金(jin)屬(shu)壓(ya)(ya)力加工(gong)時,坯料在高壓(ya)(ya)下(xia)從封閉的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒內通過擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)(mo)的(de)模(mo)(mo)孔流出而得到制品,這種(zhong)壓(ya)(ya)力加工(gong)過程稱為擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程可(ke)以采用兩種(zhong)方(fang)法來(lai)實現:正擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)和反(fan)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯料被擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿(gan)通過擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊(dian)推著,整個(ge)坯料金(jin)屬(shu)向緊固在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒前部的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)(mo)方(fang)向流動(dong)(dong)。反(fan)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯料保持不動(dong)(dong),而由于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)(mo)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒內朝著金(jin)屬(shu)坯料移動(dong)(dong)的(de)結果產生(sheng)金(jin)屬(shu)流動(dong)(dong)。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)方(fang)法及工(gong)模(mo)(mo)具(ju)配置如(ru)圖0-1所示。
采用這兩種方法擠(ji)(ji)壓(ya)時,擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)橫(heng)截面(mian)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)(yu)(yu)尺(chi)寸(cun)決定(ding)于金屬流動所通過的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)模(mo)(mo)孔的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)(yu)(yu)尺(chi)寸(cun)。因此(ci)(ci),為了(le)得到(dao)實(shi)心截面(mian)的(de)(de)(de)制(zhi)品(pin),擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)孔要給予相應的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)(yu)(yu)尺(chi)寸(cun)。為了(le)得到(dao)空(kong)心的(de)(de)(de)制(zhi)品(pin)(管子和空(kong)心異型材(cai)),在擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)孔內必須插入(ru)芯(xin)棒(bang)(bang)。芯(xin)棒(bang)(bang)與(yu)(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)之間形(xing)(xing)成環狀間隙,此(ci)(ci)間隙的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)(yu)(yu)尺(chi)寸(cun)決定(ding)著擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)(yu)(yu)尺(chi)寸(cun)。
在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)空心制品(pin)時,利用兩種方(fang)法來形(xing)(xing)(xing)成環(huan)形(xing)(xing)(xing)間(jian)隙。其一,采用較(jiao)長(chang)的(de)(de)芯棒(bang)狀(zhuang)與(yu)尺寸。此時,芯棒(bang)不僅穿過(guo)擠(ji)壓(ya)模,而且穿過(guo)整個金屬坯料;其二,環(huan)狀(zhuang)間(jian)隙的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成借助(zhu)于較(jiao)短(duan)(duan)的(de)(de)芯棒(bang)來達到(dao),短(duan)(duan)芯棒(bang)被直接(jie)緊固在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)模專(zhuan)門的(de)(de)橋架(舌形(xing)(xing)(xing)梁)上,或者與(yu)擠(ji)壓(ya)模做成一個整體(ti)。對于鋼等(deng)高變形(xing)(xing)(xing)抗力的(de)(de)材料,擠(ji)壓(ya)其空心制品(pin)(鋼管及空心型材)時,只(zhi)能采用較(jiao)長(chang)的(de)(de)芯棒(bang)形(xing)(xing)(xing)成環(huan)形(xing)(xing)(xing)間(jian)的(de)(de)方(fang)法進行(xing)擠(ji)壓(ya)。此時,根據被加(jia)工(gong)材料的(de)(de)性能,金屬坯料的(de)(de)中心孔(kong)可(ke)以通過(guo)在(zai)(zai)立式穿孔(kong)機上直接(jie)穿孔(kong)得(de)到(dao),也(ye)可(ke)以通過(guo)機械(xie)加(jia)工(gong)預鉆孔(kong)后在(zai)(zai)擴(kuo)孔(kong)機上進行(xing)擴(kuo)孔(kong)后得(de)到(dao)。
采(cai)用短芯棒來(lai)形(xing)成環狀(zhuang)間隙的(de)(de)方法進行空心制品的(de)(de)擠(ji)壓(ya),當坯料(liao)推(tui)入擠(ji)壓(ya)模時,金屬流(liu)入夾持芯棒的(de)(de)橋(qiao)架孔中,在橋(qiao)架下面包圍著(zhu)芯棒,且熔焊(han)成管(guan)子(zi)。利用這種(zhong)擠(ji)壓(ya)方法,得到優質管(guan)子(zi)的(de)(de)必(bi)要條(tiao)(tiao)件(jian)是確保變形(xing)金屬的(de)(de)熔焊(han)條(tiao)(tiao)件(jian),并(bing)且不能采(cai)用潤滑(hua)劑。因此,這種(zhong)擠(ji)壓(ya)方法只適用于擠(ji)壓(ya)溫度與變形(xing)抗力比較低的(de)(de)材(cai)料(liao),如鋁合金。
有(you)色金(jin)(jin)屬(shu)管材的(de)擠(ji)壓一(yi)般都采用帶有(you)內置(zhi)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)系(xi)統的(de)擠(ji)壓機,實心坯料的(de)穿(chuan)(chuan)孔(kong)和擠(ji)壓在同(tong)一(yi)臺擠(ji)壓機上(shang)完(wan)成,不(bu)設置(zhi)專用的(de)立式穿(chuan)(chuan)孔(kong)機。由于擠(ji)壓過程所具有(you)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)流(liu)動的(de)特性,采用擠(ji)壓方(fang)(fang)法可以(yi)制造用其他壓力(li)加工方(fang)(fang)法(如軋制方(fang)(fang)法)所不(bu)能制造的(de)、形狀(zhuang)非常復雜的(de)制品(圖0-2)。
擠(ji)(ji)壓(ya)過程還(huan)具(ju)有很(hen)大(da)的靈(ling)活性(xing)。在現(xian)有的擠(ji)(ji)壓(ya)裝備上,只需要更換(huan)(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)具(ju)的個別零件(如擠(ji)(ji)壓(ya)棒(bang)(bang)材時,更換(huan)(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo);擠(ji)(ji)壓(ya)管(guan)材時,更換(huan)(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)和擠(ji)(ji)壓(ya)芯(xin)棒(bang)(bang)),其產品就(jiu)可以從一(yi)種(zhong)(zhong)制品轉換(huan)(huan)為另一(yi)種(zhong)(zhong)制品,且(qie)更換(huan)(huan)工模(mo)(mo)(mo)具(ju)非常簡單和迅速,只需要幾分鐘就(jiu)可以完成(cheng)。根據德國施維爾特鋼廠的經驗,在8小時工作制的一(yi)個班內,擠(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)(zhong)不同斷面的產品很(hen)容易實(shi)現(xian)。
同(tong)時,一般當擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)噸位確定(ding)之后,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒的(de)規(gui)格可選擇3~6個(ge)系列,相應(ying)的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯料和工模具的(de)規(gui)格也就在3-6個(ge)系列范圍內(nei)與(yu)工模具的(de)準備(bei)比(bi)較簡(jian)單。
因此(ci),擠壓法對于小批量制品的(de)生產是經濟而合(he)理的(de),甚至當制品的(de)形(xing)狀能夠(gou)用其他(ta)的(de)壓力加工(gong)方法生產時(shi)也是如(ru)此(ci)。
擠壓(ya)過程所(suo)特有(you)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)狀態為各向不(bu)均(jun)(jun)勻的(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)。由(you)于工(gong)模具形狀、摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)的(de)(de)(de)影響(xiang)與變形金屬性(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻性(xing)(xing)(xing)(xing),導(dao)致(zhi)在坯料(liao)金屬內(nei)除了壓(ya)應(ying)力(li)(li)以外(wai),還會(hui)產(chan)生附加的(de)(de)(de)剪應(ying)力(li)(li)。但是研究(jiu)與生產(chan)經驗表明,在采取降低摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)與材(cai)料(liao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能不(bu)均(jun)(jun)勻性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)措施以及選(xuan)擇形狀合適的(de)(de)(de)工(gong)模具后,可(ke)使擠壓(ya)具有(you)比其(qi)他(ta)壓(ya)力(li)(li)加工(gong)方法(fa)(fa)(如自由(you)鍛或軋制(zhi))更(geng)為有(you)利(li)的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)變形條件,從而(er)提高了材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)變形能力(li)(li),使擠壓(ya)法(fa)(fa)可(ke)以實現任何(he)低塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)加工(gong)。并且擠壓(ya)加工(gong)后的(de)(de)(de)制(zhi)品內(nei)部組織致(zhi)密、性(xing)(xing)(xing)(xing)能均(jun)(jun)勻。
生產經驗(yan)還證明,擠(ji)壓(ya)制品的(de)(de)(de)表面質量與尺寸精度(du)并不比熱軋(ya)制品低,有時(shi)還要高一些(表0-1)。德(de)國工(gong)廠的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)表明,在(zai)同樣的(de)(de)(de)條件下所(suo)(suo)生產的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)產品的(de)(de)(de)機械性能(neng),完全在(zai)DN標準所(suo)(suo)規定的(de)(de)(de)范圍之內,并且稍優于軋(ya)制產品。擠(ji)壓(ya)所(suo)(suo)得到的(de)(de)(de)在(zai)制品長度(du)方向上較(jiao)高的(de)(de)(de)抗(kang)拉強度(du)可能(neng)是擠(ji)壓(ya)產品一個很大的(de)(de)(de)優點。
石油化學工業的(de)迅速(su)發展(zhan)和新(xin)建(jian)熱電站用(yong)材料(liao)的(de)升級換代,需(xu)要更大量(liang)地(di)使用(yong)各種高性能的(de)耐(nai)蝕鋼管(guan)、不銹鋼(gang)管和(he)耐(nai)熱鋼管,以及相當大一(yi)部(bu)分輕型(xing)的經濟斷面異型(xing)材。這些(xie)材料用軋(ya)制的方(fang)法(fa)(fa)是很難生產的,而這一(yi)領域的產品只能用擠(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)來生產。因此,擠(ji)壓(ya)(ya)工(gong)藝(yi)技術在我國(guo)有(you)著廣闊(kuo)的發展前(qian)景。