擠壓成型工藝基本介紹

5擠壓成型工藝5.1擠壓概述定義：所謂擠壓，就是對放在容器〔擠壓筒〕內(nèi)的金屬錠坯從一端施加外力，強迫其從特定的模孔中流出，獲得所需要的斷面形狀和尺寸的制品的一種塑性成型方法。優(yōu)點：：〔1〕具有最強烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)；〔2〕生產(chǎn)范圍廣，產(chǎn)品規(guī)格、品種多；〔3〕生產(chǎn)靈活性大，適合小批量生產(chǎn)；〔4〕產(chǎn)品尺寸精度高，外表質(zhì)量好；〔5〕設(shè)備投資少，廠房面積??；〔6〕易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。缺點：〔1〕幾何廢料損失大；〔2〕金屬流動不均勻；〔3〕擠壓速度低，輔助時間長；〔4〕工具損耗大，本錢高。適用范圍：〔1〕品種規(guī)格繁多，批量??；〔2〕復(fù)雜斷面，超薄、超厚、超不對〕復(fù)雜斷面，超薄、超厚、超不對稱;〔3〕低塑性、脆性材料。5.2擠壓的根本方法及特點擠壓的方法可按照不同的特征進行分類，有幾十種。最常見的有6種方法：正向擠壓、反向擠壓、側(cè)向擠壓、連續(xù)擠壓、玻璃潤滑擠壓和靜液擠壓。最根本的方法仍然是正向擠壓〔簡稱正擠壓〕和反向擠壓〔簡稱反擠壓〕。如下所示為擠壓的分類a.正向擠壓b.方向擠壓c.側(cè)向擠壓d.連續(xù)擠壓e.玻璃潤滑擠壓f.靜液擠壓正向擠壓：定義：金屬的流動方向與擠壓桿〔擠壓軸〕的運動方向相同的擠壓生產(chǎn)方法。特征：變形金屬與擠壓筒壁之間有相對運動，二者之間有很大的滑動摩擦。引起擠壓力增大；使金屬變形流動不均勻，導(dǎo)致組織性能不均勻；限制了擠壓速度提高；加速工模具的磨損。反向擠壓：定義：金屬的流動方向與擠壓桿〔或模子軸〕的相對運動方向相反的擠壓生產(chǎn)方法。特征：變形金屬與擠壓筒壁之間無相對運動，二者之間無外摩擦。特點：擠壓力小；金屬變形流動均勻；擠壓速度快。但制品外表較正擠壓差；外接圓尺寸較??；設(shè)備造價較高；輔助時間較長。5.3熱擠壓、冷擠壓、溫擠壓5.4擠壓設(shè)備、擠壓模具及設(shè)計5.4.1擠壓設(shè)備按傳動類型分液壓和機械傳動兩大類?！?〕機械傳動擠壓機又分為統(tǒng)機械傳動擠壓機和現(xiàn)代機械傳動擠壓機。傳統(tǒng)機械傳動擠壓機以前曾用于擠壓鋼材和冷擠壓方面，現(xiàn)在已不采用。鋼材和冷擠壓方面，現(xiàn)在已不采用。目前以CONFORM擠壓機為代表的新一代機械傳動擠壓機得到了廣泛應(yīng)用?！?〕液壓傳動擠壓機是當前應(yīng)用最廣泛的擠壓設(shè)備。又分為水壓機和油壓機，目前應(yīng)用最廣泛的是油壓機，但大噸位設(shè)備仍以水壓機為主。5.5擠壓模設(shè)計擠壓?？砂茨？讐嚎s區(qū)的斷面形狀、擠壓產(chǎn)品的品種、模孔的數(shù)目、擠壓方法及工藝特點、模具結(jié)構(gòu)等不同形式進行分類。歸納起來可分為四大類：整體模模子是由一塊鋼材加工制造成。廣泛用于擠壓普通型材、棒材、管材。整體模按?？讐嚎s區(qū)的斷面形狀可分為7種：平模、錐模、平錐模、雙錐模、流線模、平流線模、碗形模，各模如下列圖所示。最常用的是平模和錐模。平模：擠壓鋁合金型材、棒材，鎳合金，銅合金管、棒材。錐模：擠壓鋁合金管材，高溫合金鎢、鉬、鋯等。拆卸模由數(shù)塊拼裝組成一整體模子，用于生產(chǎn)階段變斷面型材〔見下列圖〕。模子是由大頭和小頭兩局部構(gòu)成。而這兩局部又分別由多塊組裝而成。組合模生產(chǎn)內(nèi)徑較小的管材，各種形狀的空心型材。舌形模：所需的擠壓力較小，焊合室中延伸系數(shù)大，主要用于擠壓硬合金空心型材。但擠壓殘料較多。平面分流模：多用于擠壓變形抗力低、焊合性能好的軟合金空心型材。殘料較少。型材模設(shè)計擠壓型材的斷面是非常復(fù)雜的，有各式各樣。其特點是：絕大多數(shù)斷面是不對稱的；型材斷面與錠坯斷面不相似；型材斷面各部位壁厚差大；多數(shù)帶有各種形狀的空心。其結(jié)果造成金屬流動不均勻，出現(xiàn)各種缺陷，易造成模具的早期失效及損壞。模具設(shè)計中要解決的兩個主要問題：金屬流速不均；模具強度。1—調(diào)整金屬流速的主要措施〔1〕合理布置?？譨、具有兩個以上對稱軸的型材，型材、具有兩個以上對稱軸的型材，型材的重心布置在模子中心。b、具有一個對稱軸，且斷面壁厚差較、具有一個對稱軸，且斷面壁厚差較大的型材，型材重心相對模子中心偏移一定距離，且將金屬不易流動的壁薄部位靠近模子中心c、壁厚差不太大，但斷面較復(fù)雜的型、壁厚差不太大，但斷面較復(fù)雜的型材，將型材外接圓的圓心，布置在模子中心。d、對于斷面尺寸較小，或軸對稱性很差、對于斷面尺寸較小，或軸對稱性很差的型材，可以采用多孔模排列如下所示為不對稱型材的單孔模排列?！?〕確定合理的工作帶長度型材斷面壁厚不同，可采用不等長工作帶。即：型材斷面壁厚處的工作帶長度大于壁薄處。也就是說比周長小的局部工作帶長度大于比周長大的局部?！?〕設(shè)計阻礙角或促流角阻礙角—在型材壁厚處的模孔入口處做一個小斜面，以增加金屬的流動阻力，該斜面與模子軸線的夾角叫阻礙角，如圖5-27所示。阻礙角一般取3°~12°，最大不超過15。促流角—在型材壁較薄、金屬不易流動的?？兹肟诙嗣嫣幾鲆粋€促流斜面，該斜面與模子平面間的夾角叫促流角，促流角一般取3°~10°。〔4〕采用平衡?？讛D壓某些對稱性很差的型材〔如異形偏心管〕，而模子上只能布置一個型材?？讜r，為了平衡金屬流速，采用平衡?？追绞??！?〕設(shè)計附加筋條擠壓寬厚比很大的壁板型材時，如果對稱性很差，可采用附加筋條或工藝余量的方式平衡金屬流速?！?〕設(shè)計導(dǎo)流?；?qū)Я髑辉谛筒哪５那懊妫黾右粋€導(dǎo)流?；蛑苯釉谛筒哪？兹肟诙思庸ひ粚?dǎo)流腔，迫使金屬流向流動阻力大的?？兹肟谔帯?.6擠壓工模具材料的選擇目前，在擠壓鋁合金時，最常用的工模具材料有鉬鋼和鎢鋼兩大類。鉬鋼：導(dǎo)熱性較好，對熱裂紋不太敏感，韌性較好。典型代表5CrNiMo和4Cr5MoSiV1鋼。鎢鋼：具有較好的耐高溫性能，但韌性較低。典型代表3Cr2W8V鋼。擠壓工具材料的合理選擇〔1〕根據(jù)被擠壓金屬的性能選擇最適宜、最經(jīng)濟的工模具材料。我國通常選用5CrNiMo、5CrNiW、5CrMnMo、3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1等作為根本工具材料。其中4Cr5MoSiV1作為擠壓鋁合金的模具材料，3Cr2W8V作為擠壓銅合金的模具材料?！?〕根據(jù)產(chǎn)品品種、形狀和規(guī)格選擇適宜的工模具材料。擠壓圓棒和圓管時，可選用中等強度的5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW鋼；擠壓復(fù)雜形狀的空心型材和薄壁管材時，選用高強度的3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1鋼；對于形狀極其復(fù)雜的空心型材及寬厚比大于50的壁板型材，那么要選用更高級的材料，如日本的AF31鋼?！?〕根據(jù)擠壓方法、工藝條件與設(shè)備結(jié)構(gòu)選擇工模具材料。冷擠壓時的擠壓速度快，受沖擊作用大，模具要有高的強度和良好的韌性，如選用3Cr2W8V、硬質(zhì)合金材料。靜液擠壓時模具處于高壓液體包圍之中，呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，同時擠壓力較小。穿孔擠壓時的針尖應(yīng)選用良好的抗激冷激熱的材料。無潤滑擠壓時模具的耐磨性、外表硬度、可氮化性能應(yīng)比潤滑擠壓時好?！?〕根據(jù)擠壓工模具的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸選擇模具材料。擠壓管、棒、普通實心型材的平面模，一般可用5CrNiMo或4Cr5MoSiV1鋼。形狀復(fù)雜的特殊型材模、舌型模、平面分流模等，用4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V或更高級的材料。一般情況下，5CrNiW、5CrNiMo、5CrMnSiMoV等制造擠壓筒。但制造小型擠壓筒、高比壓擠壓筒、扁擠壓筒時，內(nèi)套選用3Cr2W8V或4Cr5MoSiV1，中套選用5CrNiMo，外套可選用45號鍛鋼。組合式擠壓桿、針支承等，其工作局部采用3Cr2W8V或4Cr5MoSiV1鋼，基座局部采用5CrNiMo。另外，還要根據(jù)工模具的尺寸大小選擇材料。對于承受重載荷的小尺寸工模具選用3Cr2W8V、4