金(jin)屬(shu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)加工時,坯(pi)料(liao)(liao)在高壓(ya)(ya)(ya)下從封閉的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內(nei)通過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模的(de)模孔流出而得到制品,這種(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)加工過程稱(cheng)為擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程可以采(cai)用(yong)兩種(zhong)(zhong)方(fang)法來實現(xian):正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)和反擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)被擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿通過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊推(tui)著(zhu),整個坯(pi)料(liao)(liao)金(jin)屬(shu)向緊固在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒前部的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模方(fang)向流動。反擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)保持(chi)不動,而由于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內(nei)朝著(zhu)金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)移(yi)動的(de)結果產生金(jin)屬(shu)流動。擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)方(fang)法及工模具配置(zhi)如圖0-1所示。


圖0-1.jpg


  采(cai)用這兩種方法(fa)擠壓(ya)時,擠壓(ya)制品(pin)橫(heng)截面的(de)(de)形狀與(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)決定于金屬(shu)流動所通(tong)過的(de)(de)擠壓(ya)模(mo)(mo)模(mo)(mo)孔的(de)(de)形狀與(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)。因此,為(wei)了得到實心(xin)截面的(de)(de)制品(pin),擠壓(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)模(mo)(mo)孔要(yao)給(gei)予相應的(de)(de)形狀與(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)。為(wei)了得到空心(xin)的(de)(de)制品(pin)(管子和空心(xin)異型(xing)材(cai)),在擠壓(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)模(mo)(mo)孔內必須(xu)插(cha)入芯(xin)棒。芯(xin)棒與(yu)擠壓(ya)模(mo)(mo)之間形成環狀間隙,此間隙的(de)(de)形狀與(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)決定著擠壓(ya)制品(pin)的(de)(de)形狀與(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)。


 在擠壓(ya)空(kong)(kong)心(xin)制(zhi)品(pin)時,利用(yong)兩種方法來(lai)形(xing)成環形(xing)間(jian)隙(xi)。其一(yi),采(cai)用(yong)較(jiao)長(chang)的(de)芯(xin)棒(bang)(bang)狀(zhuang)與尺寸。此時,芯(xin)棒(bang)(bang)不僅穿(chuan)過擠壓(ya)模(mo),而且穿(chuan)過整(zheng)個(ge)金屬坯料;其二,環狀(zhuang)間(jian)隙(xi)的(de)形(xing)成借助于較(jiao)短的(de)芯(xin)棒(bang)(bang)來(lai)達到,短芯(xin)棒(bang)(bang)被直(zhi)接緊固在擠壓(ya)模(mo)專門的(de)橋架(舌形(xing)梁)上,或者與擠壓(ya)模(mo)做(zuo)成一(yi)個(ge)整(zheng)體。對于鋼等高變形(xing)抗力的(de)材料,擠壓(ya)其空(kong)(kong)心(xin)制(zhi)品(pin)(鋼管(guan)及(ji)空(kong)(kong)心(xin)型材)時,只能采(cai)用(yong)較(jiao)長(chang)的(de)芯(xin)棒(bang)(bang)形(xing)成環形(xing)間(jian)的(de)方法進行(xing)擠壓(ya)。此時,根據被加(jia)工材料的(de)性能,金屬坯料的(de)中心(xin)孔可(ke)以通過在立(li)式(shi)穿(chuan)孔機上直(zhi)接穿(chuan)孔得到,也可(ke)以通過機械加(jia)工預鉆孔后(hou)在擴(kuo)孔機上進行(xing)擴(kuo)孔后(hou)得到。


 采用(yong)短芯棒(bang)來形成環狀間隙的(de)方法(fa)進行(xing)空心制品的(de)擠(ji)壓(ya)(ya),當坯料(liao)推入擠(ji)壓(ya)(ya)模(mo)時,金屬流入夾持芯棒(bang)的(de)橋(qiao)(qiao)架孔(kong)中,在橋(qiao)(qiao)架下面包圍著芯棒(bang),且熔焊成管(guan)子。利用(yong)這(zhe)種擠(ji)壓(ya)(ya)方法(fa),得到優(you)質管(guan)子的(de)必要(yao)條(tiao)件(jian)是(shi)確(que)保變形金屬的(de)熔焊條(tiao)件(jian),并且不(bu)能采用(yong)潤滑劑。因此,這(zhe)種擠(ji)壓(ya)(ya)方法(fa)只適(shi)用(yong)于(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)溫度與變形抗力比較低的(de)材料(liao),如鋁合金。


 有色金屬管材的擠(ji)(ji)壓(ya)一般都采用(yong)帶有內置式穿(chuan)(chuan)孔(kong)系統的擠(ji)(ji)壓(ya)機,實(shi)心坯(pi)料的穿(chuan)(chuan)孔(kong)和擠(ji)(ji)壓(ya)在同一臺擠(ji)(ji)壓(ya)機上完成,不設置專用(yong)的立(li)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)機。由(you)于擠(ji)(ji)壓(ya)過程(cheng)所具有的金屬流動的特性,采用(yong)擠(ji)(ji)壓(ya)方(fang)法(fa)(fa)可(ke)以(yi)制(zhi)(zhi)造用(yong)其他壓(ya)力加工方(fang)法(fa)(fa)(如軋制(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)(fa))所不能制(zhi)(zhi)造的、形(xing)狀非常復雜的制(zhi)(zhi)品(圖0-2)。


圖0-2.jpg


  擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程還具(ju)(ju)有很大的(de)(de)靈(ling)活性。在(zai)現有的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)裝備(bei)上,只需要(yao)更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)具(ju)(ju)的(de)(de)個別零件(如擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)棒(bang)材時,更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo);擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)管材時,更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)芯棒(bang)),其產(chan)品(pin)就可以從一(yi)種制品(pin)轉換(huan)為另一(yi)種制品(pin),且更(geng)換(huan)工模(mo)具(ju)(ju)非(fei)常簡單(dan)和(he)迅速,只需要(yao)幾分鐘(zhong)就可以完成(cheng)。根據德(de)國施維爾(er)特鋼(gang)廠的(de)(de)經(jing)驗,在(zai)8小(xiao)時工作制的(de)(de)一(yi)個班內,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)15~20種不同斷面的(de)(de)產(chan)品(pin)很容易實現。


  同時(shi),一般(ban)當擠壓(ya)機的(de)(de)噸位確定之后,擠壓(ya)筒的(de)(de)規格可選擇(ze)3~6個(ge)系列(lie),相應的(de)(de)擠壓(ya)坯料和工(gong)模(mo)具的(de)(de)規格也就在(zai)3-6個(ge)系列(lie)范圍內與工(gong)模(mo)具的(de)(de)準備比(bi)較簡單。


  因此(ci)(ci),擠(ji)壓法對于(yu)小批量制品的(de)(de)(de)生(sheng)產是經(jing)濟(ji)而合理的(de)(de)(de),甚至當制品的(de)(de)(de)形(xing)狀能夠用其(qi)他的(de)(de)(de)壓力加工方(fang)法生(sheng)產時也是如此(ci)(ci)。


 擠壓過(guo)程(cheng)所特有(you)(you)的應力(li)狀(zhuang)(zhuang)態為各(ge)向不均勻的壓縮(suo)。由于工(gong)模具(ju)(ju)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)、摩擦力(li)的影響與變形(xing)金屬性(xing)(xing)能(neng)的不均勻性(xing)(xing),導致(zhi)(zhi)在坯(pi)料金屬內除了壓應力(li)以外,還會產(chan)生附(fu)加的剪應力(li)。但是研究與生產(chan)經(jing)驗表明,在采取降低(di)摩擦力(li)與材料性(xing)(xing)能(neng)不均勻性(xing)(xing)的措施(shi)以及(ji)選擇形(xing)狀(zhuang)(zhuang)合適的工(gong)模具(ju)(ju)后,可使擠壓具(ju)(ju)有(you)(you)比其他(ta)壓力(li)加工(gong)方法(fa)(如自由鍛或(huo)軋制)更為有(you)(you)利的塑性(xing)(xing)變形(xing)條件,從而(er)提高了材料的變形(xing)能(neng)力(li),使擠壓法(fa)可以實現任何低(di)塑性(xing)(xing)材料的壓力(li)加工(gong)。并且擠壓加工(gong)后的制品內部組織致(zhi)(zhi)密、性(xing)(xing)能(neng)均勻。


 生產(chan)經驗還證明(ming),擠壓(ya)制品(pin)的(de)(de)(de)表面(mian)質量與尺(chi)寸(cun)精度(du)并不(bu)比熱軋(ya)制品(pin)低(di),有(you)時還要高一些(表0-1)。德(de)國(guo)工廠的(de)(de)(de)試驗表明(ming),在(zai)(zai)同樣(yang)的(de)(de)(de)條件下所生產(chan)的(de)(de)(de)擠壓(ya)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)機(ji)械性能,完全在(zai)(zai)DN標準所規(gui)定的(de)(de)(de)范圍(wei)之內,并且稍優于(yu)軋(ya)制產(chan)品(pin)。擠壓(ya)所得到(dao)的(de)(de)(de)在(zai)(zai)制品(pin)長(chang)度(du)方向上較高的(de)(de)(de)抗拉強度(du)可能是擠壓(ya)產(chan)品(pin)一個很大的(de)(de)(de)優點。


表0-1.jpg


 石油化學工業的迅速(su)發(fa)展和新建(jian)熱電站用(yong)材料的升級換代,需(xu)要更大(da)量地使用(yong)各(ge)種(zhong)高性能的耐蝕鋼(gang)管(guan)、不銹鋼管(guan)和耐(nai)熱鋼管,以及相當(dang)大一部分(fen)輕(qing)型(xing)的經濟斷面異型(xing)材。這些材料用軋制(zhi)的方法是(shi)很(hen)難生產的,而(er)這一領域的產品只能用擠壓(ya)法來(lai)生產。因此,擠壓(ya)工藝技術(shu)在我(wo)國有(you)著(zhu)廣闊的發(fa)展前(qian)景。