材料成型工藝學(xué)課件

材料成型工藝學(xué)

第一篇擠壓一、概述1

簡介

壓力加工：借助外力使金屬產(chǎn)生塑性變形進(jìn)而形成各種尺寸、形狀和用途的零件和半成品。（不同於機(jī)加工）工業(yè)中廣泛使用的零件一般通過下列方法獲得：鑄造，如軋機(jī)牌坊；鑄造——機(jī)加工，如軋輥；鑄造——壓力加工，如鋼軌；鑄造——壓力加工——機(jī)加工，如螺栓等。重要用途的零件一般均需通過壓力加工。壓力加工的主要方法有：軋製；擠壓與拉拔；鍛造與衝壓（鍛壓）主要產(chǎn)品有：板、帶、條、箔；軋製管、棒、型、線；擠壓與拉拔各種零件如車軸、飯盒、洗衣機(jī)筒等；鍛造與衝壓1）擠壓與拉拔產(chǎn)品簡介

A管材按截面形狀分：圓管、型管如方、六角形管等；按合金種類分：鋁管、銅管、鋼管等；按生產(chǎn)方法分：擠制管、拉制管、焊管、鑄管、無縫管等；按用途分：空調(diào)管、壓力錶管、波導(dǎo)管、鍋爐管、輸油管、冷凝管、天線管等；按性能分：M（退火態(tài)）、R（熱態(tài)）、Y（硬態(tài)）、Y2（半硬態(tài)）、C（淬火態(tài)）、CZ（淬火自然時(shí)效態(tài)）、CS（淬火人工時(shí)效態(tài)）等；

此外：盤管、蚊香管等。B棒、線材棒材：D>6mm；分類與管材類似；大多是半成品，進(jìn)一步加工成各種零件，如彈簧，螺栓、螺母等；線材：D<6mm；多以盤狀供貨，廣泛應(yīng)用於儀器儀錶、電子電力部門，如電線電纜等。C型材非圓截面材，又稱經(jīng)濟(jì)斷面材（可提高材料的利用率）；鋁、鋼型材較多；

許多型材只能用壓力加工法生產(chǎn)，如鋼軌、變斷面型材等。2）產(chǎn)品的生產(chǎn)方法產(chǎn)品的生產(chǎn)一般可分兩步;

坯料制?。ㄩ_坯）：充分利用金屬在高溫時(shí)的塑性對(duì)其進(jìn)行大變形量加工，如熱擠、熱軋、熱鍛

製品的獲得：進(jìn)行目的在於控制形狀、尺寸精度、提高綜合性能的各種冷加工，如冷軋、拉拔、衝壓目前研究：近終形成形技術(shù)、短流程生產(chǎn)技術(shù)A管材管材無縫管有縫管擠壓斜軋穿孔鑄造軋製帶彎形焊接拉拔軋管拉拔成品

擠壓：生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品品質(zhì)好，適用於品種、規(guī)格多、產(chǎn)量小（有色金屬）的場合，但成本高、成品率低；

斜軋穿孔：生產(chǎn)率、成品率高；成本低；但製品形狀尺寸精度差；尺寸規(guī)格受限制；多用於產(chǎn)量大的鋼坯生產(chǎn)，有色金屬廠基本沒有；鑄造：產(chǎn)品的尺寸規(guī)格少、品質(zhì)差、性能低；主要用於生產(chǎn)大尺寸、性能要求不高的產(chǎn)品，如下水管；

加熱定心穿孔軋管：道次變形量大，幾何損失少，適於難變形合金，能縮短工藝流程，也是提供長管坯的主要方法（使盤管生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)），但形狀、尺寸精度差；

拉拔：是獲得精確尺寸、優(yōu)質(zhì)表面和性能的主要方法；

焊管：效率高、成本低，但性能、品質(zhì)差。先進(jìn)工藝：擠壓——軋管——（圓盤）拉拔——聯(lián)合拉拔軋管示意圖芯棒B

棒、型、線材棒、型、線擠壓連鑄連軋型軋拉拔成品

擠壓：適用於多品種、多規(guī)格、複雜斷面；

連鑄連軋：生產(chǎn)率、成品率高、能耗低（利用餘熱直接軋製）；但品種、規(guī)格單一；型軋：適於單一品種、大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。發(fā)展方向：中小棒材：擠壓（軋製）圓盤坯料後聯(lián)合拉拔出成品；線材：連續(xù)、多模、高速方向發(fā)展。2

基本概念

擠壓：對(duì)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?。欲完成擠壓需有：1）產(chǎn)生動(dòng)力的裝置：擠壓機(jī)2）傳遞動(dòng)力、容納坯料、控制製品尺寸和形狀的工具：軸、筒、模、穿孔針、墊片、模座、鎖鍵））軸筒墊片坯料製品模模座鎖鍵穿孔針

過程：清理筒、裝模、落鎖鍵、送錠、放墊片、擠壓、抬鎖鍵、切壓餘、冷卻（潤滑）工具、重複下一次。1）正向擠壓特點(diǎn)：1）存在較大的外摩擦（高溫、高壓），導(dǎo)致能耗大、變形不均勻（組織性能不均）,製品表面品質(zhì)好；2）操作方便、適用範(fàn)圍廣，是目前最廣泛應(yīng)用的方法。3

基本方法

根據(jù)變形溫度分：熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓；根據(jù)變形特徵分：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：擠壓等。製品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相同。2）反向擠壓製品流出的方向與擠壓桿的運(yùn)動(dòng)方向相反。））））固定））空心錠特點(diǎn)：

1）變形局限在?？赘浇?，大部分坯料與擠壓筒間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此外摩擦小，能耗低、變形均勻（組織性能均勻）；

2）操作不方便、製品的尺寸範(fàn)圍??；

3）製品表面品質(zhì)差。此外還有：臥式擠壓、立式擠壓、連續(xù)擠壓等。注：

1）冷、熱變形應(yīng)以合金的再結(jié)晶溫度界定，如Sn、Pb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)1）優(yōu)點(diǎn)

A可最大限度提高材料的變形能力，因此可加工脆性材料；一次可進(jìn)行大變形。B可提高材料的焊合性，因此可生產(chǎn)複合材料；粉末擠壓；舌模擠壓。C材料與工具的密合性高，因此可生產(chǎn)複雜斷面製品；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)不同的製品），製品性能高。2）缺點(diǎn)

A工具消耗大，產(chǎn)品成本高工作條件：高溫、高壓、高摩擦，工具消耗大，原料成本高，占製品成本35％以上。B生產(chǎn)率低擠壓速度低、輔助工序多。C成品率低固有的幾何損失多（壓餘、實(shí)心頭、切頭尾），不能通過增大錠重來減少。D製品組織性能不均勻二、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)各部分金屬體積的相互轉(zhuǎn)移規(guī)律對(duì)製品的組織、性能、表面品質(zhì)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)律以及影響因素，可改善擠壓過程、提高製品的性能和品質(zhì)。擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)規(guī)律十分複雜，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

按流動(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：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；

基本擠壓階段：又稱層流擠壓階段，金屬不發(fā)生紊亂流動(dòng)，即錠外（內(nèi)）層金屬出模後仍在外（內(nèi)）層，擠壓力穩(wěn)中有降；終了擠壓階段：又稱紊流擠壓階段，金屬發(fā)生紊亂流動(dòng)，即外層進(jìn)入內(nèi)層，擠壓力上升。擠壓桿行程擠壓力Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

填充階段基本階段終了階段1）填充擠壓階段

擠壓時(shí)，為便於將錠坯放入筒中，常使錠坯外徑小於筒內(nèi)徑1－15mm，因此在擠壓力的作用下，錠坯首先徑向流動(dòng)充滿擠壓筒，同時(shí)有少量金屬流入模孔。桿、墊片、錠坯開始接觸到錠坯充滿擠壓筒的階段稱為填充擠壓階段。A

必要性

a操作要求；b實(shí)心錠擠管，否則穿孔針彎曲導(dǎo)致管材偏心；c製品要求橫向性能，如航空用型材必須有一定的鐓粗變形（25－30％）

，且可看成是主應(yīng)力，但由於?？椎拇嬖?，導(dǎo)致分佈不均勻，體現(xiàn)在：徑向上：中心小，兩邊大，差異由前向後逐漸減小。軸向上：對(duì)著?？撞糠郑河汕跋蜥嵩龃髮?duì)著模壁部分：由前向後減小B

應(yīng)力分析作用於坯料上的外力：擠壓力：P；

模端面反力：N；

摩擦力：T應(yīng)力狀態(tài)類似於自由體鐓粗，為三向壓應(yīng)力，即、、Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

C

變形（應(yīng)變）分析應(yīng)變狀態(tài)：一向壓縮（軸向）、二向延伸（徑向、周向）變形過程：開始出鼓形，斷面首先充滿擠壓筒；繼續(xù)加力，斷面充滿擠壓筒；最後，斷面充滿擠壓筒。Ⅱ

Ⅰ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

D

坯料端面變形分析

填充擠壓時(shí)，部分金屬會(huì)流入?？祝瞬糠纸饘賮K不是發(fā)生塑性變形後流入?？椎?，而是被剪出的，其組織是鑄態(tài)組織，必須切下（棒材頭）。

原因：軸向應(yīng)力在徑向上的分佈是不均勻的，且在?？字車畲?，這種應(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(duì)著?？撞糠值慕饘俦阊啬？妆患舫?。NNE填充階段應(yīng)注意的問題

a

儘量減小變形量（錠坯與擠壓筒的間隙），否則易造成：製品性能不均勻；棒材頭大，即切頭大；低塑性材料易出現(xiàn)表面裂紋。此階段的變形量用填充擠壓係數(shù)表徵，定義填充擠壓係數(shù)為：一般

b錠坯的長度與直徑比小於3－4，即L/D<3-4。否則變形不均出現(xiàn)鼓形，甚至失穩(wěn)彎曲，導(dǎo)致封閉在模、筒交界處的空氣壓入表面微裂紋中，出模後若焊合則形成氣泡，若未焊合則出現(xiàn)起皮缺陷。

c

錠坯梯溫加熱，即坯料獲得長度上的原始溫度梯度，變形抗力低的高溫端靠近?？?，填充擠壓時(shí)坯料由前向後依次變形，從而將空氣排除。2）基本擠壓階段

金屬從?？字辛鞒龅藉V坯長度等於變形區(qū)高度的階段。A

擠壓比擠壓時(shí)的變形量常用擠壓比表徵，定義擠壓比為：

單孔模擠壓時(shí)，擠壓比為：

擠壓比的大小由被擠壓材料的塑性決定，可查表。B

應(yīng)力分析外力：擠壓力P

；筒、模的反力N；筒、模、墊片與坯料間的摩擦力T

。應(yīng)力狀態(tài)：為三向壓應(yīng)力，即、、，且可近似看成是軸對(duì)稱，即。在區(qū)有：Ⅰ>在區(qū)有：Ⅱ

>軸向應(yīng)力分佈：軸向上：由前向後逐漸增大；徑向上：由中心向邊部逐漸增大。NNNTⅠ

Ⅱ

C

變形（應(yīng)變）分析應(yīng)變狀態(tài)：二向壓縮（徑向、周向）、一向延伸（軸向）變形規(guī)律（應(yīng)變分佈）：可由此階段座標(biāo)網(wǎng)格變化分析。>>

a

橫向（水準(zhǔn)方向）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。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)介面所圍成的區(qū)域叫變形區(qū)壓縮錐，或簡稱變形區(qū)。

>>

b

在變形區(qū)中，縱向（垂直方向）網(wǎng)格的中心朝前，且越接近?？讖澢酱螅f明中心質(zhì)點(diǎn)的流速大於外層質(zhì)點(diǎn)的流速，且差異越接近模孔越大。這是因?yàn)椋和饽Σ劣绊懀和鈱哟?，中心?。粩嗝鏈囟确謥眩阂话阃鈱拥?，中心高；?？椎拇嬖谑怪行馁|(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力小於外層質(zhì)點(diǎn)。>>

c

製品的網(wǎng)格也有畸變，表現(xiàn)在：①縱向線的彎曲程度以及彎曲頂點(diǎn)的間距由前向後逐漸增大，說明變形（延伸變形和剪切變形）由前向後逐漸增大。②中心網(wǎng)格變成近似矩形，外層網(wǎng)格變成平行四邊形，說明外層質(zhì)點(diǎn)不僅承受了縱向延伸，還承受了附加的剪切變形，且剪切變形由中心向外層逐漸增大。

變形規(guī)律總結(jié)：徑向上：外層大，中心??；軸向上：後端大，前端?。蛔冃尾町悾河汕跋蜥嶂饾u增加；流動(dòng)速度：中心大，外層?。豢傮w看流動(dòng)平穩(wěn)（層流）。變形前後外層中心D

擠壓筒內(nèi)金屬分區(qū)死區(qū)（前端難變形區(qū)）變形區(qū)後端難變形區(qū)劇烈滑移區(qū)①前端難變形區(qū)又稱死區(qū)，位於筒、模交界處的環(huán)形區(qū)域，是由於筒、模的摩擦和冷卻，使此部分金屬不易變形形成的。死區(qū)在基本擠壓階段基本不參與流動(dòng)。

死區(qū)的頂部能阻礙錠坯的表面缺陷進(jìn)入變形區(qū)而流入製品，因此能提高製品的表面品質(zhì)。影響死區(qū)大小的因素：模角、摩擦、擠壓溫度等，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。②後端難變形區(qū)位於墊片端面附近，是由於筒、墊片的摩擦和冷卻，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)。③在變形區(qū)中，有一個(gè)劇烈滑移區(qū)，處於死區(qū)和快速流動(dòng)區(qū)之間。變形越不均勻，此區(qū)越大，因此隨擠壓過程的進(jìn)行，此區(qū)不斷擴(kuò)大。劇烈滑移會(huì)導(dǎo)致晶粒過渡破碎，易導(dǎo)致製品表面出現(xiàn)微裂紋和組織粗大（粗晶環(huán)），導(dǎo)致製品性能下降。死區(qū)（前端難變形區(qū)）變形區(qū)後端難變形區(qū)劇烈滑移區(qū)3）終了擠壓階段：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。>>主要特徵：A擠壓力升高；（死區(qū)參與流動(dòng)、溫度低）

B

金屬徑向流速增加，金屬回流（紊流）（維持體積不變規(guī)律）。

實(shí)際生產(chǎn)中，在此階段停止擠壓（留壓餘）。2、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。主要是由於穿孔針的摩擦和冷卻，使內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力增大；

2）穿孔時(shí)強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦易導(dǎo)致製品內(nèi)表面出現(xiàn)裂紋，因此一般潤滑穿孔針。））軸筒墊片坯料製品模模座穿孔針3、反擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的特點(diǎn)

1）變形區(qū)小且集中在?？赘浇?，金屬流動(dòng)均勻；

2）死區(qū)小，製品表面品質(zhì)差；

3）擠壓力小且在基本擠壓階段不變。行程擠壓力Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

填充階段基本階段終了階段正擠反擠））4、影響擠壓時(shí)金屬流動(dòng)規(guī)律的因素

1）摩擦與潤滑擠壓時(shí)的摩擦有：筒、模、墊片穿孔針與坯料間的摩擦，一般主要指筒、坯料間的摩擦。潤滑時(shí)摩擦力小，金屬流動(dòng)均勻；

2）金屬強(qiáng)度強(qiáng)度高流動(dòng)均勻。（強(qiáng)度高，摩擦?。蛔冃螣岽?，溫度分佈均勻）；

3）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。（溫度高，強(qiáng)度低，變形不均勻；溫度高，出爐後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，變形不均勻）；

工具預(yù)熱溫度高，流動(dòng)均勻。（使錠溫度分佈均勻）模主要有平模（）和錐模（<

），模角越大，流動(dòng)越不均勻，平模擠壓時(shí)流動(dòng)最不均勻（死區(qū)大，摩擦大；彎曲（剪切）變形大）。

4）工具結(jié)構(gòu)與形狀指與坯料接觸的筒、模、墊片和穿孔針，筒、穿孔針的結(jié)構(gòu)和形狀基本不變，為圓柱形，故只分析模和墊片。墊片主要有平、凸、凹三種，凹?jí)|片流動(dòng)均勻，但僅在擠壓初期有作用，同時(shí)由於加工、切壓餘困難，實(shí)際中除了在半連續(xù)擠壓中外，還是採用平墊片。平模錐模平凸凹

5）變形程度

隨變形程度的增大，外層質(zhì)點(diǎn)向中心流動(dòng)的阻力增加，導(dǎo)致坯料中心質(zhì)點(diǎn)與外層質(zhì)點(diǎn)的流速差增加，變形不均勻。但當(dāng)變形程度增加到一定程度時(shí)，剪切變形深入到內(nèi)部，變形向均勻方向轉(zhuǎn)化。實(shí)踐表明：當(dāng)變形程度為60％時(shí)，變形最不均勻；當(dāng)變形程度>85－90％時(shí)，變形均勻，性能均勻；當(dāng)變形程度<6％時(shí)，變形較均勻，但性能低。變形程度變形不均勻性60％6％85％三、擠製品的組織、性能和主要缺陷1、擠製品的組織1）擠製品組織的不均勻性

A

特徵一般情況，前端、中心晶粒粗大，後端、邊部晶粒細(xì)小。

頭部中部尾部

B

原因

a

變形特點(diǎn)決定的擠壓時(shí)變形的分佈規(guī)律是前端、中心變形小，後端、外層變形大，導(dǎo)致晶粒的破碎程度由前向後、由裏向外逐漸增大；

b

溫度分佈規(guī)律決定的坯料的溫度分佈規(guī)律一般是前端、中心高，後端、外層低，即前端、中心在高溫下變形，而後端、外層在低溫下變形；注：

a

擠壓軟鋁合金時(shí)，坯料、筒間溫差不大，熱量不易散失，溫度分佈規(guī)律與上述相反。

b

合金在相變溫度下變形，會(huì)引起組織不均。如HPb59-1，在720℃以上為均勻的相，若在擠壓過程中溫度低於720℃，則會(huì)析出相，導(dǎo)致組織不均。2）擠製品的層狀組織

A

特徵斷口呈現(xiàn)出與木質(zhì)折斷後相似的形貌，分層的斷口凸凹不平並帶有裂紋；分層面近似平行於軸線；一般出現(xiàn)在前端。

B

原因

a

根本原因是坯料中存在有大量的氣孔、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，從而出現(xiàn)層狀組織；

b

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)膜不易破壞，後期變形逐漸紊亂，雜質(zhì)膜破壞，層狀組織不明顯。

c

與鑄造條件有關(guān)冷卻速度大，柱狀晶明顯，缺陷、夾雜物易集中分佈，層狀組織明顯；反之不明顯。

d

與合金成分有關(guān)出現(xiàn)層狀組織的合金不多，在銅合金中主要是含Al的青銅QAl10-3-1.5和QAl10-4-4以及含Pb的黃銅HPb59-1；鋁合金中主要是LD2和LD4，而LY11、LY12、LC4中較少、主要是由於這些合金中易出現(xiàn)氧化物夾雜。

C

對(duì)性能的影響對(duì)縱向性能影響不大，使橫向性能顯著下降。有層狀組織的襯套，承受的內(nèi)壓降低30％。

D

防止措施

a

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)；

b

增大變形程度，以增加紊流區(qū)，進(jìn)而破壞雜質(zhì)膜。3）擠製品的粗晶組織

某些合金在擠壓時(shí)或在隨後的熱處理時(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。易出現(xiàn)粗晶組織的主要是某些鋁合金，如純鋁、軟鋁在擠壓後即出現(xiàn)；而鍛鋁、硬鋁在擠壓後的淬火時(shí)出現(xiàn)。

A

分佈規(guī)律由前端外層向後端外層逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)可擴(kuò)展至整個(gè)斷面，象帶錐度的圓管，又稱粗晶環(huán)。鑄造組織細(xì)晶組織粗晶組織死區(qū)粗晶組織細(xì)晶組織

B

形成機(jī)理出現(xiàn)粗晶組織的根本原因是在擠壓時(shí)或在擠壓後的淬火時(shí)發(fā)生了集聚再結(jié)晶，因此凡是能降低再結(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)。

a

與變形特點(diǎn)有關(guān)

擠壓時(shí)

對(duì)於純鋁、軟鋁合金而言，擠壓速度快，變形熱大，製品出模後溫度較高，因此外層、後端優(yōu)先發(fā)生再結(jié)晶和集聚再結(jié)晶，形成粗晶組織。

b

與合金成分有關(guān)

易出現(xiàn)粗晶環(huán)的合金中均含有Mn、Cr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，以第二相如MnAl6、CrAl7在晶界析出時(shí)能阻礙晶粒長大。外層、後端變形大中心、前端變形小外層、後端再結(jié)晶溫度低中心、前端再結(jié)晶溫度高

擠壓時(shí)，由於中心質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)速度快，導(dǎo)致邊部產(chǎn)生拉附加應(yīng)力，促進(jìn)Mn、Cr元素的析出，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在擠壓後是一次再結(jié)晶組織，不出現(xiàn)粗晶組織。擠壓後淬火時(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入基體，阻礙晶粒長大的作用消失，因此一次再結(jié)晶後的晶粒吞併周圍的晶粒並迅速長大，形成粗晶組織。

注：

1）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)儘量避免，生產(chǎn)中應(yīng)檢查。2、擠製品的性能1）擠製品性能的不均性

a

製品前端、內(nèi)部強(qiáng)度低、塑性高；後端、外層相反；（純鋁、軟鋁分佈規(guī)律相反）

b

各向異性，縱向性能高於橫向性能；

c

性能差異隨變形程度不同而不同。當(dāng)變形程度<20%時(shí)，性能均勻但較低；當(dāng)變形程度為60％時(shí)，性能差異最大；當(dāng)變形程度>80％時(shí)，性能均勻且較高。因此擠壓時(shí)變形程度應(yīng)>80％。

外層內(nèi)層1-外層2-內(nèi)層2）擠壓效應(yīng)

某些工業(yè)用鋁合金，在經(jīng)過同一熱處理後（淬火、時(shí)效），擠製品與其它壓力加工製品相比，在縱向上具有較高的強(qiáng)度和較低的塑性，這一現(xiàn)象叫擠壓效應(yīng)。易出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金：鍛鋁、硬鋁

A

特徵出現(xiàn)在製品內(nèi)部（外部因粗晶環(huán)而消失）；組織是未再結(jié)晶的加工組織。

B

形成機(jī)理

a

與形成的織構(gòu)有關(guān)擠壓時(shí)，金屬處於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，形成較強(qiáng)的縱向織構(gòu)，即大多數(shù)晶粒的某一晶向（111）均按擠壓方向取向，導(dǎo)致縱向強(qiáng)度升高。

b

與合金成分有關(guān)出現(xiàn)擠壓效應(yīng)的合金也都含Mn、Cr元素，由於擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，因此內(nèi)部產(chǎn)生壓附加應(yīng)力，不利於Mn、Cr元素的析出，使再結(jié)晶溫度升高，可認(rèn)為擠壓後製品內(nèi)部是過飽和的、未再結(jié)晶的加工組織。在擠壓後的淬火加熱時(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佈在晶界上，阻礙晶粒長大（阻礙再結(jié)晶過程），因此熱處理後，製品的內(nèi)部仍保留著未再結(jié)晶的加工組織，導(dǎo)致強(qiáng)度升高。

c

與強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)擠壓時(shí)強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)使晶界、晶內(nèi)破壞較少，有利於缺陷的癒合，使強(qiáng)度升高。注要得到類似的強(qiáng)化效應(yīng)，關(guān)鍵不在於採用什麼加工方法，而在於通過什麼途徑使合金在熱變形以及隨後的熱處理過程中，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)：均出現(xiàn)在含Mn、Cr元素的鋁合金中；

粗晶出現(xiàn)在外層，

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；

擠壓效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因是未發(fā)生再結(jié)晶。擠壓後外層是粗晶組織結(jié)果

形成機(jī)理：鑄造時(shí)冷速快導(dǎo)致鑄錠是過飽和組織；擠壓時(shí)淬火加熱時(shí)中心是未再結(jié)晶的加工組織外層的第二相溶解，阻礙作用消失中心的第二相析出，阻礙再結(jié)晶外層是平衡的一次再結(jié)晶組織中心是過飽和的未再結(jié)晶組織外層易再結(jié)晶；第二相易析出，阻礙再結(jié)晶過程中心不易再結(jié)晶；第二相不易析出，進(jìn)一步提高再結(jié)晶溫度外層變形大；流速慢中心變形小；流速快中心再結(jié)晶溫度高；壓附加應(yīng)力外層再結(jié)晶溫度低；拉附加應(yīng)力3、擠製品的主要缺陷1）擠製品裂紋

A

特徵出現(xiàn)在製品表面，外形大致相同，呈週期性分佈，又稱週期性裂紋。

裂紋一般出現(xiàn)在高溫塑性差的合金中，如錫磷青銅、錫黃銅、硬鋁等合金。

B

形成原因變形不均所產(chǎn)生的軸向拉附加應(yīng)力作用結(jié)果。擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，中心產(chǎn)生軸向拉附加應(yīng)力，當(dāng)此力與基本應(yīng)力疊加後的工作應(yīng)力達(dá)到合金的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。由於在表面的拉附加應(yīng)力最大，故裂紋首先在表面產(chǎn)生。

棒材直徑拉應(yīng)力壓應(yīng)力附加應(yīng)力分佈流動(dòng)速度裂紋軌跡裂紋加深速度

裂紋的產(chǎn)生一方面在裂紋的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，另一方面也消除了此局部的拉附加應(yīng)力，因此當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定深度後不再向內(nèi)擴(kuò)展。隨著變形的進(jìn)行，合金又會(huì)由於拉附加應(yīng)力的產(chǎn)生而形成裂紋，因而裂紋呈週期性分佈。

C

消除措施

a

使變形均勻，消除軸向拉附加應(yīng)力，如潤滑等；

b

提高基本應(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)）；

c

保證合金的高溫強(qiáng)度，制訂合理的溫度－速度規(guī)程，使合金處於高溫塑性好的區(qū)域，如低溫快速、高溫慢速、等溫?cái)D壓等。2）擠壓縮尾又稱擠壓縮孔，是出現(xiàn)在製品尾部的一種缺陷，是指擠壓過程中，坯料表面的缺陷（氧化物、偏析瘤、雜質(zhì)、油污等）進(jìn)入製品內(nèi)部或出現(xiàn)在製品的表面層，而形成的一種漏斗狀、環(huán)狀、半環(huán)狀的疏鬆組織缺陷?？s尾破壞組織的連續(xù)性和緻密性，降低製品性能?？s尾依其存在的部位可分為以下三種：環(huán)形縮尾中心縮尾皮下縮尾

A

環(huán)形縮尾

a

特徵分佈在製品尾部中間部位，呈完整的圓環(huán)或部分圓環(huán)，一般在200－1000mm內(nèi)。

b

形成原因擠壓末期發(fā)生紊亂流動(dòng)，即外層金屬發(fā)生回流，由於後端難變形區(qū)的存在，回流的金屬沿難變形區(qū)介面流動(dòng)，分佈在製品的中間層。由於外層金屬含有氧化皮、油污等髒物，流入製品內(nèi)部與基體金屬不能焊合，形成環(huán)形縮尾。

環(huán)形縮尾是最常見的縮尾。難變形區(qū)

B

中心縮尾

a

特徵分佈在製品尾部中心部位，短而粗，呈漏斗狀，一般留在壓餘內(nèi)，只有在大規(guī)格製品、壓餘又薄時(shí)才能觀察到。

b

形成原因隨著擠壓過程的進(jìn)行，後端難變形區(qū)逐漸變成一小楔形，回流的金屬沿此介面流動(dòng)，分佈在製品的中心。由於外層金屬含有氧化皮、油污等髒物，流入製品內(nèi)部與基體金屬不能焊合，形成中心縮尾。當(dāng)回流的外層金屬也不能補(bǔ)充中心金屬的短缺時(shí)，形成縮孔。難變形區(qū)

C

皮下縮尾

a

特徵分佈在製品尾部周邊部位，沒有規(guī)律性。

b

形成原因擠壓末期，金屬溫降大、塑性低，導(dǎo)致劇烈滑移區(qū)與死區(qū)介面發(fā)生斷裂（內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)橥饽Σ粒?，含有氧化皮、油污等髒物的外層金屬沿此介面流出，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)的流出，包覆在由死區(qū)介面流出的髒金屬上面，形成皮下縮尾。

D

防止措施

a

使擠壓不處於末期如留壓餘（壓餘長度一般為錠徑的10－30％）、半連續(xù)擠壓；

b

使變形均勻，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、提高工具表面光潔度等；

c

提高坯料表面品質(zhì)如機(jī)加工、加熱時(shí)儘量減少氧化、熱剝皮、脫皮擠壓等。製品墊片脫皮四、擠壓力

擠壓力：軸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。擠壓力是制訂工藝、選擇設(shè)備、校核工具強(qiáng)度的依據(jù)。影響因素：有很多，如摩擦、金屬性質(zhì)、擠壓溫度、變形程度、模角等。模角逐漸增大過程中，一方面彎曲變形增大，導(dǎo)致擠壓力升高；另一方面摩擦面減小，導(dǎo)致擠壓力減小，結(jié)果存在一最佳模角，使擠壓力最小。擠壓時(shí)最佳模角為45－60°。模角應(yīng)力平模擠壓時(shí)形成死區(qū)，模角取60°。模子筒Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

擠壓力的計(jì)算:

定徑區(qū):

Ⅰ

變形區(qū):

近似塑性條件:

邊界條件:

時(shí)

時(shí)

因此有:

即:

未變形區(qū):

Ⅲ

因此有:

五、擠壓工藝

1

擠壓溫度確定

確定原則：1）在所確定的溫度範(fàn)圍內(nèi)，合金具有高的塑性和低的變形抗力；2）滿足製品的組織、性能和表面品質(zhì)要求。

確定方法：“三圖”定溫。

相圖：確定出大致溫度範(fàn)圍，原則是保證在單相區(qū)加工。一般為（0.7-0.9）T0

。0.7T0溫度範(fàn)圍0.9T0相圖

塑性圖：合金塑性隨溫度而變化的圖，可進(jìn)一步確定（縮?。囟裙?fàn)圍，保證合金具有最好的塑性。

第二類再結(jié)晶圖：晶粒度隨變形程度和溫度（變形後溫度）而變化的圖，用於控制製品的組織和性能，防止晶粒過分長大。由左圖知，500℃左右合理。

臨界變形程度溫度塑性圖第二類再結(jié)晶圖

三圖定溫是確定熱加工溫度的基礎(chǔ)，在具體確定擠壓溫度時(shí)，還應(yīng)考慮：

1）易氧化（如銅合金、鈦合金）及易粘結(jié)工具（鋁合金以及含鋁的青銅）的合金，溫度取下限；

2）擠壓時(shí)的變形程度大、摩擦大，因此變形熱效應(yīng)和摩擦熱大，又由於變形系統(tǒng)封閉，熱量不易散失，結(jié)果導(dǎo)致變形區(qū)溫度升高。所以擠壓溫度應(yīng)適當(dāng)降低，一般比熱軋溫度低；此外還應(yīng)考慮擠壓方法，如立式擠壓時(shí)速度快，溫度可低些；舌模以及分流組合模擠壓時(shí)，為提高焊合性能，溫度可高些?？傊?，在確定坯料加熱溫度時(shí)，必須考慮合金在擠壓時(shí)的溫度變化。

2

擠壓速度或金屬流出速度確定

擠壓時(shí)的速度有三種：擠壓速度：擠壓軸的運(yùn)動(dòng)速度；流出速度：製品的流出速度；變形速度：單位時(shí)間內(nèi)變形量的大小，只理論上用。

實(shí)際中一般確定流出速度，因它可綜合衡量擠壓速度和擠壓比對(duì)擠壓過程的影響，且可直觀地看出生產(chǎn)率的大小。確定流出速度的原則是：在保證製品品質(zhì)（一般是表面不出現(xiàn)裂紋）的前提下儘量大，以提高生產(chǎn)率。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有以下規(guī)律：

1）合金的塑性變形溫度範(fàn)圍越寬，流出速度越大；

2）複雜斷面比簡單斷面的流出速度要低；大斷面比小斷面的流出速度要低；

3）潤滑條件好時(shí)流出速度可提高；

4）純金屬的流出速度可高於合金的；

5）擠壓溫度越高，流出速度應(yīng)越低；

6）管材擠壓時(shí)的流出速度應(yīng)比同樣斷面棒材的低。

總之，塑性好的合金、擠壓時(shí)流動(dòng)均勻的合金，流出速度可大些。

3擠壓優(yōu)化（溫度－速度控制）

擠壓時(shí)希望流出速度越大越好，但流出速度受合金性能以及設(shè)備能力所制約，如圖所示。溫度速度

曲線1是設(shè)備能力極限曲線，由設(shè)備噸位和工具強(qiáng)度決定；曲線2是製品表面開始出現(xiàn)裂紋的冶金學(xué)極限，由合金的性能決定；兩曲線所圍成的陰影區(qū)域提供了可選擇的溫度和速度範(fàn)圍；兩曲線的交點(diǎn)給出了最佳的擠壓溫度以及在此溫度下允許的最大擠壓速度。溫度速度

由圖可看出，低溫時(shí)由於合金的變形抗力大，此時(shí)制約流出速度的因素是設(shè)備能力；高溫時(shí)由於合金的變形抗力較低，此時(shí)制約流出速度的因素是合金的性能。

曲線2的位置比較固定，由合金的性能決定；但曲線1的影響因素較多，如減小擠壓比、潤滑等由於降低了擠壓力而導(dǎo)致曲線左移，進(jìn)而擴(kuò)大可供選擇的工藝參數(shù)範(fàn)圍。

4

擠壓比

（變形程度）

確定擠壓比時(shí)應(yīng)考慮：

1）合金的性能溫度確定後，擠壓比越大，製品流出速度越大，出模溫度越高，越易出現(xiàn)裂紋。

2）製品的性能為保證製品性能均勻，擠壓比應(yīng)>10。

3）設(shè)備能力和工具強(qiáng)度擠壓比越大，擠壓力越大，易導(dǎo)致悶車或損壞工具。

5

多孔模擠壓在擠壓小尺寸（直徑<30－40）製品時(shí)，為提高生產(chǎn)率、降低擠壓比，或受料臺(tái)長度的限制，常採用多孔模擠壓；此外，擠壓小規(guī)格複雜斷面型材時(shí)，為使金屬流動(dòng)均勻，也常採用多孔模擠壓。

?？讛?shù)目確定：太多易導(dǎo)致製品出模後相互纏繞而劃傷製品；操作困難；模子強(qiáng)度降低。當(dāng)僅考慮合金性能時(shí)，孔數(shù)n可按下式確定：實(shí)際中，孔數(shù)一般<4－6。

?？讈阎迷瓌t：均勻佈置在同心圓上。同心圓直徑應(yīng)適當(dāng)，過分靠近邊緣易導(dǎo)致死區(qū)流動(dòng)，還易導(dǎo)致製品外測產(chǎn)生裂紋；過分靠近中心易導(dǎo)致製品內(nèi)側(cè)出現(xiàn)裂紋。

6

型材模擠壓

型材擠壓時(shí)，由於坯料和製品失去了對(duì)稱性以及製品本身可能不對(duì)稱，如壁厚不同，因此流動(dòng)非常不均勻，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，則由於不均勻變形會(huì)導(dǎo)致製品出現(xiàn)裂紋、波浪、彎曲、扭擰等缺陷。設(shè)計(jì)的基本原則是：

1）型材的重心佈置在模孔的中心線上

對(duì)於只有一個(gè)對(duì)稱軸且壁厚差較大的型材，型材的重心必須偏離?？字行囊欢ň嚯x，且使難流動(dòng)的薄壁部分更接近中心。

2）採用多孔模對(duì)稱佈置（增加整體對(duì)稱性）不正確

正確

3）採用不等長的定徑帶

不易流動(dòng)的薄壁部分定徑帶短，易流動(dòng)的厚壁部分定徑帶長。

利用不等長定徑帶控制流速是實(shí)際中廣泛採用的方法，但有限度，定徑帶長到一定值時(shí)，金屬由於冷卻收縮不與其接觸，失去阻礙作用。

4）採用阻礙角或促流斜面

在易流動(dòng)的厚壁?？兹肟谔幾鲆恍泵?，此斜面與軸線的夾角叫阻礙角；同樣，對(duì)於難流動(dòng)的薄壁部分，可做一具有角（傾斜的模子端面與水平面的夾角）的促流斜面。

阻礙角增加了摩擦面積；促流斜面對(duì)金屬反作用力的水準(zhǔn)分力，促使金屬向薄壁處流動(dòng)。

5）採用平衡?？自跀D壓異形管材、大尺寸製品時(shí)，模上只能佈置一個(gè)模孔，為了平衡流動(dòng)，可配置平衡?？?，平衡?？鬃詈脼閳A形以便利用。平衡模孔

7

舌形模擠壓舌形模（將模與舌芯做成一體）擠壓又稱焊合擠壓，擠壓時(shí)金屬在強(qiáng)大的壓力作用下被分成幾股流入?？?，借助於模壁的壓力使金屬重新焊合起來形成空心製品。主要用於小尺寸管材、形狀複雜製品、焊合性能好的合金擠壓。結(jié)構(gòu)多為橋式，橋的斷面形狀主要為水滴形。舌模的製造費(fèi)用高，易於損壞，壓餘長且分離麻煩，目前已逐漸被分流組合模所取代。

8分流組合模擠壓由上模和下模組成，二者用螺栓連接（有定位銷）。特點(diǎn)與舌模相同，但結(jié)構(gòu)比後者更合理、使用更方便。按結(jié)構(gòu)形式可分孔道式和叉架式兩種。

叉架式組合模擠壓力小，擠壓後修模、清理壓餘容易，適於生產(chǎn)大尺寸空心型材，但加工製造困難，應(yīng)用較少。叉架下模製品擠壓方向螺孔孔道

孔道式組合模加工製造方便、生產(chǎn)操作簡單，能生產(chǎn)形狀複雜的空心型材，但擠壓力大，易悶車，擠壓後修模困難。實(shí)際中應(yīng)用最廣泛。製品孔道下模上模擠壓方向

擠壓時(shí)金屬產(chǎn)生兩次激烈變形，一次是進(jìn)入模腔的變形，一次是進(jìn)入?？椎淖冃?，流動(dòng)阻力大，因此適於強(qiáng)度低、易焊合合金（純鋁、軟鋁合金）的擠壓。

分流比：分流孔的面積與製品面積之比。分流比小，擠壓力大，對(duì)模具和擠壓生產(chǎn)都不利，對(duì)型材，一般取：10－30；對(duì)管材?。?－10；對(duì)非對(duì)稱製品，應(yīng)儘量保證各部分分流比相等。定位銷凸模凹模

分流孔數(shù)量應(yīng)儘量少以減少焊縫，佈置儘量與製品保持幾何相似性。

型材模擠壓、舌模擠壓和分流組合模擠壓非常複雜，也非常重要，尤其是近年來工業(yè)的發(fā)展，對(duì)（空心）型材的形狀、尺寸精度要求越來越高，這更促進(jìn)了上述方法研究和發(fā)展。上面僅介紹了一些基本原則，詳細(xì)內(nèi)容可參閱有關(guān)資料。9、變斷面製品擠壓變斷面製品有階段變斷面和連續(xù)變斷面兩種。擠壓模也有兩種：整體模和可拆卸模。

1）整體模由整塊鋼料製成。平模錐模

平模：模角為90°，擠壓時(shí)存在死區(qū)形成自然模角，一般取60°

。平模擠壓製品表面品質(zhì)好，但擠壓力大，能耗多。

錐模：模角一般為55－70°，擠壓時(shí)流動(dòng)均勻，擠壓力小，但製品表面品質(zhì)差，適於大規(guī)格管材和難變形合金管棒型材擠壓。平錐模碗形模平流線模流線模雙錐模

雙錐模：工作面由兩段錐面組成，錐角分別為60－65°和10－15°，擠壓時(shí)流動(dòng)均勻，適於銅、鎳、鋁合金管材擠壓。

平錐模：工作面由平面和錐面組成，兼有平模和錐模的優(yōu)點(diǎn)，適於鋼和鈦合金擠壓。

此外還有：流線模，平流線模和碗形模。

2）可拆卸模?？子蓭讉€(gè)模組（一般為3～4個(gè)模組）組裝而成，主要用於變斷面製品擠壓。首先將小斷面的可拆卸模裝在模支承中並移至擠壓筒進(jìn)行擠壓。擠壓完畢後，移開模支承，同時(shí)，將模子同型材和模支承脫開，換上可擠壓大斷面型材的可拆卸模，並將模支承再移至擠壓筒進(jìn)行擠壓。雙位楔法擠壓階段變斷面製品連續(xù)變斷面製品擠壓仿形板與凸模一起運(yùn)動(dòng)連續(xù)變斷面製品擠壓一、比較正向擠壓與反向擠壓的優(yōu)缺點(diǎn)二、擠壓筒內(nèi)金屬的分區(qū)及其對(duì)製品品質(zhì)的影響三、比較擠壓效應(yīng)與粗晶環(huán)的異同點(diǎn)四、建築鋁型材、大型鋁型材的擠壓特點(diǎn)五、鎂合金的擠壓特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：a變形均勻、無縮尾缺陷；b表面的拉附加應(yīng)力小，可提高擠壓速度。缺點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)複雜，對(duì)模具的強(qiáng)度要求高。注：筒與坯料間不能潤滑；筒與桿的速度比最佳值在1.4～1.6之間。2

有效摩擦擠壓擠壓時(shí)擠壓筒以高於擠壓桿的速度運(yùn)動(dòng)，筒作用於坯料的摩擦力有助於金屬流動(dòng)。3

無壓餘擠壓前一個(gè)錠擠出2/3時(shí)裝入下一個(gè)錠進(jìn)行擠壓，具有半連續(xù)性質(zhì)。有無潤滑和潤滑兩種方式。無潤滑：主要由於生產(chǎn)長製品，

一般要求合金在擠壓溫度下有具有好的焊接性能，且限於對(duì)焊合面的品質(zhì)和性能要求不高的製品。潤滑：目的是消除壓餘、提高成品率（10～15％）、縮短非擠壓間隙時(shí)間。注：潤滑擠壓時(shí)一般採用凹形墊片以平衡金屬流動(dòng)、防止縮尾、使接合介面成近似平面（減少切頭切尾損失）。4

連續(xù)擠壓有連續(xù)擠壓和連續(xù)鑄擠兩種。連續(xù)擠壓（Conform）20世紀(jì)70年代提出。是擠壓技術(shù)的一次革命，可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)率、成品率高；主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)的品種和規(guī)格受到限制（適於合金強(qiáng)度低、尺寸規(guī)格小、形狀簡單的場合）。連續(xù)擠壓複合

鋁包鋼線：1956年日立電纜公司研製成功。生產(chǎn)方法有：

包覆軋製：軋包後僅能表明精整，不能拉拔，因此性能較低；

熱浸鍍法：鍍層厚度不均且較脆，不宜再加工；粉末擠壓燒結(jié)法：將鋁粉擠壓包覆在鋼芯上，經(jīng)燒結(jié)再加工。技術(shù)成熟（美國），我國尚未掌握。連續(xù)擠壓包覆：20世紀(jì)90年代武漢電纜集團(tuán)引進(jìn)。連續(xù)鑄擠（Castex）1983年提出。連續(xù)鑄造與連續(xù)擠壓結(jié)合為一體。可分：動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半固態(tài)擠壓和擠壓塑性變形三個(gè)階段。鑄擠複合5

複合材料擠壓彌散型層狀型6

等通道角擠壓（ECAE）

20世紀(jì)80年代提出，使試樣在尺寸和形狀不變的情況下實(shí)現(xiàn)大塑性變形，進(jìn)而細(xì)化組織?？色@得塊狀超細(xì)晶材料。對(duì)於ECAE，可通過調(diào)整剪切方向控制織構(gòu)和組織。（大塑性變形）連續(xù)ECAE累積軋製Cu/ZrCu/Al7

半固態(tài)擠壓將液、固相共存的均勻混合的非枝晶坯料由擠壓筒內(nèi)擠出成形的加工方法。特點(diǎn)：1）變形抗力低，可實(shí)現(xiàn)大變形；2）可獲得晶粒細(xì)小、組織性能均勻的製品；3）有利於低塑性、高強(qiáng)度、複合材料等難變形材料的成形。

半固態(tài)坯料製備方法：在凝固過程中進(jìn)行強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌、電磁攪拌、單輥剪切/冷卻、傾斜板鑄造、近液相線鑄造等，將枝晶破碎進(jìn)而獲得液相和細(xì)小等軸晶組成的半固態(tài)坯料。利用半固態(tài)坯料直接成形的方法稱為流變成形；將坯料加熱到半固態(tài)進(jìn)行成形的方法稱為觸變成形。二、拉拔新技術(shù)一種輥式模是：模孔由旋轉(zhuǎn)型輥組成。可增加道次加工率、減少退火次數(shù)、提高拉拔速度；同時(shí)可在拉拔過程中調(diào)節(jié)壓下拉拔錐形材。缺點(diǎn)是製品尺寸、形狀精度較低。1

輥式模拉拔另一種輥式模是：?？子扇舾蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)平輥組成。主要用於生產(chǎn)型材。2

無模拉拔在拉拔過程中，感應(yīng)線圈與拉拔卡頭做相反方向運(yùn)動(dòng)。由於能加熱，因此適於高強(qiáng)、低塑性材料拉拔。斷面收縮率可用下式計(jì)算：（；而）3

靜液擠壓拉線將繞成螺管狀的線坯4放在高壓容器中，施加比純擠壓時(shí)低一點(diǎn)的壓力，同時(shí)在出口施加拉力。可獲得大的加工率。由於可實(shí)現(xiàn)流體潤滑，因此適於易粘摸的材料以及較軟的材料拉拔，如Pb、Au、Ag等。4

集束拉拔將兩根以上的坯料包在圓管裏進(jìn)行拉拔，達(dá)到尺寸後去掉包覆管。是生產(chǎn)極細(xì)線和複合線的一種方法。主要問題是：加工過程中的不均勻變形導(dǎo)致線經(jīng)呈不規(guī)則圓形。5

玻璃膜金屬液抽絲

將金屬塊或粉末3放入玻璃管2內(nèi)，其下端放一高頻線圈4，使玻璃管和金屬逐漸熔化，利用玻璃的可抽絲性從下方將其引出，可得到表面覆有玻璃膜的超細(xì)金屬絲。一、概述

拉拔:在外加拉力的作用下，使金屬通過?？滓垣@得所需形狀、尺寸和性能製品的塑性加工方法。

一般在室溫進(jìn)行，只有室溫強(qiáng)度高、塑性差的合金如鎢、鋅等才加熱；是管、棒、型、線的主要生產(chǎn)方法1

基本方法1）實(shí)心材拉拔截面為實(shí)心，如棒、型和線材拉拔。P製品模子坯料2）空心材拉拔截面為空心，如管和空心型材拉拔。芯桿芯頭P製品模子坯料P製品模子坯料

空拉：拉拔時(shí)管坯內(nèi)部不放芯頭，拉拔後壁厚略有變化，主要目的是減徑，又稱減徑拉拔。

固定短芯頭拉拔：拉拔時(shí)管坯內(nèi)部放芯頭，並用芯桿固定，拉拔後管坯可實(shí)現(xiàn)減徑和減壁。是實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的方法。

遊動(dòng)芯頭拉拔：拉拔時(shí)管坯內(nèi)部放芯頭，但芯頭不固定，依靠自身形狀穩(wěn)定在變形區(qū)中。此法使盤管拉拔得以實(shí)現(xiàn)。

長芯桿拉拔：管坯套在表面拋光的芯桿上，拉拔時(shí)芯桿與管坯一起通過?？?。遊動(dòng)芯頭P製品模子坯料芯桿P製品模子坯料

頂管法：將芯桿套入帶底的管坯中，芯桿和管坯一起頂出?？?。在生產(chǎn)難熔金屬、貴金屬短管時(shí)採用，也適於生產(chǎn)大直徑管材（直徑>300mm)。芯桿P製品模子坯料製品坯料芯頭P

擴(kuò)徑拉拔：是用小直徑管坯生產(chǎn)大直徑製品的一種方法，有壓入擴(kuò)徑和拉拔擴(kuò)徑兩種方法。2

變形指數(shù)1）延伸係數(shù)2）加工率（斷面收縮率）不難看出：分別為坯料和製品的面積分別為坯料和製品的長度3

實(shí)現(xiàn)拉拔的必要條件

作用在製品上的拉應(yīng)力小於材料的屈服極限。即：<若認(rèn)為硬化後的與接近，則有：<若定義：為安全係數(shù)，則實(shí)現(xiàn)拉拔的必要條件是：安全係數(shù)K>1。一般取K＝1.4～2.0。P製品模子坯料4

拉拔的特點(diǎn)

1）製品的尺寸精確，表明光潔；

2）工具和設(shè)備簡單，維修方便；

3）可連續(xù)高速生產(chǎn)小規(guī)格長製品；

4）受安全係數(shù)K的限制，道次變形量小，簡單斷面型材也難一次成形。如：二、園棒拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形1

應(yīng)力

1）應(yīng)力狀態(tài)

外力：拉力P，模壁壓力N

、摩擦力T

。

應(yīng)力狀態(tài)：兩向壓（徑向和周向）一向拉（軸向），且有，即為軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。NPT2）應(yīng)力分佈規(guī)律軸向：：入口<出口（出口力大、面積?。喝肟?gt;出口（塑性條件）

因此：模子入口處磨損比出口大；道次加工率大時(shí)模子出口處磨損比道次加工率小時(shí)輕。徑向：：外部>中心：外部<中心

原因：環(huán)斷面越向外，其向內(nèi)變形的阻力越大；米寧實(shí)驗(yàn)。2

變形1）應(yīng)變狀態(tài)兩向壓縮（徑向和周向）一向延伸（軸向），且有。

2）應(yīng)變規(guī)律與擠壓類似，即：邊部變形>中心變形；

後部變形>前端變形;

中心流速>邊部流速。但由於摩擦小，不均勻程度遠(yuǎn)比擠壓小。三、管材拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形1

空拉按目的不同有：

減徑空拉：目的是減徑，主要用於中間道次，一般認(rèn)為拉拔後壁厚不變；

整徑空拉：目的是精確控制製品的尺寸，減徑量不大（0.5～1），一般在最後道次進(jìn)行；

定型空拉：目的是控制形狀，主要用於異型管材拉拔，即用於圓截面向異型截面過渡拉拔。1）應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)：與圓棒拉拔時(shí)類似，即：周向、徑向?yàn)閴?，軸向?yàn)槔?，且有。（?nèi)表面為自由表面，徑向變形阻力小。）應(yīng)力狀分佈規(guī)律：

軸向上：：入口<出口；：入口>出口。

徑向上：：外部>中心；：外部<中心；：外部>中心。、當(dāng)時(shí)，壁厚增加；2）變形（應(yīng)變）應(yīng)變狀態(tài)：軸向延伸、周向壓縮、徑向可能是延伸、壓縮或?yàn)?（不變），這取決於三個(gè)應(yīng)力之間的關(guān)係。直觀上看，軸向應(yīng)力（拉）使壁變薄，周向應(yīng)力（壓）使壁變厚。從力學(xué)角度分析有：，為暫態(tài)的非負(fù)的比例係數(shù)。又，因此當(dāng)時(shí)，壁厚不變；當(dāng)時(shí)，壁厚減小。

由於相對(duì)與和較小，因此近似有：

當(dāng)時(shí)，壁厚增加；

當(dāng)時(shí)，壁厚不變；

當(dāng)時(shí)，壁厚減小。

由於沿軸向上越來越大，越來越小，因此，某一斷面從入口向出口的變形過程中，在不同部位壁厚的變化規(guī)律是：在模子入口處增厚，到一定值時(shí)開始變薄。空拉後壁厚究竟如何變化，取決於全過程變形的累積。3）影響空拉壁厚變化的因素相對(duì)壁厚：坯料的直徑與壁厚之比，即，研究認(rèn)為：當(dāng)>7.6時(shí)，只增壁；當(dāng)<3.6時(shí)，只減壁；當(dāng)=3.6～7.6時(shí)，隨工藝參數(shù)的不同，可能增壁、減壁或壁厚不變。合金性能：合金越硬，越大，增壁趨勢越弱。道次加工率：越大，越大，增壁趨勢越弱。潤滑：潤滑時(shí)摩擦小，小，增壁趨勢增加。

總之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趨勢減弱，減壁趨勢增加。4）空拉糾正管坯偏心的作用擠壓坯、斜軋穿孔坯往往是偏心的，在其後安排若干道次的空拉，可將偏心糾正過來，原理是：

A

若同一圓周上的分佈均勻，則薄壁處的大，因?yàn)槭鞘贡诤裨黾拥囊蛩兀虼吮”谔幵龊竦亩?，直至壁厚均勻?/p>

B

由於薄壁處的大，因此薄壁處先發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生軸向延伸，結(jié)果在薄壁處產(chǎn)生軸向附加壓應(yīng)力，使壁增厚；厚壁處產(chǎn)生軸向附加拉應(yīng)力，使壁減薄，直至壁厚均勻，附加應(yīng)力消失。

注：當(dāng)管坯偏心嚴(yán)重時(shí)，由於過大，此時(shí)不但不能糾正偏心，還會(huì)導(dǎo)致管壁失穩(wěn)而向內(nèi)凹陷，尤其是管壁較薄時(shí)。5）空拉的特點(diǎn)

A

能糾正偏心；

B

適於小管、異型管以及盤管拉拔；

C

拉拔力小，道次加工率大；

D操作簡單；

E製品內(nèi)表面品質(zhì)差、尺寸精度低。2

固定短芯頭拉拔1）變形過程變形分三部分：ABCD

AB段：空拉區(qū)，主要是減徑變形，壁厚一般有所增加，又稱減徑區(qū)。應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)與空拉時(shí)一樣。

BC段：減壁區(qū)，此階段外徑減小，內(nèi)徑不變，壁厚減薄。應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)與棒材拉拔時(shí)一樣。

CD段：定徑區(qū)，為彈性變形區(qū)。2）固定短芯頭拉拔的特點(diǎn)

A

由於內(nèi)摩擦的存在，拉拔力大、道次加工率小，但變形較均勻；

B

內(nèi)表面品質(zhì)好、尺寸精確；

C

不能生產(chǎn)較長的製品。因?yàn)椋?/p>

a

長的芯桿在自重作用下易彎曲，導(dǎo)致芯頭難以正確地固定在模孔中；

b

長的芯桿彈性變形量較大，易引起跳車，使製品出現(xiàn)“竹節(jié)”缺陷。一般，拉制品的長度為8～12m。3

遊動(dòng)芯頭拉拔1）變形過程

AB段：空拉區(qū)，管坯減徑、增壁。

BC段：減徑區(qū)，管坯進(jìn)行較大的減徑，同時(shí)也減壁，減壁量大約等於空拉時(shí)的增壁量。

CD段：二次空拉區(qū)，由於拉應(yīng)力方向改變，管坯內(nèi)壁稍微離開芯頭表面。

DE段：減壁區(qū)，外徑減小、內(nèi)徑不變，實(shí)現(xiàn)減壁。

EF段：定徑區(qū)。ABCDEF2）芯頭在變形區(qū)內(nèi)穩(wěn)定的條件芯頭在變形區(qū)內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，作用其上外力合力的水準(zhǔn)分量必須為0，即：即：

上式若成立必須有：即：

因此，芯頭在變形區(qū)內(nèi)穩(wěn)定的必要條件是：

即：芯頭錐角大於摩擦角。

否則，由於

導(dǎo)致芯頭向前運(yùn)動(dòng)，若大圓柱段直徑較小，則芯頭被拉過模子，成為空拉；若大圓柱段直徑較大，則導(dǎo)致芯頭壓卡管坯，造成拉斷。

此外，芯頭錐角還應(yīng)小於或等於模角，即：否則，管坯內(nèi)壁首先與大圓柱段接觸，使芯頭一直向前運(yùn)動(dòng)。

除滿足以上兩個(gè)條件外，要保證拉拔過程順利進(jìn)行，還應(yīng)滿足：芯頭軸向遊動(dòng)的幾何範(fàn)圍應(yīng)有一定的限度。因此，實(shí)現(xiàn)遊動(dòng)芯頭拉拔的條件是：

芯頭軸向遊動(dòng)的幾何範(fàn)圍應(yīng)有一定的限度。3）遊動(dòng)芯頭拉拔的特點(diǎn)

A

能生產(chǎn)長管、盤管（生產(chǎn)率、成品率高）；

B

能消除芯桿帶來的竹節(jié)、偏心等缺陷；

C

拉拔力低，道次加工率大；

D

由於芯頭遊動(dòng)，內(nèi)表面易出現(xiàn)明暗交替的環(huán)紋；

E

工藝難度大。4

長芯桿拉拔1）變形過程與固定短芯頭拉拔時(shí)相同，即空拉、減徑和定徑區(qū)。2）特點(diǎn)

A

拉拔力小，道次加工率大。因?yàn)閍

芯桿承擔(dān)了ABCD一部分拉拔力；b

芯桿給管坯內(nèi)壁的摩擦力方向與拉拔方向一致，有助於拉拔；

B

適於小管薄壁管以及塑性差合金管的生產(chǎn)；

C

脫桿麻煩。四、拉制品的殘餘應(yīng)力及主要缺陷1

殘餘應(yīng)力

殘餘應(yīng)力：無外力作用時(shí)，以平衡狀態(tài)存在於物體內(nèi)部的應(yīng)力。現(xiàn)以棒材拉拔為例分析。1）殘餘應(yīng)力的分佈

整個(gè)斷面均發(fā)生塑性變形時(shí)，殘餘應(yīng)力分佈為：中心邊部邊部中心邊部邊部+0+－－－軸向徑向周向中心

僅表面發(fā)生變形時(shí)：軸向上：邊部為壓、中心為拉；徑向上：整個(gè)斷面為壓；周向上：與軸向上相同。2）殘餘應(yīng)力的危害

A

導(dǎo)致某些合金製品如黃銅產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；

B

導(dǎo)致製品在放置和使用過程中逐漸改變尺寸和形狀；

C

繼續(xù)機(jī)加工時(shí)，若殘餘應(yīng)力不是對(duì)稱消失，則導(dǎo)致製品變形、彎曲。3）殘餘應(yīng)力的消除

A

根本措施是消除不均勻變形，如減小摩擦、選擇適當(dāng)?shù)哪＝堑龋?/p>

B

矯直加工

輥式矯直：僅表面變形，產(chǎn)生一封閉壓力層，使邊部的拉殘餘應(yīng)力減小或消除；

張力矯直：施加拉力，使製品產(chǎn)生1～3％的拉伸變形，有殘餘拉應(yīng)力的外層先進(jìn)入塑性狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生壓殘餘應(yīng)力；

拉彎矯直：上兩者的綜合（多用於帶材）。

C

低溫退火，僅使金屬發(fā)生回復(fù)。2

拉制品的主要缺陷1）中心裂紋

A

特徵：存在於內(nèi)部；呈月牙形週期性分佈；由變形區(qū)入口向出口越來越大；嚴(yán)重時(shí)表面出現(xiàn)細(xì)頸。

B

原因：棒材拉拔時(shí)，中心的軸向拉應(yīng)力大於邊部的軸向拉應(yīng)力，因此中心易出現(xiàn)裂紋且呈月牙形。又由於軸向拉應(yīng)力越向出口越大，因此裂紋一旦出現(xiàn)就越來越長、越來越寬。由於裂紋的形成是能量的積聚和釋放的過程，即拉應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，裂紋就出現(xiàn)，而裂紋的出現(xiàn)又使拉應(yīng)力得到釋放（降低），因此裂紋擴(kuò)展到一定程度後即停止。隨著變形過程的進(jìn)行，又會(huì)出現(xiàn)第二條裂紋，呈週期性。此外，拉拔坯料一般來源於擠壓，而擠製品的外層強(qiáng)度高、中心強(qiáng)度低，這也是中心易出現(xiàn)裂紋的原因。2）表面裂紋

A

特徵：存在於表面；呈月牙形週期性分佈，又稱三角口。

B

原因：不均勻變形使表面產(chǎn)生拉附加應(yīng)力導(dǎo)致的。附加應(yīng)力工作應(yīng)力＋－00＋五、拉拔力

拉拔力：作用於製品前端用以實(shí)現(xiàn)塑性變形的力。是選擇設(shè)備噸位、校核工具強(qiáng)度、確定合理拉拔工藝的依據(jù)。1

影響拉拔力的因素1）合金性能：強(qiáng)度高，拉拔力大；2）變形程度：變形程度大，拉拔力大；3）模角：與擠壓類似，存在一最佳模角，其值為6－9°。4）摩擦與潤滑：潤滑時(shí)，摩擦係數(shù)小，拉拔力小。摩擦係數(shù)與潤滑劑的性質(zhì)、潤滑方式、模具和金屬的材料以及表面狀態(tài)有關(guān)。模具和金屬的材料越硬、表面越光潔，摩擦係數(shù)越小。

在潤滑方式上，近年來採用了流體動(dòng)力潤滑方法，使?jié)櫥ぴ龊瘢纱蠓冉档徒槊婺Σ?。壓力套管模子流速製品芯頭減徑模減壁模

原理：坯料與芯頭或套管間具有狹窄的間隙，借助於運(yùn)動(dòng)的坯料和潤滑劑的粘性，使模子入口處的潤滑劑壓力升高，進(jìn)而使?jié)櫥瑒┠さ暮穸仍黾?。速度越大、間隙越小，效果越顯著。高壓油模箱拉拔模密封模

也可將潤滑劑以很高的壓力送入?？字衼碓黾訚櫥さ暮穸龋藭r(shí)稱為流體靜力潤滑。5）拉拔速度當(dāng)速度<5m/min時(shí)，拉拔力隨速度的升高而升高；當(dāng)速度在6－50m/min時(shí)，拉拔力隨速度的升高而降低；再增加速度，拉拔力變化不明顯。6）反拉力反拉力對(duì)拉拔力和模壁壓力的影響如圖。隨反拉力的增加，模壁壓力下降，但拉拔力開始不變，直到值增加到（稱為臨界反拉力）後才開始升高。因此，採用反拉力小於臨界反拉力值進(jìn)行拉拔是有利的，體現(xiàn)在：在不增加能量消耗的情況下，可減小?？椎哪p。

原因：當(dāng)時(shí)，隨值的增加，值下降，進(jìn)而摩擦力下降，因此可認(rèn)為，此時(shí)值的增加與摩擦力的下降值相等，所以拉拔力不變。7）振動(dòng)對(duì)拉拔模具（模、芯頭）施加聲波或超聲波振動(dòng)，可顯著降低拉拔力，現(xiàn)已出現(xiàn)超聲拉拔新技術(shù)。

2

拉拔力的計(jì)算1）棒線材拉拔力計(jì)算

與擠壓力計(jì)算類似（見P191）。棒線材拉拔時(shí)的應(yīng)力分析2）管材拉拔力計(jì)算（以空拉為例）近似塑性條件:

展開並略去高階微量得：沿r方向建立平衡方程:

結(jié)果見P193。面投影代替力投影法則，有:

六、拉拔工藝

拉拔配模：根據(jù)成品的要求（有時(shí)還包括坯料尺寸）來確定拉拔道次及各道次所需?？仔螤?、尺寸的工作。

原則：在保證成品性能和品質(zhì)的前提下，盡可能增大道次延伸係數(shù)以提高生產(chǎn)率。1

拉拔配模設(shè)計(jì)的內(nèi)容

1）坯料尺寸的確定

A

圓形製品坯料尺寸的確定對(duì)於給定成品尺寸而言，確定坯料尺寸實(shí)際是確定總加工率。在確定總加工率時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：

a

保證產(chǎn)品性能對(duì)軟態(tài)產(chǎn)品而言，性能由成品退火參數(shù)決定，確定總加工率時(shí)只要避開臨界變形程度即可；對(duì)硬態(tài)、半硬態(tài)產(chǎn)品而言，應(yīng)根據(jù)加工硬化曲線查出規(guī)定性能所要求的加工率，以此算出坯料尺寸。

b

保證操作順利進(jìn)行針對(duì)襯拉管材而言，因?yàn)檫@時(shí)既有減徑量又有減壁量，若二者變形量設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致操作不能進(jìn)行。例如，若總減徑量<總減壁量，則當(dāng)管坯直徑達(dá)到成品尺寸時(shí)，其壁厚仍大於成品壁厚，此時(shí)由於芯頭無法放入而不能繼續(xù)減壁。因此，襯拉時(shí)，管坯尺寸的選擇應(yīng)保證：

減壁所需道次<減徑所需道次

c

保證產(chǎn)品表面品質(zhì)拉拔時(shí)，隨著拉拔道次和變形量的增加，坯料中的一些缺陷如劃傷、夾灰等會(huì)逐漸暴露於表面，並可及時(shí)去除。因此適當(dāng)增大總變形量對(duì)表面品質(zhì)有好處。

d

坯料製造的條件和生產(chǎn)實(shí)際情況，應(yīng)便於管理。

B

異型管材拉拔時(shí)坯料尺寸的確定異型管材生產(chǎn)時(shí)一般也採用圓管坯，拉拔到一定尺寸後進(jìn)行1～2道過渡空拉，使其形狀逐漸向成品形狀過渡。因此，關(guān)鍵是確定過渡圓的尺寸。過渡圓

由於過渡拉拔的主要目的是成型，所以尺寸設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的成型正確問題。為保證成型正確，過渡圓尺寸設(shè)計(jì)的原則是：過渡圓的外形尺寸等於或稍大於成品的外形尺寸。具體確定時(shí)，首先按周長相等原則計(jì)算，然後再加3～5％以確保棱角等部位能充滿。

為兩次退火間的總延伸係數(shù)；

為兩次退火間允許的平均總延伸係數(shù)。

2）中間退火次數(shù)的確定退火退火退火

為坯料到產(chǎn)品的總延伸係數(shù)；

3）拉拔道次的確定

為道次平均延伸係數(shù)。退火退火

4）道次延伸係數(shù)的分配道次道次延伸係數(shù)延伸係數(shù)

適於塑性好、冷硬速率慢的材料，可充分利用其塑性在中間道次給予較大的變形，為精確控制成品尺寸精度，成品道次給予小的變形。

適於冷硬速率快的材料。

5）校核安全係數(shù)2

拉拔配模設(shè)計(jì)

1）圓棒拉拔配模設(shè)計(jì)

A

給定成品和坯料尺寸：根據(jù)材料允許的道次延伸係數(shù)和兩次退火間允許的總延伸係數(shù)，確定退火次數(shù)和拉拔道次；

B

給定成品尺寸並要求一定的性能：根據(jù)加工硬化曲線，確定最後一次退火時(shí)應(yīng)留有的加工率；

C

只要求成品尺寸：在保證表面品質(zhì)的前提下，儘量減小坯料的尺寸。

2）空拉配模設(shè)計(jì)除考慮安全係數(shù)外，還要考慮過程的穩(wěn)定性，一般認(rèn)為，道次減徑量不能超過壁厚的6倍。

3）固定短芯頭拉拔配模設(shè)計(jì)固定短芯頭拉拔的主要目的是減壁，因此設(shè)計(jì)時(shí)要遵循“少縮多薄”的原則，即少減徑、多減壁。因?yàn)闇p徑量越大，則空拉段越長，結(jié)果金屬的塑性不能有效地用於減壁上。

4）遊動(dòng)芯頭拉拔配模設(shè)計(jì)

減壁量必須有相應(yīng)的減徑量配合，否則會(huì)導(dǎo)致管坯內(nèi)表面與大圓柱段接觸，一般認(rèn)為，芯頭大、小圓柱段的直徑差應(yīng)大於等於減壁量的6倍，即：Dd

5）異型管材拉拔配模設(shè)計(jì)主要是防止過渡空拉時(shí)管壁內(nèi)凹，尤其是長邊。

此外，要保證成型拉拔時(shí)能順利地放入芯頭。

6)

實(shí)心型材拉拔配模設(shè)計(jì)

a

成品的外形必須包括在坯料的外形之中；

b

為使變形均勻，坯料各部分的延伸係數(shù)應(yīng)儘量相等；實(shí)際中滿足此點(diǎn)很困難，一般情況下，要求高的面給予較大的變形；

c

坯料與?？赘鞑糠謨嵙客瑫r(shí)接觸，否則由於未被壓縮部分的強(qiáng)迫延伸，引起形狀尺寸不精確。為保證這一點(diǎn)，各部分的模角應(yīng)不同；

d

對(duì)帶銳角的型材，形狀要逐漸過渡，不允許由銳角向鈍角過渡。

總之，設(shè)計(jì)原則是：使坯料各部分同時(shí)得到盡可能均勻的壓縮。

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可採用圖解法，步驟如下：

1）選坯料選擇與成品形狀相近且簡單的坯料。（坯料的斷面尺寸應(yīng)滿足製品的力學(xué)性能和表面品質(zhì)要求）

2）確定拉拔工藝參考與製品品種相同、斷面積相等的圓斷面製品的配模設(shè)計(jì)，初步確定拉拔道次、道次延伸係數(shù)以及各道次的斷面積F1、F2、F3……。3）確定各道次模子定徑區(qū)的斷面形狀可分三步：A將成品的圖形置於坯料的外形輪廓之中，二者重心儘量重合並力求使二者外形間的最短距離各處相差不大；坯料成品B根據(jù)成品斷面的複雜程度，將坯料外形等分30~60個(gè)點(diǎn)，通過這些點(diǎn)做垂直於坯料和成品外形輪廓且長度最短的曲線；（這些曲線可近似看作是金屬的流線）C按照、、……值比例將各金屬流線分段，將相同的段用曲線圓滑地連接起來，即得到各道次定徑區(qū)的斷面形狀。（圓形坯料可按各道次減徑量的比例將各金屬流線分段）坯料成品

例：欲拉制853.5mm

雙溝電車線，材料為紫銅，截面形狀及尺寸見圖。已查得為保證348MPa的強(qiáng)度要求，冷變形的加工率需大於55%。試進(jìn)行配模設(shè)計(jì)。

1）確定坯料形狀和尺寸因電車線的寬厚比為1，故採用圓形坯料。冷變