擠壓變形流動與組織

1、金屬擠壓變形金屬擠壓變形金屬擠壓變形、流動和組織金屬擠壓變形、流動和組織（部分）（部分） 2 .擠壓時金屬的變形流動擠壓時金屬的變形流動 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：金屬變形流動及擠壓力的變化金屬變形流動及擠壓力的變化特征；正、反向擠壓時金屬的變形流動特特征；正、反向擠壓時金屬的變形流動特點，擠壓制品的組織特點，擠壓力的變化點，擠壓制品的組織特點，擠壓力的變化規(guī)律；影響金屬流動的因素分析。規(guī)律；影響金屬流動的因素分析。 難點：難點：擠壓時的應(yīng)力與變形分析，擠壓縮擠壓時的應(yīng)力與變形分析，擠壓縮尾的產(chǎn)生機理，反向擠壓時的擠壓力變化尾的產(chǎn)生機理，反向擠壓時的擠壓力變化分析，反向擠壓時的縮尾、紡錘體核組織、分

2、析，反向擠壓時的縮尾、紡錘體核組織、粗晶芯與粗晶環(huán)粗晶芯與粗晶環(huán) 。 重要概念：重要概念：填充系數(shù)，擠壓比，難變形填充系數(shù)，擠壓比，難變形區(qū)，死區(qū)，擠壓縮尾，紡錘體核組織，區(qū)，死區(qū)，擠壓縮尾，紡錘體核組織，粗晶芯，變形區(qū)壓縮錐。粗晶芯，變形區(qū)壓縮錐。 目的和要求：目的和要求：掌握擠壓過程三個階段的掌握擠壓過程三個階段的含義、擠壓力的變化規(guī)律；填充系數(shù)的含義、擠壓力的變化規(guī)律；填充系數(shù)的意義及其對制品質(zhì)量的影響；擠壓時金意義及其對制品質(zhì)量的影響；擠壓時金屬的變形流動特點；擠壓縮尾的概念及屬的變形流動特點；擠壓縮尾的概念及產(chǎn)生原因。產(chǎn)生原因。 2.1正向擠壓時金屬的變形流動正向擠壓時金屬的變形流動

3、 根據(jù)金屬變形流動特征和擠壓力的變根據(jù)金屬變形流動特征和擠壓力的變化規(guī)律，可將擠壓過程分為：填充、基化規(guī)律，可將擠壓過程分為：填充、基本和終了擠壓三個階段（見圖本和終了擠壓三個階段（見圖2-1）。）。 圖圖2-1正、反向擠壓力正、反向擠壓力-行程曲線行程曲線 2.1.1填充擠壓階段金屬的變形流動填充擠壓階段金屬的變形流動 2.1.1.1金屬變形流動特點金屬變形流動特點 金屬發(fā)生橫向流動，出現(xiàn)單鼓或雙鼓金屬發(fā)生橫向流動，出現(xiàn)單鼓或雙鼓變形（見圖變形（見圖2-2）。其變形指數(shù)）。其變形指數(shù)用填用填充系數(shù)充系數(shù)c 來表示：來表示： c =F0 / Fp （2-1） 2.1.1.2擠壓力的變化規(guī)律擠壓

4、力的變化規(guī)律 隨著擠壓桿的向前移動，擠壓力呈直隨著擠壓桿的向前移動，擠壓力呈直線上升。線上升。 圖圖2-2 填充擠壓時金屬的變形填充擠壓時金屬的變形 2.1.1.3金屬受力分析金屬受力分析（見圖（見圖2-3） 圖圖2-3 填充擠壓階段錠坯的受力狀態(tài)填充擠壓階段錠坯的受力狀態(tài) 隨著填充過程中錠坯直徑增大，在錠隨著填充過程中錠坯直徑增大，在錠坯的表面層出現(xiàn)了阻礙其自由增大的周坯的表面層出現(xiàn)了阻礙其自由增大的周向附加拉應(yīng)力。向附加拉應(yīng)力。 隨著填充過程進行，錠坯長度縮短，隨著填充過程進行，錠坯長度縮短，直徑增大，中間部分首先與擠壓筒壁接直徑增大，中間部分首先與擠壓筒壁接觸，由于摩擦作用，從而在表面層

5、出現(xiàn)觸，由于摩擦作用，從而在表面層出現(xiàn)了阻礙金屬向前后兩個空間流動的縱向了阻礙金屬向前后兩個空間流動的縱向附加拉應(yīng)力。附加拉應(yīng)力。 2.1.1.4對擠壓制品質(zhì)量的影響對擠壓制品質(zhì)量的影響 （1）填充系數(shù)過大，從而易造成制品表）填充系數(shù)過大，從而易造成制品表面起皮、氣泡缺陷。面起皮、氣泡缺陷。 （2）填充系數(shù)過大，用空心錠不穿孔擠）填充系數(shù)過大，用空心錠不穿孔擠壓管材時易造成偏心缺陷。壓管材時易造成偏心缺陷。 （3）對于具有擠壓效應(yīng)的鋁合金來說，對于具有擠壓效應(yīng)的鋁合金來說，填充系數(shù)增大，擠壓效應(yīng)損失增大。填充系數(shù)增大，擠壓效應(yīng)損失增大。 2.1.2 基本擠壓階段金屬的變形與應(yīng)力基本擠壓階段金屬

6、的變形與應(yīng)力 2.1.2.1金屬變形流動特點金屬變形流動特點 不發(fā)生橫向流動。其不發(fā)生橫向流動。其變形指數(shù)變形指數(shù)用擠用擠壓比壓比來表示：來表示： = F0 / F1 （2-2） 2.1.2.2 應(yīng)力分布應(yīng)力分布（見圖（見圖2-4） （1）軸向應(yīng)力）軸向應(yīng)力L L 邊邊 L中中 L入入 L出出 圖圖2-4作用在金屬上的力、應(yīng)力作用在金屬上的力、應(yīng)力 （2）徑向應(yīng)力）徑向應(yīng)力r與周向應(yīng)力與周向應(yīng)力 r中中 r邊邊 r入入 r出出 中中邊邊 入入 出出 2.1.2.3金屬的變形及流動金屬的變形及流動用坐標(biāo)網(wǎng)用坐標(biāo)網(wǎng)格法分析（見圖格法分析（見圖2-5） A、縱向網(wǎng)格線的變化、縱向網(wǎng)格線的變化 （1）

7、變形前后均保持平行直線，間距）變形前后均保持平行直線，間距仍相等。仍相等。 圖圖2-5正擠壓圓棒材金屬流動示意圖正擠壓圓棒材金屬流動示意圖 （2）每條線（除中間一條外）發(fā)生了）每條線（除中間一條外）發(fā)生了兩次方向相反的彎曲。各條線的彎曲角兩次方向相反的彎曲。各條線的彎曲角度不同，外大內(nèi)小。度不同，外大內(nèi)小。 （3）在擠壓制品的最前端，除了中間）在擠壓制品的最前端，除了中間一條外，其它線分別向外彎曲。一條外，其它線分別向外彎曲。 擠壓變形區(qū)：擠壓變形區(qū)：分別連接各條線的兩個拐分別連接各條線的兩個拐點，形成兩個曲面。把這兩個曲面與模點，形成兩個曲面。把這兩個曲面與?？族F面或死區(qū)界面間包圍的體積稱為

8、擠孔錐面或死區(qū)界面間包圍的體積稱為擠壓變形區(qū)或變形區(qū)壓縮錐（見圖壓變形區(qū)或變形區(qū)壓縮錐（見圖2-5中虛中虛線）。線）。 B、橫向網(wǎng)格線變化、橫向網(wǎng)格線變化 （1）靠近擠壓墊一方部分橫向線未變）靠近擠壓墊一方部分橫向線未變化；化； （2）進入變形區(qū)后橫向線向前發(fā)生彎）進入變形區(qū)后橫向線向前發(fā)生彎曲，越靠近模孔，彎曲越大，出?？缀笄?，越靠近模孔，彎曲越大，出?？缀蟛辉侔l(fā)生變化；不再發(fā)生變化； （3）出模孔后的橫向線的彎曲程度由）出?？缀蟮臋M向線的彎曲程度由前向后逐漸增加，最后趨于穩(wěn)定；前向后逐漸增加，最后趨于穩(wěn)定； （4）橫向線距離不等，前小后大，最）橫向線距離不等，前小后大，最后趨于穩(wěn)定。后趨于

9、穩(wěn)定。 C、坐標(biāo)網(wǎng)格的變化、坐標(biāo)網(wǎng)格的變化 （1）變形前為正方形，變形后橫向壓縮、）變形前為正方形，變形后橫向壓縮、縱向拉長為矩形或平行四邊形；縱向拉長為矩形或平行四邊形； （2）擠壓制品中心部位近似矩形，邊部）擠壓制品中心部位近似矩形，邊部為平行四邊形；為平行四邊形； （3）越靠近邊部，平行四邊形的短邊與）越靠近邊部，平行四邊形的短邊與原橫向線之間的夾角越大。原橫向線之間的夾角越大。 2.1.2.4難變形區(qū)與劇烈變形區(qū)難變形區(qū)與劇烈變形區(qū) 擠壓過程中的難變形區(qū)如圖擠壓過程中的難變形區(qū)如圖2-6所示。所示。 圖圖2-6 擠壓筒內(nèi)的金屬難變形區(qū)擠壓筒內(nèi)的金屬難變形區(qū) a-平模擠壓；平模擠壓；b-

10、錐模擠壓錐模擠壓 A、前端難變形區(qū)、前端難變形區(qū)死區(qū)死區(qū) （1）死區(qū)概念：死區(qū)概念：在基本擠壓階段，位于在基本擠壓階段，位于擠壓筒與模子端面交界處的金屬，基本擠壓筒與模子端面交界處的金屬，基本上不發(fā)生塑性變形，故稱為死區(qū)。上不發(fā)生塑性變形，故稱為死區(qū)。 死區(qū)的的大小和形狀并非絕對不變化，死區(qū)的的大小和形狀并非絕對不變化，如圖如圖2-7所示，擠壓過程中，死區(qū)界面上所示，擠壓過程中，死區(qū)界面上的金屬隨流動區(qū)金屬會逐層流出?？锥慕饘匐S流動區(qū)金屬會逐層流出?？锥纬芍破繁砻?，死區(qū)界面外移，高度減形成制品表面，死區(qū)界面外移，高度減小，體積變小。小，體積變小。 圖圖2-7擠壓擠壓6A02合金的死區(qū)變化示

11、意圖合金的死區(qū)變化示意圖 -初期；初期；、-中期；中期；-末期末期 （2）死區(qū)產(chǎn)生原因：）死區(qū)產(chǎn)生原因： a、強烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，金屬不容、強烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，金屬不容易達(dá)到屈服條件；易達(dá)到屈服條件； b、受工具冷卻，、受工具冷卻，s增大；增大； c、摩擦阻力大。、摩擦阻力大。 從能量學(xué)角度來看，金屬沿著圖從能量學(xué)角度來看，金屬沿著圖2-6中中adc曲面流動所消耗的能量較小。曲面流動所消耗的能量較小。 （3）影響死區(qū)大小的因素：）影響死區(qū)大小的因素： a、模角模角 模角大，死區(qū)大；模角大，死區(qū)大； b、摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù)f 摩擦系數(shù)大，死區(qū)大；摩擦系數(shù)大，死區(qū)大； c、擠壓比、擠壓比 擠壓

12、比大，死區(qū)高度大，擠壓比大，死區(qū)高度大，但總體積減??；但總體積減小； d、擠壓溫度、擠壓溫度 熱擠壓死區(qū)大，冷擠壓熱擠壓死區(qū)大，冷擠壓死區(qū)小；死區(qū)??； e、擠壓速度、擠壓速度v 擠壓速度快，死區(qū)??；擠壓速度快，死區(qū)小； f、金屬的變形抗力、金屬的變形抗力s 金屬變形抗力金屬變形抗力大，死區(qū)大；大，死區(qū)大； g、 模孔位置?？孜恢?在多孔模擠壓時，模在多孔模擠壓時，?？卓拷鼣D壓筒內(nèi)壁，死區(qū)減小?？卓拷鼣D壓筒內(nèi)壁，死區(qū)減小。 （4）死區(qū)的作用：）死區(qū)的作用： 可阻礙錠坯表面的雜質(zhì)、氧化物、偏析可阻礙錠坯表面的雜質(zhì)、氧化物、偏析瘤、灰塵及表面缺陷進入變形區(qū)壓縮錐瘤、灰塵及表面缺陷進入變形區(qū)壓縮錐而流

13、入制品表面，提高制品表面質(zhì)量。而流入制品表面，提高制品表面質(zhì)量。 B 、后端難變形區(qū)、后端難變形區(qū) 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：擠壓墊的冷卻和摩擦作用。擠壓墊的冷卻和摩擦作用。 C、劇烈變形區(qū)、劇烈變形區(qū) 如圖如圖2-8所示，在變形區(qū)壓縮錐與死區(qū)所示，在變形區(qū)壓縮錐與死區(qū)的交界處，發(fā)生強烈的剪切變形，使晶的交界處，發(fā)生強烈的剪切變形，使晶粒破碎非常嚴(yán)重。粒破碎非常嚴(yán)重。 這一部分金屬流出?？缀笪挥谥破返倪@一部分金屬流出?？缀笪挥谥破返谋砻鎸樱斐芍破穬?nèi)外層晶粒大小不同，表面層，造成制品內(nèi)外層晶粒大小不同，外層細(xì)小，內(nèi)層粗大，從而造成機械性外層細(xì)小，內(nèi)層粗大，從而造成機械性能不均勻。在熱處理后易形成粗晶

14、環(huán)。能不均勻。在熱處理后易形成粗晶環(huán)。 圖圖2-8 一次擠壓棒材金屬流動情況一次擠壓棒材金屬流動情況 2.1.2.5擠壓力的變化規(guī)律擠壓力的變化規(guī)律 隨著擠壓桿向前移動，金屬不斷從模隨著擠壓桿向前移動，金屬不斷從模孔中流出，擠壓力幾乎呈直線下降?？字辛鞒?，擠壓力幾乎呈直線下降。 2.1.3終了擠壓階段金屬的變形流動終了擠壓階段金屬的變形流動 如圖如圖2-9所示，當(dāng)擠壓墊開始進入變所示，當(dāng)擠壓墊開始進入變形區(qū)，與擠壓墊接觸的后端難變形區(qū)金形區(qū)，與擠壓墊接觸的后端難變形區(qū)金屬，克服墊片的摩擦作用，產(chǎn)生徑向流屬，克服墊片的摩擦作用，產(chǎn)生徑向流動；位于死區(qū)部位的金屬也發(fā)生環(huán)流，動；位于死區(qū)部位的金屬也

15、發(fā)生環(huán)流，進入?？琢飨蛑破分小＿M入?？琢飨蛑破分小?圖圖2-9 擠壓墊進入變形區(qū)示意圖擠壓墊進入變形區(qū)示意圖 終了擠壓階段特點：終了擠壓階段特點： （1）金屬的橫向流動劇烈增加，并產(chǎn)）金屬的橫向流動劇烈增加，并產(chǎn)生環(huán)流；生環(huán)流； （2）擠壓力進一步增加；）擠壓力進一步增加； （3）產(chǎn)生擠壓縮尾。）產(chǎn)生擠壓縮尾。 擠壓縮尾：擠壓縮尾：擠壓快要結(jié)束時，由于金屬擠壓快要結(jié)束時，由于金屬的徑向流動及環(huán)流，錠坯表面的氧化物、的徑向流動及環(huán)流，錠坯表面的氧化物、潤滑劑及污物、氣泡、偏析榴、裂紋等潤滑劑及污物、氣泡、偏析榴、裂紋等缺陷進入制品內(nèi)部，具有一定規(guī)律的破缺陷進入制品內(nèi)部，具有一定規(guī)律的破壞制品組織

16、連續(xù)性、致密性的缺陷。壞制品組織連續(xù)性、致密性的缺陷。 2.1.3.1擠壓縮尾的形式擠壓縮尾的形式 三種：中心縮尾、環(huán)形縮尾、皮下縮尾。三種：中心縮尾、環(huán)形縮尾、皮下縮尾。 （1）中心縮尾）中心縮尾 圖圖2-10 正向擠壓棒材中心縮尾正向擠壓棒材中心縮尾 （2）環(huán)形縮尾）環(huán)形縮尾 圖圖2-11 正向擠壓制品的環(huán)形縮尾正向擠壓制品的環(huán)形縮尾 （3）皮下縮尾）皮下縮尾 圖圖2-12 正向擠壓制品皮下縮尾正向擠壓制品皮下縮尾 2.1.3.2擠壓縮尾的形成擠壓縮尾的形成 圖圖2-13 擠壓縮尾形成過程示意圖擠壓縮尾形成過程示意圖 a-中心縮尾；中心縮尾；b-環(huán)形縮尾；環(huán)形縮尾；c-皮下縮尾皮下縮尾 A

17、、中心縮尾、中心縮尾 （1）筒內(nèi)剩余的錠坯高度較小，金屬處于紊流狀）筒內(nèi)剩余的錠坯高度較小，金屬處于紊流狀態(tài)，徑向流動速度增加。態(tài)，徑向流動速度增加。 （2）將錠坯表面的氧化物、油污等集聚到錠坯的）將錠坯表面的氧化物、油污等集聚到錠坯的中心部位。中心部位。 （3）進入制品內(nèi)部，形成中心縮尾。）進入制品內(nèi)部，形成中心縮尾。 隨著擠壓過程進一步進行，徑向流動的金屬無隨著擠壓過程進一步進行，徑向流動的金屬無法滿足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出法滿足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出現(xiàn)了漏斗狀的空缺，即中空縮尾。現(xiàn)了漏斗狀的空缺，即中空縮尾。 A、中心縮尾、中心縮尾 （1）筒內(nèi)剩余的錠坯高度較

18、小，金屬處）筒內(nèi)剩余的錠坯高度較小，金屬處于紊流狀態(tài)，徑向流動速度增加。于紊流狀態(tài)，徑向流動速度增加。 （2）將錠坯表面的氧化物、油污等集聚）將錠坯表面的氧化物、油污等集聚到錠坯的中心部位。到錠坯的中心部位。 （3）進入制品內(nèi)部，形成中心縮尾。）進入制品內(nèi)部，形成中心縮尾。 隨著擠壓過程進一步進行，徑向流動隨著擠壓過程進一步進行，徑向流動的金屬無法滿足中心部位的短缺，于是在的金屬無法滿足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出現(xiàn)了漏斗狀的空缺，即中制品中心尾部出現(xiàn)了漏斗狀的空缺，即中空縮尾?？湛s尾。 B、環(huán)形縮尾、環(huán)形縮尾 （1）隨著擠壓過程進行，堆積在擠壓）隨著擠壓過程進行，堆積在擠壓墊與擠壓筒

19、角落部位中的帶有各種缺陷墊與擠壓筒角落部位中的帶有各種缺陷和污物的金屬會越來越多。和污物的金屬會越來越多。 （2）擠壓末期，當(dāng)中間金屬供應(yīng)不足，）擠壓末期，當(dāng)中間金屬供應(yīng)不足，邊部金屬開始發(fā)生徑向流動時，這部分邊部金屬開始發(fā)生徑向流動時，這部分金屬將沿著后端難變形區(qū)的邊界進入錠金屬將沿著后端難變形區(qū)的邊界進入錠坯的中間部位。坯的中間部位。 （3）流入制品中，形成環(huán)形縮尾。）流入制品中，形成環(huán)形縮尾。 擠壓厚壁管材時，將形成內(nèi)成層。擠壓厚壁管材時，將形成內(nèi)成層。 C、皮下縮尾、皮下縮尾 （1）死區(qū)與塑性流動區(qū)界面因劇烈滑）死區(qū)與塑性流動區(qū)界面因劇烈滑移使金屬受到很大剪切變形而斷裂。移使金屬受到很

20、大剪切變形而斷裂。 （2）表面層帶有氧化物、各種表面缺）表面層帶有氧化物、各種表面缺陷及污物的金屬，會沿著斷裂面流出。陷及污物的金屬，會沿著斷裂面流出。 （3）與此同時，死區(qū)金屬也逐漸流出）與此同時，死區(qū)金屬也逐漸流出?？装苍谥破返谋砻嫔?，形成皮下縮?？装苍谥破返谋砻嫔?，形成皮下縮尾（外成層）或起皮。尾（外成層）或起皮。 2.1.3.3減少擠壓縮尾的措施減少擠壓縮尾的措施 （1）對錠坯表面進行機械加工）對錠坯表面進行機械加工車皮。車皮。 （2）采用熱剝皮擠壓，如圖）采用熱剝皮擠壓，如圖2-14。 圖圖2-14 擠壓生產(chǎn)線上熱剝皮示意圖擠壓生產(chǎn)線上熱剝皮示意圖 （3）采用脫皮擠壓，如圖）采用

21、脫皮擠壓，如圖2-15。 圖圖2-15 銅合金脫皮擠壓示意圖銅合金脫皮擠壓示意圖 a-擠壓；擠壓；b-清除脫皮清除脫皮 （4）進行不完全擠壓）進行不完全擠壓留壓余。留壓余。 （5）保持?jǐn)D壓墊工作面的清潔，減少錠）保持?jǐn)D壓墊工作面的清潔，減少錠坯尾部徑向流動的可能性。坯尾部徑向流動的可能性。 2.2反向擠壓時金屬的變形流動反向擠壓時金屬的變形流動 2.2.1坐標(biāo)網(wǎng)格線的變化坐標(biāo)網(wǎng)格線的變化 反向擠壓時的坐標(biāo)網(wǎng)格線的變化如圖反向擠壓時的坐標(biāo)網(wǎng)格線的變化如圖2-16所示。所示。 圖圖2-16 反向擠壓的坐標(biāo)網(wǎng)格變化反向擠壓的坐標(biāo)網(wǎng)格變化 （ 1）橫向網(wǎng)格線）橫向網(wǎng)格線 變形區(qū)中網(wǎng)格線與擠壓筒壁基本垂

22、直，變形區(qū)中網(wǎng)格線與擠壓筒壁基本垂直，直至模孔時才發(fā)生劇烈彎曲。直至?？讜r才發(fā)生劇烈彎曲。 （2）縱向網(wǎng)格線）縱向網(wǎng)格線 進入變形區(qū)時的彎曲程度比正向擠壓進入變形區(qū)時的彎曲程度比正向擠壓大得多。大得多。 2.2.2變形區(qū)及死區(qū)變形區(qū)及死區(qū) （1）死區(qū)）死區(qū) 死區(qū)很小，緊靠模子端面。死區(qū)的高死區(qū)很小，緊靠模子端面。死區(qū)的高度約為擠壓筒直徑的度約為擠壓筒直徑的1/81/4。 （2）變形區(qū)）變形區(qū) 變形區(qū)緊靠模面，集中在?？赘浇Ｗ冃螀^(qū)緊靠模面，集中在模孔附近。變形區(qū)的高度與摩擦系數(shù)及擠壓溫度有變形區(qū)的高度與摩擦系數(shù)及擠壓溫度有關(guān)，一般小于擠壓筒直徑的關(guān)，一般小于擠壓筒直徑的1/3。 2.2.3金屬

23、流動金屬流動 反向擠壓時，金屬的變形僅集中在模反向擠壓時，金屬的變形僅集中在?？赘浇?，在擠壓筒內(nèi)不存在錠坯內(nèi)外層孔附近，在擠壓筒內(nèi)不存在錠坯內(nèi)外層的流速差別，金屬的變形要比正向擠壓的流速差別，金屬的變形要比正向擠壓均勻得多。在擠壓末期一般也不會產(chǎn)生均勻得多。在擠壓末期一般也不會產(chǎn)生金屬環(huán)流現(xiàn)象。金屬環(huán)流現(xiàn)象。 圖圖2-17是正、反向擠壓棒材軸向主延是正、反向擠壓棒材軸向主延伸變形的實測結(jié)果。圖中伸變形的實測結(jié)果。圖中a是壓出長度為是壓出長度為棒材直徑的棒材直徑的1倍，倍，b是是2倍，倍，c是是5倍。倍。 圖圖2-17正、反向擠壓棒材軸向延伸比較正、反向擠壓棒材軸向延伸比較 （1）開始擠壓時，模

24、孔附近坯料中心部）開始擠壓時，模孔附近坯料中心部位變形量為位變形量為5.582，是正擠壓的三倍以上。，是正擠壓的三倍以上。 （2）隨著被擠出棒材長度從）隨著被擠出棒材長度從1d棒棒2 d棒棒5 d棒棒，正擠壓中心部位的主延伸變，正擠壓中心部位的主延伸變形程度變化為形程度變化為1.7673.9046.32，反擠，反擠壓的為壓的為5.5827.6088.638。 （3）邊部與中心部的主延伸變形之比，）邊部與中心部的主延伸變形之比，正擠壓為正擠壓為1.09/1.7674.028/3.90620.44/6.32；反擠壓為；反擠壓為1.005/5.5821.648/7.60815.55/8.638。 2

25、.2.4反向擠壓時擠壓力的變化反向擠壓時擠壓力的變化 通常認(rèn)為，反擠壓時，由于錠坯與擠通常認(rèn)為，反擠壓時，由于錠坯與擠壓筒之間無摩擦，擠壓力大小與錠坯長壓筒之間無摩擦，擠壓力大小與錠坯長度無關(guān)，在擠壓過程中擠壓力不變化。度無關(guān)，在擠壓過程中擠壓力不變化。 近年來研究發(fā)現(xiàn)，近年來研究發(fā)現(xiàn)，反擠壓棒材時，隨反擠壓棒材時，隨著擠壓過程的進行擠壓力是逐漸增加的，著擠壓過程的進行擠壓力是逐漸增加的，特別是在擠壓后期，增加的較明顯特別是在擠壓后期，增加的較明顯（見（見圖圖2-18）。 圖圖2-18 正反向擠壓棒材的擠壓力變化正反向擠壓棒材的擠壓力變化 1-正擠壓；正擠壓；2-反擠壓反擠壓 主要原因：主要原

26、因： （1）擠壓力大小與錠坯長度無關(guān)；）擠壓力大小與錠坯長度無關(guān)； （2）主延伸變形隨著壓出制品長度的）主延伸變形隨著壓出制品長度的增加而增大，而擠壓力與主延伸變形量增加而增大，而擠壓力與主延伸變形量大小成正比；大小成正比； （3）在連續(xù)、強烈的三向壓應(yīng)力作用）在連續(xù)、強烈的三向壓應(yīng)力作用下筒內(nèi)錠坯密度增大，變形抗力提高；下筒內(nèi)錠坯密度增大，變形抗力提高； （4）溫升小，軟化作用小，加工硬化作）溫升小，軟化作用小，加工硬化作用明顯；用明顯； （5）溫降的影響。）溫降的影響。 反擠壓管材時，在開始階段，擠壓力反擠壓管材時，在開始階段，擠壓力呈下降趨勢，隨著擠壓過程進行，逐漸呈下降趨勢，隨著擠壓過

27、程進行，逐漸趨于穩(wěn)定趨于穩(wěn)定（見圖（見圖2-19）。 主要原因：主要原因：在內(nèi)部有穿孔針的摩擦作用。在內(nèi)部有穿孔針的摩擦作用。隨著筒內(nèi)鑄錠長度縮短，摩擦力逐漸減隨著筒內(nèi)鑄錠長度縮短，摩擦力逐漸減小。當(dāng)摩擦力減小使擠壓力下降與上述小。當(dāng)摩擦力減小使擠壓力下降與上述因素使擠壓力升高的作用接近時，擠壓因素使擠壓力升高的作用接近時，擠壓力將趨于穩(wěn)定。力將趨于穩(wěn)定。 圖圖2-19 正反向擠壓管材的擠壓力變化正反向擠壓管材的擠壓力變化 1-正擠壓；正擠壓；2-反擠壓反擠壓 2.2.5反向擠壓制品的表面質(zhì)量反向擠壓制品的表面質(zhì)量 反擠壓時死區(qū)體積較小且比較容易參反擠壓時死區(qū)體積較小且比較容易參與流動，使得錠

28、坯表面層帶有氧化物、與流動，使得錠坯表面層帶有氧化物、臟物等的金屬易流入制品表面或表皮之臟物等的金屬易流入制品表面或表皮之下，形成起皮、氣泡等缺陷。下，形成起皮、氣泡等缺陷。 圖圖2-20 反擠壓錠坯表層流入制品示意反擠壓錠坯表層流入制品示意圖圖 2.2.6擠壓縮尾擠壓縮尾 反擠壓時反擠壓時,金屬的變形集中在模孔附近金屬的變形集中在?？赘浇?并不波及整個錠坯，變形區(qū)是恒定的且并不波及整個錠坯，變形區(qū)是恒定的且隨著擠壓的進行由錠坯的前端逐漸向后隨著擠壓的進行由錠坯的前端逐漸向后端推移，前端的金屬流出?？?，滯后的端推移，前端的金屬流出模孔，滯后的金屬卻沒有發(fā)生擠壓變形。金屬卻沒有發(fā)生擠壓變形。 這

29、種流動特征，不可能將邊部帶有臟這種流動特征，不可能將邊部帶有臟物及缺陷的金屬帶進制品中，也就不會物及缺陷的金屬帶進制品中，也就不會形成環(huán)形縮尾。故反擠壓形成環(huán)形縮尾。故反擠壓只有中心縮尾只有中心縮尾和皮下縮尾。和皮下縮尾。 （1）中心縮尾）中心縮尾 當(dāng)擠壓過程即將終了時，擠壓筒內(nèi)可當(dāng)擠壓過程即將終了時，擠壓筒內(nèi)可供流出的金屬嚴(yán)重不足，越來越難于充供流出的金屬嚴(yán)重不足，越來越難于充滿制品的中心部位，便形成了漏斗狀的滿制品的中心部位，便形成了漏斗狀的中空縮尾（見圖中空縮尾（見圖2-21）。）。 （2）皮下縮尾）皮下縮尾 在反向擠壓過程中，即使在穩(wěn)定的擠在反向擠壓過程中，即使在穩(wěn)定的擠壓階段也有可能

30、形成明顯的皮下縮尾。壓階段也有可能形成明顯的皮下縮尾。 圖圖2-21 反擠壓棒材的中心縮尾反擠壓棒材的中心縮尾 2.2.7紡錘體核組織紡錘體核組織 單孔反向擠壓棒材，在切尾約單孔反向擠壓棒材，在切尾約300mm的縮尾處，有沿縱向分布的類似的縮尾處，有沿縱向分布的類似“紡錘紡錘體體”的核組織，如圖的核組織，如圖2-22所示。所示。 圖圖2-22 反擠壓棒材尾端的紡錘體核組反擠壓棒材尾端的紡錘體核組織織 （1）紡錘形核組織形成機制：）紡錘形核組織形成機制： 反擠壓后期開始形成漏斗狀縮尾時，反擠壓后期開始形成漏斗狀縮尾時，正對?？字行牟⒕o靠堵頭的金屬基本未正對模孔中心并緊靠堵頭的金屬基本未產(chǎn)生變形而

31、被邊部流動金屬夾持到制品產(chǎn)生變形而被邊部流動金屬夾持到制品中心。隨后周圍金屬進入不足便形成漏中心。隨后周圍金屬進入不足便形成漏斗狀中空縮尾。斗狀中空縮尾。 （2）組織結(jié)構(gòu)：）組織結(jié)構(gòu)：主要由殘留的鑄造組主要由殘留的鑄造組織和加工組織組成。織和加工組織組成。 （3）紡錘形核組織特征：）紡錘形核組織特征： 紡錘體核組織在棒材縱向中心剖面上紡錘體核組織在棒材縱向中心剖面上的形狀不一，有的形狀不一，有核桃形、棗核形等核桃形、棗核形等。 下圖是下圖是2A50合金合金120mm棒材棒材1/8個個紡錘體核立體低倍組織。紡錘體核立體低倍組織。 圖圖2-23 1/8個紡錘體核的立體形態(tài)個紡錘體核的立體形態(tài) 2.

32、2.8粗晶環(huán)與粗晶芯粗晶環(huán)與粗晶芯 反擠壓棒材橫截面邊緣只有較輕微的反擠壓棒材橫截面邊緣只有較輕微的粗晶環(huán)，深度較正向擠壓的淺得多，晶粗晶環(huán)，深度較正向擠壓的淺得多，晶粒尺寸也小得多。粒尺寸也小得多。 以以2A50合金合金120 mm正、反向擠壓正、反向擠壓棒材為例，正擠壓粗晶環(huán)深度達(dá)棒材為例，正擠壓粗晶環(huán)深度達(dá)26mm，晶粒為晶粒為7.5級；反擠壓的深度不大于級；反擠壓的深度不大于15mm，晶粒僅為，晶粒僅為3級。如圖級。如圖2-24所示。所示。 a b 圖圖2-24 正反向擠壓棒材的粗晶環(huán)正反向擠壓棒材的粗晶環(huán) a-正擠壓；正擠壓；b-反擠壓反擠壓 反擠壓棒材縱向低倍組織上，沿中心反擠壓棒

33、材縱向低倍組織上，沿中心縮尾邊緣一直向前延伸，有一個特殊的縮尾邊緣一直向前延伸，有一個特殊的粗晶區(qū)粗晶區(qū)粗晶芯粗晶芯，這是正擠壓所沒有的，這是正擠壓所沒有的組織特征。組織特征。 在擠壓后期，在中心金屬補充困難的在擠壓后期，在中心金屬補充困難的情況下，?？讉?cè)面金屬夾持著沿堵頭表情況下，?？讉?cè)面金屬夾持著沿堵頭表面徑向流動的金屬進入棒材尾部中心，面徑向流動的金屬進入棒材尾部中心，這部分金屬受表面摩擦作用，在淬火后這部分金屬受表面摩擦作用，在淬火后形成粗大晶粒。形成粗大晶粒。 2.3影響金屬流動的因素影響金屬流動的因素 2.3.1接觸摩擦及潤滑的影響接觸摩擦及潤滑的影響 摩擦是產(chǎn)生金屬流動不均的主要原因摩擦是產(chǎn)生金屬流動不均的主要原因,以以擠壓筒壁影響最大。擠壓筒壁影響最大。 潤滑可減少摩擦，減少金屬流動不均，潤滑可減少摩擦，減少金屬流動不均，并可以防止工具粘金屬。并可以防止工具粘金屬。 2.3.2錠坯與工具溫度的影響錠坯與工具溫度的影響 2.