)防止穿孔過程中所產(chǎn)生的錠坯微裂紋時(shí)；生的錠坯微裂紋時(shí)； 擠壓某些異型管材

49、，特別是內(nèi)擠壓某些異型管材，特別是內(nèi)孔較小不宜穿孔的雙孔管材時(shí)；孔較小不宜穿孔的雙孔管材時(shí)； 擠壓極易粘結(jié)穿孔擠壓極易粘結(jié)穿孔針的稀有金屬管材時(shí)；使用無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)擠壓機(jī)針的稀有金屬管材時(shí)；使用無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)擠壓機(jī)與錐模擠壓管材時(shí)。與錐模擠壓管材時(shí)。 q 擠壓工藝參數(shù)擠壓工藝參數(shù)v 錠坯選擇錠坯選擇 錠坯直徑：計(jì)算錠坯直徑時(shí)，應(yīng)綜合考慮擠壓筒直徑、錠坯直徑偏差量、加錠坯直徑：計(jì)算錠坯直徑時(shí)，應(yīng)綜合考慮擠壓筒直徑、錠坯直徑偏差量、加熱膨脹后仍能順利進(jìn)入筒內(nèi)等因素。熱膨脹后仍能順利進(jìn)入筒內(nèi)等因素。 鋁合金熱擠壓：錠坯直徑與擠壓筒的間隙鋁合金熱擠壓：錠坯直徑與擠壓筒的間隙D=310 mm 錠坯長(zhǎng)度計(jì)

50、算錠坯長(zhǎng)度計(jì)算圓斷面錠坯長(zhǎng)度圓斷面錠坯長(zhǎng)度Lp可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： 式中式中 、c擠壓比和填充系數(shù)；擠壓比和填充系數(shù)； L1要求供給下工序的毛坯長(zhǎng)度（未中斷）；要求供給下工序的毛坯長(zhǎng)度（未中斷）； l1、l2L1的長(zhǎng)度裕量和切頭尾長(zhǎng)，對(duì)穿孔料頭應(yīng)按的長(zhǎng)度裕量和切頭尾長(zhǎng)，對(duì)穿孔料頭應(yīng)按 實(shí)心斷面計(jì)入，穿孔料頭長(zhǎng)為其直徑的實(shí)心斷面計(jì)入，穿孔料頭長(zhǎng)為其直徑的11.5倍；倍； m擠壓根數(shù)；擠壓根數(shù)； hy壓余厚度。壓余厚度。 cymphllLL211)(q工藝計(jì)算工藝計(jì)算 擠壓力計(jì)算擠壓力計(jì)算 擠壓機(jī)能力校核擠壓機(jī)能力校核 擠壓工、模具強(qiáng)度校核擠壓工、模具強(qiáng)度校核 編制工藝卡編制工藝卡q后續(xù)工

51、序后續(xù)工序 拉伸矯直：形成一些工藝廢料拉伸矯直：形成一些工藝廢料 鋸切：切定尺（鋸切：切定尺（6m)，形成幾何廢料，形成幾何廢料 固溶與淬火處理：固溶與淬火處理：T6狀態(tài)，狀態(tài)，T5狀態(tài)無此工序狀態(tài)無此工序 人工時(shí)效處理人工時(shí)效處理 陽極氧化陽極氧化 檢驗(yàn)、包裝檢驗(yàn)、包裝T6：熱擠壓：熱擠壓固溶熱處理固溶熱處理淬火淬火時(shí)效時(shí)效T5：熱擠壓（在線淬火）：熱擠壓（在線淬火）時(shí)效時(shí)效q 擠壓生產(chǎn)管理擠壓生產(chǎn)管理 工藝管理：對(duì)擠壓工藝執(zhí)行情況的管理工藝管理：對(duì)擠壓工藝執(zhí)行情況的管理 質(zhì)量管理質(zhì)量管理 設(shè)備管理：包括工、模具管理設(shè)備管理：包括工、模具管理 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)管理經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)管理 生產(chǎn)組織生產(chǎn)組

52、織 三種平衡三種平衡：金屬平衡、設(shè)備負(fù)荷平衡、勞動(dòng)力平衡：金屬平衡、設(shè)備負(fù)荷平衡、勞動(dòng)力平衡 設(shè)備負(fù)荷率、成材率、投料系數(shù)設(shè)備負(fù)荷率、成材率、投料系數(shù)u效益來源于效益來源于技術(shù)與管理技術(shù)與管理3.2.6 工藝卡的制訂方法工藝卡的制訂方法q擠壓設(shè)備擠壓設(shè)備v加熱爐加熱爐v擠壓機(jī)擠壓機(jī)v輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)q擠壓工、模具擠壓工、模具v基本工具：擠壓筒、擠壓軸、軸套、軸座、擠基本工具：擠壓筒、擠壓軸、軸套、軸座、擠壓墊、模支撐、支撐環(huán)等等壓墊、模支撐、支撐環(huán)等等v模具：模子、模墊、穿孔針模具：模子、模墊、穿孔針v輔助工具：牽引裝置、導(dǎo)路、吊鉗等輔助工具：牽引裝置、導(dǎo)路、吊鉗等第四節(jié)第四節(jié) 擠壓裝備與工模

53、具擠壓裝備與工模具v加熱爐加熱爐燃料爐燃料爐：油爐和煤氣爐油爐和煤氣爐 特點(diǎn)：加熱效率高、成本低、投資少特點(diǎn)：加熱效率高、成本低、投資少中小企業(yè)采用；中小企業(yè)采用；爐溫不易控制、勞動(dòng)條件差、自動(dòng)化程度低爐溫不易控制、勞動(dòng)條件差、自動(dòng)化程度低電阻加熱爐：電阻加熱爐：爐溫易于控制，加熱質(zhì)量好，占地面積爐溫易于控制，加熱質(zhì)量好，占地面積少，少，勞動(dòng)條件好，自動(dòng)化程度較高；勞動(dòng)條件好，自動(dòng)化程度較高；加熱效率較低、成加熱效率較低、成本高、投資大本高、投資大感應(yīng)加熱爐：感應(yīng)加熱爐：主要使用主要使用50Hz50Hz工頻感應(yīng)加熱爐。加熱速工頻感應(yīng)加熱爐。加熱速度快，體積小，耗電少，自動(dòng)化程度高度快，體積小，

54、耗電少，自動(dòng)化程度高q擠壓機(jī)擠壓機(jī)v按結(jié)構(gòu)形式分：立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分：立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)v按傳動(dòng)方式分：機(jī)械式擠壓機(jī)、油壓機(jī)、水壓機(jī)按傳動(dòng)方式分：機(jī)械式擠壓機(jī)、油壓機(jī)、水壓機(jī)v按穿孔系統(tǒng)分：不帶穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)、內(nèi)置式穿按穿孔系統(tǒng)分：不帶穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)、內(nèi)置式穿孔擠壓機(jī)、外置式穿孔擠壓機(jī)、外置式穿 孔擠壓機(jī)孔擠壓機(jī)v按模具裝置分：按模具裝置分： 鎖鍵式、滑動(dòng)模座式、鎖鍵式、滑動(dòng)模座式、 回旋模座式回旋模座式q擠壓機(jī)擠壓機(jī)q擠壓機(jī)擠壓機(jī)v模座：用于組裝模具。模座：用于組裝模具。 縱動(dòng)式、橫動(dòng)縱動(dòng)式、橫動(dòng) 式、轉(zhuǎn)動(dòng)式、式、轉(zhuǎn)動(dòng)式、 聯(lián)合式聯(lián)合式v供錠機(jī)構(gòu)：直線式、回轉(zhuǎn)式供錠機(jī)

55、構(gòu)：直線式、回轉(zhuǎn)式v擠壓墊與壓余分離裝置擠壓墊與壓余分離裝置v制品牽引機(jī)構(gòu)制品牽引機(jī)構(gòu)v鋸切裝置鋸切裝置v拉矯裝置拉矯裝置q擠壓機(jī)擠壓機(jī)鋸切機(jī)鋸切機(jī)冷床冷床q擠壓機(jī)擠壓機(jī)拉伸矯直機(jī)拉伸矯直機(jī)在線淬火在線淬火q擠壓模具擠壓模具a平面模；平面模；b平面分流組合模；平面分流組合模；c叉架式組合模；叉架式組合模；d舌形模（橋模）舌形模（橋模） q擠壓模具擠壓模具實(shí)心平模實(shí)心平模分流組合模分流組合模q擠壓模具擠壓模具導(dǎo)流模導(dǎo)流模導(dǎo)流孔導(dǎo)流孔q擠壓模具擠壓模具雙孔模雙孔模模芯模芯q擠壓模具擠壓模具空心型材擠壓模具空心型材擠壓模具擠壓筒擠壓筒報(bào)廢的擠壓模報(bào)廢的擠壓模q擠壓設(shè)備發(fā)展動(dòng)態(tài)擠壓設(shè)備發(fā)展動(dòng)態(tài) 擠壓設(shè)

56、備是擠壓技術(shù)的重要組成部分，隨擠壓新技擠壓設(shè)備是擠壓技術(shù)的重要組成部分，隨擠壓新技術(shù)的開發(fā)而發(fā)展：術(shù)的開發(fā)而發(fā)展：反向擠壓機(jī)反向擠壓機(jī) 靜液擠壓機(jī)靜液擠壓機(jī)高速擠壓機(jī)高速擠壓機(jī)大型擠壓機(jī)：萬噸（大型擠壓機(jī)：萬噸（100MN100MN）擠壓機(jī)）擠壓機(jī)連續(xù)擠壓機(jī)（連續(xù)擠壓機(jī)（conform)conform)包覆擠壓機(jī)：擠壓復(fù)合材料包覆擠壓機(jī)：擠壓復(fù)合材料鑄擠機(jī)鑄擠機(jī) q擠壓模具發(fā)展動(dòng)態(tài)擠壓模具發(fā)展動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原理與強(qiáng)度校核方法的研究設(shè)計(jì)原理與強(qiáng)度校核方法的研究模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究擠壓模具擠壓模具CAD/CAM/CAE CAD/CAM/CAE 技術(shù)的研究與開發(fā)技術(shù)的研究與開發(fā)模具材料的選擇、

57、開發(fā)與熱處理模具材料的選擇、開發(fā)與熱處理模具制造、檢測(cè)與修模技術(shù)的研究與開發(fā)模具制造、檢測(cè)與修模技術(shù)的研究與開發(fā)模具的維護(hù)與科學(xué)管理模具的維護(hù)與科學(xué)管理“零試模零試?！奔夹g(shù)技術(shù)擠壓模具設(shè)計(jì)要訣：擠壓模具設(shè)計(jì)要訣： 孔隨形走孔隨形走，避焊定橋避焊定橋，預(yù)配流量預(yù)配流量，定徑微調(diào)定徑微調(diào)第五節(jié)第五節(jié) 擠壓制品組織與性能控制擠壓制品組織與性能控制5.1 擠壓制品的組織與性能一、原理一、原理 位錯(cuò)（變形）；動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶；相變；擴(kuò)散；溫度效應(yīng)；位錯(cuò)（變形）；動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶；相變；擴(kuò)散；溫度效應(yīng)；熱效應(yīng)；摩擦；速度；導(dǎo)熱性熱效應(yīng)；摩擦；速度；導(dǎo)熱性 二、典型現(xiàn)象二、典型現(xiàn)象1. 1. 晶粒組織前粗后

58、細(xì)、中粗外細(xì)晶粒組織前粗后細(xì)、中粗外細(xì) 變形：不均勻變形：不均勻 溫度：錠坯與筒壁存在溫差，發(fā)生一次再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大溫度：錠坯與筒壁存在溫差，發(fā)生一次再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大 2. 2. 晶粒組織前細(xì)后粗晶粒組織前細(xì)后粗: : 變形變形+ +溫度溫度 一次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大一次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大+ +二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶 變形熱不易散失，筒、錠溫差不大，變形區(qū)金屬溫度升高變形熱不易散失，筒、錠溫差不大，變形區(qū)金屬溫度升高3. 3. 帶狀組織：第二相的析出帶狀組織：第二相的析出 ( (在相變溫度發(fā)生變形在相變溫度發(fā)生變形) )4. 4. 粗晶粒：合金在熱變形后的熱處理中出現(xiàn)的比臨界變形后熱處粗晶粒：合金在熱變形

59、后的熱處理中出現(xiàn)的比臨界變形后熱處 理形成的再結(jié)晶晶粒更大的組織。理形成的再結(jié)晶晶粒更大的組織。 粗晶環(huán)：在淬火后形成的出現(xiàn)在制品周邊上的粗晶區(qū)。粗晶環(huán)：在淬火后形成的出現(xiàn)在制品周邊上的粗晶區(qū)。5. 5. 層狀組織：斷口出現(xiàn)分層，分層的界面近似于平行于軸線，后層狀組織：斷口出現(xiàn)分層，分層的界面近似于平行于軸線，后 續(xù)加工也無法消除。續(xù)加工也無法消除。6. 6. 擠壓效應(yīng)：擠壓制品在淬火時(shí)效后，與其它加工方法相比，縱擠壓效應(yīng)：擠壓制品在淬火時(shí)效后，與其它加工方法相比，縱 向上抗拉強(qiáng)度提高而延伸降低的現(xiàn)象。向上抗拉強(qiáng)度提高而延伸降低的現(xiàn)象。7. 7. 擠壓裂紋、擠壓縮尾、夾雜等擠壓裂紋、擠壓縮尾、

60、夾雜等三、粗晶環(huán)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三、粗晶環(huán)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)1.1.分布規(guī)律分布規(guī)律 A. A. 單孔模擠出的棒：?jiǎn)慰啄D出的棒： 幾乎整個(gè)周邊幾乎整個(gè)周邊 B. B. 多孔模擠出的棒：多孔模擠出的棒： 月牙形月牙形( (出現(xiàn)在局部周邊上出現(xiàn)在局部周邊上) ) C. C. 型材：型材： 角部或轉(zhuǎn)角區(qū)角部或轉(zhuǎn)角區(qū) D. D. 軸向：軸向： 粗晶環(huán)厚度頭薄尾重粗晶環(huán)厚度頭薄尾重 E E：徑向：摩擦阻力大，靠近擠壓筒部分環(huán)粗。：徑向：摩擦阻力大，靠近擠壓筒部分環(huán)粗。 2.形成機(jī)理形成機(jī)理 A：在變形的劇烈剪切帶：在變形的劇烈剪切帶 B：變形大：變形大-晶粒破晶粒破-晶格扭晶格扭 C：再結(jié)晶溫度比其它部位相對(duì)要