挤压第二章 挤压基本原理
挤压理论与技术
2.2.4反向挤压时挤压力的变化
通常认为，反挤压时，由于锭坯与挤压筒 之间无摩擦，挤压力大小与锭坯长度无关， 在挤压过程中挤压力不变化。 近年来研究发现，反挤压棒材时，随着挤 压过程的进行挤压力是逐渐增加的，特别是 在挤压后期，增加的较明显（见图2-18）。
图2-18 正反向挤压棒材的挤压力变化 1-正挤压；2-反挤压
1.3挤压技术发展进步
自1797年英国的布朗曼发明了挤压铅管设 备以来，挤压技术得到了迅速发展，主要表 现在以下几方面： （1）挤压机的台数和能力不断增加。 目前，全球挤压机总台数约6000多台， 中国约3000台；最大吨位的挤压机是 300MN水压机，最大吨位的油压机是 145MN挤压机。
（2）自动化程度不断提高 挤压机的控制已完全摆脱了人工操纵分 配器的繁重劳动，实现了自动控制。 （3）新的挤压技术不断出现。 如：等温挤压、等速挤压、静液挤压、连 续挤压、有效摩擦挤压等。
（4）死区的作用： 可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析瘤、 灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥而流入制品 表面，提高制品表面质量。 B 、后端难变形区 产生原因：挤压垫的冷却和摩擦作用。
C、剧烈变形区 如图2-8所示，在变形区压缩锥与死区的 交界处，发生强烈的剪切变形，使晶粒破碎 非常严重。 这一部分金属流出模孔后位于制品的表面 层，造成制品内外层晶粒大小不同，外层粗 大，内层细小，从而造成力学性能不均匀。 在热处理后易形成粗晶环。
图2-8
一次挤压棒材金属流动情况
2.1.3终了挤压阶段金属的变形流动
如图2-9所示，当挤压垫开始进入变形区，与挤 压垫接触的后端难变形区金属，克服垫片的摩擦作 用，产生径向流动；位于死区部位的金属也发生环 流，进入模孔流向制品中。
图2-9 挤压垫进入变形区示意图
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程大纲
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。
教学难点：1）冷挤压成型工艺及模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冷挤压成型工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。
2）通过本课程学习，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授冷挤压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
挤压成型的基本原理
挤压成型的基本原理挤压成型工艺是炭素制品成型生产常用的生产方法，它具有成型生产效率高，产品质量稳定、用途广的特点，是炭素生产企业，尤其是电极生产企业首选的成型生产设备之一。
适合生产圆柱形、长方形的产品生产；如炼钢用的石墨电极，化工防腐用的不透性石墨，核反应堆用的石墨。
一、作用力与反作用力既挤压力与摩擦力。
含有一定温度的糊料在挤压过程中，当受到外力作用时，糊料与糊料之间，糊料与挤压机料室的室壁，糊料与挤压机的出嘴存在着内外、上下的摩擦力。
根据力学的原理，这种摩擦力形成了对挤压力的反作用力。
正是这种反作用力致使糊料在挤压过程中形成阻力，致使糊料密实作用。
内摩擦力的大小取决于原料的特性、粒子的大小，粘结剂的性质、加入量；关键的是成型时的温度。
温度太高太低都不行，要根据具体情况【不同的挤压机】，具体时间【夏天、冬天】，制定自己在成型时的温度。
外摩擦力的大小与原料的性质，糊料的温度有关，关键的是料室与压嘴的结构形式、结构尺寸。
挤压机的设计者就是根据不同的挤压机，设计不同的料室与压嘴的收缩比，产生不同的压力，使产品达到最好效果。
1，挤压机压力的大小对成型产品的影响。
需要指出的是在一台设计优秀的挤压机使用过程中，原料的粒子、粘结剂、糊料的温度、挤压机料室的温度、压嘴的温度要精确制定，也有一个试制过程。
在试制过程中制定各种相匹配的数据，如果摩擦力太小，糊料受到的挤压力较小，成型后的产品就不能达到应有的体积密度；如果摩擦力太大，从而加大挤压机的压力，固然成型后的产品达到了理想的体积密度，也会致使成型后的产品产生裂纹，还会加大挤压机的负荷，产生设备故障。
2，内、外摩擦力的大小对成型产品的影响。
内、外摩擦力形成了对挤压力的反作用力，从而达到对产品的挤压成型，如果内、外摩擦力太小。
则挤压力达不到，成型产品的体积密度达不到，内部结构就有问题；如果内、外摩擦力太大将使挤压力加大，在提高成型产品体积密度的同时也使成型产品产生较大的内应力，使成型产品容易产生各种裂纹。
工程力学c材料力学部分第二章剪切与挤压
梁的弯曲变形分析
通过实例分析，介绍梁在不同载荷下的弯曲变形 规律，以及如何应用弯曲变形的强度条件进行梁 的设计。
弯曲变形的应用实例
介绍弯曲变形在日常生活和工程中的应用，如桥 梁、房屋结构等。
THANKS
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材料的弹性模量
弹性模量较高的材料在剪切和挤压过程中表现出更好 的刚度和稳定性。
提高剪切与挤压强度的措施
选择合适的材料
根据实际需求选择具有高硬度、韧性和弹性模量的材料。
优化结构设计
合理设计结构，减少应力集中和变形。
加强表面处理
对材料表面进行强化处理，如喷丸、渗碳淬火等，以提高其抗剪切和 挤压能力。
06
剪切与挤压的强度条件
剪切强度条件
在剪切力作用下，材料不发生屈服或剪 切断裂的最小剪切应力称为剪切强度极 限，其表达式为 $tau_{min} geq tau_s$ ，其中 $tau_{min}$ 为材料在剪切面上 的最小剪切应力，$tau_s$ 为材料的剪切 强度极限。
VS
挤压强度条件
在挤压作用下，材料不发生屈服或挤压断 裂的最小挤压应力称为挤压强度极限，其 表达式为 $sigma_{min} geq sigma_s$ ，其中 $sigma_{min}$ 为材料在挤压面 上的最小挤压应力，$sigma_s$ 为材料 的挤压强度极限。
剪切
在力的作用下，物体在相互垂直的两个平面上 发生相对位移的现象。
剪切力
使物体发生剪切变形的力，其大小等于剪切面 上的正压力乘以剪切系数。
剪切强度
材料抵抗剪切破坏的最大应力，通常由实验测定。
挤压定义
挤压
在力的作用下，物体通过一个狭窄的缝隙时，其接 触表面受到强烈的压应力的现象。
第2章 挤压分类及基本原理
图2-9 正挤压时产生的附加应力
第二章 挤压分类及基本原理
图2-9 正挤压时产生的附加应力
就正挤压的基本应力来说，都是压应力。但由于金属流动不 均匀，从而在外层产生了不利于塑性变形的附加拉应力。基本应 力与附加应力的代数和，就是工作应力。如被挤材料塑性较差时， 该附加拉应力可能使工件产生开裂。
第二章 挤压分类及基本原理
第一节 挤压变形的金属流动分析
为了搞清楚各种挤压方法的金属流动情况，可以采 用坐标网格法、视塑性法、光塑性法、密栅云纹法等实 验方法和上限法、有限元法等数值计算方法。 下面采用直观、简便的坐标网格法来分析各种挤压 方法的金属流动情况。
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第二章 挤压分类及基本原理
第二种残余应力采用将挤压件加热到稍低于再结晶温度下可 以完全消除；
第三种残余应力，只有经过再结晶才能消除。
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第二章 挤压分类及基本原理
第四节 挤压件的常见缺陷
一、表面折叠
多余表皮金属被压入坯料表层所形成的缺陷，称为表面折叠。 正挤压中，挤压头部较粗大的杆形件，需要采用两道成形工 序。如果在第一道正挤压中工件的头部与杆部连接处圆弧太大， 则在第二道成形工序中因凹模的圆角半径较小，便有可能使坯料 过渡区部分的材料被压入端部的底平面上，形成如图2-11a所示的 折叠。 反挤压时凹模底部设有较大的圆角半径，而坯料底部为直角 过渡，在挤压过程中就会产生折叠，如图2-11b、c所示。
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第二章 挤压分类及基本原理
二、正挤压空心件变形的流动分析
正挤压空心件的坐标网格变化情况见图2-3。坯料除了受凹 模工作表面的接触摩擦影响外，还受到芯棒表面接触摩擦的影 响，因而坯料上的横向坐标线向后弯曲，不再有产生超前流动 的中心区域，这说明正挤压空心件的金属流动比正挤压实心件 均匀一些。
挤压的原理
挤压的原理
挤压的原理是利用外力对物体施加压力，使其受到压迫变形或体积缩小。
在挤压过程中，外力会使物体内部的分子和表面之间的相互作用力得到改变，从而导致物体的形状改变或体积缩小。
挤压通常分为两种方式：块状物体的挤压和流体的挤压。
块状物体的挤压是通过施加外力使物体受到压迫，从而改变其形状或尺寸。
当外力作用于物体表面时，物体内部分子之间的相互作用力会产生应力，从而使物体发生形状变化。
如果外力的方向是垂直于物体表面的，那么物体将受到均匀的压力分布，形状会均匀地发生变化。
如果外力的方向是非均匀的，那么物体的形状变化也会呈现出非均匀的特点。
流体的挤压是指液体或气体在受到外界压力作用下，其体积会发生减小的现象。
这是因为压力会导致流体内部分子之间的距离减小，从而使流体的体积减小。
根据波义耳定律，流体受到的压力与其体积呈反比关系。
因此，在外界施加压力时，流体会收缩，压力增加，从而使流体发生挤压。
挤压的原理可以应用于多个领域，如金属加工、塑料制品加工、食品加工等。
通过挤压，可以改变物体的形状、尺寸和性质，满足特定的工艺要求和产品设计需求。
值得注意的是，在挤压过程中，还需要考虑物体的弹性变形、塑性变形和破裂等因素，以确保挤压效果的稳定性和质量的可控性。
挤压机的工作原理
挤压机的工作原理挤压机是一种常见的工业设备，它具有广泛的应用领域，用于将材料通过压力挤压形成所需形状的工艺。
挤压机的工作原理十分重要，下面将详细介绍其工作原理。
1. 原料输送：挤压机首先通过给料系统将原料输送到挤压机的进料口。
原料可以是多种形式的，如粉末、颗粒、颜料等。
通过给料系统的输送装置，将原料均匀地送入挤压机。
2. 加热和融化：在进料口处，挤压机会对原料进行加热和融化处理，使其达到可挤压的状态。
通常，挤压机会使用一种叫做加热缸的装置，通过电加热或其他加热方式将原料加热到一定的温度，从而使其软化并易于挤压。
3. 挤出：在原料被融化后，挤压机进一步将其转化为所需形状。
在挤压机内部，通常有一根空心的金属筒（也被称为螺旋筒），其内壁上分布着一系列螺旋形槽。
当原料处于螺旋筒内时，挤压机会通过螺旋筒的旋转将原料向前推进，并逐渐挤出。
4. 模具和成型：当原料被挤出时，通常需要通过模具给予其所需的形状。
挤压机上有一个模具口，原料挤出后会进入模具口并填充模具中的空洞。
模具通常是根据所需产品的形状而定制的，它可以是平板状、管状、复杂的截面形状等等。
5. 冷却和固化：在被填充进模具中后，原料需要经历冷却和固化的过程。
冷却和固化是将原料从热、软化状态转化为稳定的、硬化的状态的关键步骤。
通常，挤压机会通过冷却剂或其他冷却装置对原料进行快速冷却，促进其固化。
6. 成品收集和处理：一旦原料完全冷却和固化，挤压机将会完成成品的制造。
成品可根据需要进行进一步处理，如切割、打磨、涂层、表面处理等。
最终的成品可以用于各种领域，如建筑、汽车、家电、塑料制品等。
需要指出的是，不同类型的挤压机在工作原理上可能略有差异，但总体而言，以上列出的步骤是挤压机工作的基本过程。
此外，挤压机还有许多辅助装置和控制系统，以确保其工作的高效性和可靠性，如温度控制、压力控制、速度控制等等。
总的来说，挤压机是一种非常重要的工业设备，它通过加热融化、挤出、形成成型和冷却固化等步骤，将原料转化为所需形状的成品。
连续挤压技术
连续挤压技术文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-连续挤压技术一、连续挤压技术的原理及应用挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件生产、零件成型加工的主要生产方法之一，也是各种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。
有色金属挤压制品在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
连续挤压技术是挤压成型技术的一项较新的技术，以连续挤压技术为基础发展起来的连续挤压复合、连续铸挤技术为有色金属管、棒、型、线及其复合材料的生产提供了新的技术手段和发展空间。
1.连续挤压技术的原理传统的挤压方法主要有正向挤压、反向挤压、静液挤压等。
以正挤压为例，如图1所示：图1. 正向挤压正向挤压时，挤压杆运动方向与挤压产品的出料方向一致，坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在很大的摩擦，这种摩擦阻力使金属流动不均匀，从而给挤压制品的质量带来了不利影响，导致挤压制品组织性能不均匀，挤压能耗增加，由于强烈的摩擦发热作用，限制了挤压速度且加快了模具的磨损。
反向挤压和静液挤压等方法虽然从不同的角度对正向挤压进行了改进，但是这些传统的挤压方法都存在一个共同的缺点，即生产的不连续性，制品长度受到限制，前后坯料的挤压之间需要进行分离压余、填充坯料等一系列辅助操作，影响了挤压生产的效率。
为了解决传统挤压中的问题，20世纪70年代人们开始致力于挤压生产的连续性研究。
1971年，英国原子能局的D.Green发明了CONFORM连续挤压方法。
此方法以颗粒料或杆料为坯料，巧妙地利用了变形金属与工具之间的摩擦力。
如图2所示，由旋转的挤压轮上的矩形断面槽和固定模座所组成的环形通道起到普通挤压法中挤压筒的作用，当挤压轮旋转时，借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压。
连续挤压时坯料与工具表面的摩擦发热较为显着，因此，对于低熔点金属，如铝及铝合金，不需进行外部加热即可使变形区的温度上升400～500℃而实现热挤压。
挤压技术的原理和特点
实习报告通过将近三周的实习和搜集资料，使我对自己所做的毕业课题——挤压机有了初步的了解认识。
在搜集资料的过程中深入了解了挤压机的基本原理和工作性能、结构以及挤压机发展历史，为我以后的总体设计打下了坚实的基础。
一、挤压技术的原理和特点1、原理挤压技术是通过水分、热量、机械剪切、压力等综合作用，使物料在高温高压状态突然释放到常温常压状态，也是物料内部结构和性质发生变化的过程。
当含有一定水分的物料在挤压机螺旋的推动力下被压缩，受到混合、搅拌、摩擦及高剪切力作用，使淀粉粒解体，同时机腔内温度和压力升高(温度可达150℃～200℃，压力可达到1MPa以上)，然后从一定形状的模孔瞬间挤出。
由于高温高压突然降至常温常压，其中游离水分在此压下急骤汽化，水的体积可膨胀大约2000倍,膨化瞬间，谷物结构发生了变化,它使淀粉转化成熟淀粉(α-淀粉转化为β-淀粉)，同时变成片层状疏松的海绵体，谷物体积膨大几倍到十几倍2、特点a.应用范围广挤压技术既可用于加工各种膨化食品和强化食品，又可用于各种原料如豆类、谷类、薯类的加工,还可以用于加工蔬菜及某些动物蛋白。
挤压技术除广泛应用于食品加工外,在饲料、酿造、医药、建筑等方向也广为应用。
b.生产效率高、成本低。
挤压设备连续工作能力强、生产效率高,如国外大型双螺旋挤压机每小时生产能力达数十吨,且操作简便、生产成本低,与传统蒸煮法相比有着明显的优势。
c.有利于粗粮细作。
许多粗粮中富含矿物质、维生素及人体必需的氨基酸等营养成分,符合人体营养需要。
但是,粗粮往往因口感粗糙而受到人们的冷落。
粗粮经挤压膨化处理后,能改变物料的组织结构、密度和复水性,使产品质地变软,改善了口感和风味。
d.可生产多类产品。
由于挤压设备简单,所以只需改变原料和模具头,就可生产出品种多类、形状各异的产品。
e.物料浪费少,产品无废品。
使用挤压设备生产产品时,除开机、停机时需少量原料作“引子”外,整个生产过程几乎无废弃物排出,不存在浪费原料和出废品现象。
3.3-挤压 (2)
作业题与思考题
1. 什么是挤压加工？有何特点？有哪些基本加工方法？ 2. 描述挤压工艺的主要工艺参数有哪些？ 3. 什么是可挤压性指数？ 4. 根据挤压力行程曲线说明挤压过程所经历的主要阶段及其
变形特征。
• 挤压比：挤压压力、生产率及设备能力而定 • 挤压速度：与合金的可挤压性密切相关
2. 铜及铜合金的挤压 可以挤压管、棒、线材、型材、空心材。 （1）铜及铜合金挤压材料及其主要用途
（2）铜及铜合金挤压材料的可挤压性及挤压条件范围 与铝合金相比，挤压温度高、速度快。
3.钢铁材料挤压
钢铁材料挤压的两特点：
6) 可挤压性指数：对于不同的材料类型，以某种材质的指数为100
时的相对值
3．3．3 挤压工模具
挤压模具包括：挤压筒、挤压轴、挤压垫片、穿孔针、 挤压模（决定挤压制品形状，尺寸精度的关键）。
挤压模
平 模 铝 合 金 材 及 型 材
平 流 模
实
心
模双 锥
锥 模
模
② 热挤压用润滑玻璃
根据坯料温度、挤压过程的接触时间，选择不同的玻璃 成分和玻璃粉末的粒度，调整挤压温度下的玻璃黏度。
2）冷挤压
指在低于回复温度以下的挤压，主要用于零件的直接成形 或近终成形。
①工艺 冷挤压可分为：
正 挤 压 反 挤 压 复 合 挤 压
具体形式见图5—57
② 注意以下几点：
• 铝及铝合金挤压温度为 400～500℃ • 大多数铜及铜合金为700～850 ℃ • 钢铁材料为1000～1250 ℃
5) 润滑：有利于压条与挤压模的分离，减少模具磨损，降低挤压力，
提高表面质量。 • 铜及铜合金多用石墨—植物油系润滑剂， • 钢铁材料热挤压采用玻璃润滑剂，冷挤压多采用磷化—皂化 处理。
挤压理论与技术ppt课件
特点：CONFORM连续挤压法，挤压能耗低； 铝材挤压前无需加热；坯料适应性强，可以 是杆料、颗粒料或粉末料；只要连续供料， 就能挤出很长的制品。
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1.3挤压技术发展进步
自1797年英国的布朗曼发明了挤压铅管设 备以来，挤压技术得到了迅速发展，主要表 现在以下几方面： （1）挤压机的台数和能力不断增加。
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2.1.3终了挤压阶段金属的变形流动
如图2-9所示，当挤压垫开始进入变形区，与挤 压垫接触的后端难变形区金属，克服垫片的摩擦作 用，产生径向流动；位于死区部位的金属也发生环 流，进入模孔流向制品中。
图2-9 挤压垫进入变形区示意图
目前，全球挤压机总台数约6000多台， 中国约3000台；最大吨位的挤压机是 300MN水压机，最大吨位的油压机是 145MN挤压机。
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（2）自动化程度不断提高 挤压机的控制已完全摆脱了人工操纵分
配器的繁重劳动，实现了自动控制。
（3）新的挤压技术不断出现。 如：等温挤压、等速挤压、静液挤压、连
续挤压、有效摩擦挤压等。
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（2）死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容易达 到屈服条件； b、受工具冷却，σs增大； c、摩擦阻力大。
（3）影响死区大小的因素：
a、模角α 模角大，死区大；
b、摩擦系数f 摩擦系数大，死区大；
.
c、挤压比λ 挤压比大，死区高度大，但 总体积减小；
d、挤压温度 热挤压死区大，冷挤压死区 小；
.
（4）品种、规格不断扩大 仅铝型材的品种大约有50000种；制品的
断面外接圆直径最小有如火柴棒大小，最大可 达到1000mm；型材的最小壁厚可达到 0.3~0.5mm。
2_挤压的基本原理
第二章 挤压的基本原理
二、实心件正挤压的变形过程
毛坯自由放入凹模型腔内, 整个挤压变形 过程如图1-1所示：
第二章 挤压的基本原理
初始状态，毛坯 与模壁间隙 0.05 －0.10mm 施加压力后， 金属径向流动 而充满型腔 凹模入口处的金属 开始进入模孔，变 形区域逐渐扩大， 开始挤压 毛坯高度S降低， 变形区高度稳定 不变，进入稳定 阶段 毛坯高度S不小 于变形区高度， 挤压完毕
第二章 挤压的基本原理
(4) 挤压后采用有效的热处理方法以 消除残余应力 第一种残余应力用低温回火方法就可大为减 小； 第二种残余应力采用将挤压件加热到稍低于 再结晶温度下可以完全消除；第三种残余应力, 只有经过再结晶才能消除。
第二章 挤压的基本原理
七、挤压对金属组织和性能的影响
组织变化：
变形前
第二章 挤压的基本原理
第二章 挤压的基本原理
本章内容：
• • • • 挤压基本原理 挤压变形的应力应变 挤压变形的附加应力与残余应力 挤压对金属组织和性能的影响
第二章 挤压的基本原理
一、挤压变形四阶段
• 无论零件形状如何，挤压时金属流动可分 以下四阶段： • 充满型腔阶段 施加压力后，金属径向流 动而充满模具型腔 • 开始挤压阶段 凹模入口处的金属开始进 入模孔，变形区域 迅速扩大 。 • 稳定挤压阶段 毛坯高度降低，变形区高 度稳定不变 • 挤压完毕阶段 顶出制件
第二章 挤压的基本原理
(3) 降低金属的耐蚀性 当挤压件表层具有残余应力时, 会降低其耐 蚀性。此外, 残余应力还会使金属的塑性、冲击 韧性及疲劳强度等降低。
第二章 挤压的基本原理
防止和消除附加应力和残余应力的方法：
(1) 减少摩擦阻力的影响 (2) 合理设计模具工作部分的结构和尺寸 以保证挤压件的变形与应力分布较为均 （3) 尽可能采用组织均匀的金属变形 挤压前对坯料进行均匀化处理, 使其尽可能在 晶粒大小均匀的状态下变形, 以减小附加应力。
挤压第二章 挤压基本原理
1.对塑性的影响
1)三向压应力状态能遏止晶间相对移动，阻止晶间变形，从而提高了塑性；而拉应力 会促进晶间变形，加速晶界的破坏。 2)三向压应力状态有利于消除由于塑性变形所引起的各种破坏，能促使被破坏了的晶 内和晶间的联系得到恢复。 3)三向压应力状态能使金属内某些夹杂物的危害程度大为降低。 4)三向压应力状态可以抵消或减小由于不均匀变形而引起的附加拉应力，从而减轻了 附加拉应力所造成的破坏作用。
二、挤压变形程度
1.断面减缩率εA 2.挤压比G 3.对数变形程度ϵ
1.断面减缩率εA
（2-1） （2-2） （2-3）
2.挤压比G
（2-4）
3.对数变形程度ϵ
（2-5）
（2-6）
三、应力状态对挤压变形的影响
1.对塑性的影响 挤压变形区中的基本应力状态是三向压应力。 2.对变形抗力的影响 应力状态对变形抗力的影响是很大的，例如，用冷挤压和冷 拉拔方法加工同种材料(退火纯铜)、同样尺寸的零件，见图2-8。
四、裂纹
图2-14 挤压裂纹 a)正挤压表面裂纹 b)反挤压表面裂纹 c)减径挤压内部裂纹
d)复合挤压内部裂纹
第五节 挤压对金属组织和力学性能的影响
一、对金属组织的影响 二、对力学性能的影响
一、对金属组织的影响
挤压时，在强烈的三向压应力作用下金属晶粒 被破碎，原来较大的晶粒挤压后变成为等轴细 晶粒组织，因而提高了强度。
第四节 挤压件的常见缺陷
一、表面折叠 二、表面折缝 三、缩孔 四、裂纹
一、表面折叠
图2-11 挤压折叠 a)正挤压折叠 b)、c)反挤压折叠形成
二、表面折缝
图2-12 挤压表面折缝 a)正挤压时的表面折缝 b)反挤压时的死角区
剥落 c)复合挤压时的横向折缝
挤压 原理
挤压原理
挤压是指通过施加外力将物体压缩或变形的一种物理过程。
其原理基于弹性变形和塑性变形的特性。
在挤压过程中，当外力作用于物体上时，物体会产生应力，即单位面积上的力。
根据物料的不同性质，应力会引起物体的不同变形形式。
对于弹性物体，应力会使得物体发生弹性变形，即外力不再作用时物体能够恢复到初始形状。
这种变形是可逆的，其原子和分子之间的相互作用力会导致形变，但当施加的外力移除后，这些作用力将使物体恢复原状。
挤压弹性物体时，通过施加外力，物体会在外力作用下发生形变，并在外力移除后恢复到原始形状。
但对于塑性物体来说，应力会使物体发生塑性变形，即外力不再作用时物体无法完全恢复到原始形状。
在塑性变形中，原子和分子之间的作用力会发生不可逆的改变，从而导致物体永久性变形。
挤压塑性物体时，施加的外力使物体在压力下发生变形，即使外力移除，物体也无法完全恢复到原始形状。
挤压常用于加工金属和塑料等材料。
通过施加外力，使材料发生塑性变形，从而实现所需形状和尺寸的制造。
同时，挤压还可以提高材料的密度和强度。
总之，挤压是一种通过施加外力使物体发生可逆或不可逆的形
变过程。
根据物体的弹性或塑性特性，挤压可以实现制造、改善材料性能等目的。
挤压加工的基本原理
挤压加工的基本原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊挤压加工的基本原理呀！你看啊，挤压加工就好比是一场力量的较量。
想象一下，有一堆材料，就像是一群调皮的小孩子，挤在一起闹哄哄的。
这时候呢，我们就用一个大力士一样的工具，使劲地把它们往一个方向挤压。
这挤压的过程可不简单哦！就好像我们揉面团一样，要把那些材料揉得紧紧的，让它们变得服服帖帖。
在这个过程中呀，材料会发生很多奇妙的变化。
它们会被压缩，形状会改变，就像被施了魔法一样。
比如说做面条，那就是一种挤压加工呀！把面团放进机器里，通过挤压，嘿，细细长长的面条就出来啦！这多神奇呀！这挤压的力量就像是一个神奇的大手，把材料塑造出我们想要的样子。
而且呀，挤压加工还有很多好处呢！它可以让材料的性能变得更好。
就像我们锻炼可以让身体更强壮一样，经过挤压，材料也会变得更结实、更耐用。
再打个比方，就像我们盖房子用的砖头。
如果没有经过挤压，那可能就是一堆松软的泥土，风一吹就散了。
但是经过挤压加工后，就变成了坚硬的砖头，可以用来建造坚固的房子啦！你说这挤压加工是不是很厉害？它就像是一个默默工作的工匠，用自己的力量和技巧，把那些普通的材料变成了有价值的东西。
在很多行业里都离不开挤压加工呢！从小小的零件到大大的建筑材料，都有它的功劳。
它就像是一个无处不在的小精灵，在背后默默地发挥着重要的作用。
所以啊，大家可别小看了这挤压加工呀！它虽然看起来简单，但是里面的门道可多着呢！它能让我们的生活变得更加丰富多彩，能让那些普通的材料焕发出新的光彩。
怎么样，是不是觉得很有意思呀？下次看到那些经过挤压加工的东西，可别忘了想想它们背后的故事哦！这就是挤压加工，一个看似平凡却又无比神奇的工艺！。
第一篇 第二章 挤压
其它正向挤压
水封挤压 在普通挤压机的模出口处设置一个较大 的水槽。制品出模后直接进入水封槽中，防止金 属被氧化的挤压方法，如图1—13所示。水封挤压 法主要适用于易氧化的紫铜和黄铜合金。近年来， 在变形铝合金管、棒、型材生产上也被采用，主 要用于挤压后水封淬火，提高制品的强度。
• 在正向挤压前首先采用反向挤压，即在锭坯穿 孔时采用反向挤压，然后在挤压制品时采用正 向挤压，其实质在于综合了两种挤压法的金属 流动方式。 • 挤压过程分两步进行，如图1—11所示。第一 步穿孔，先将挤压垫片放入挤压衔内，使其凸 缘对着模孔，用垫片封闭模孔，然后装入锭坯 进行填充挤压。此后将挤压杆向后退出一定距 离，以容纳锭坯在穿孔时被挤出的金属。第二 步挤压，穿孔后去掉垫片，使穿孔棒向前移动， 利用穿孔针切掉底部，然后进行挤压。 • 其法的特点：大大减少了料头损失，生产串 有所降低，适台大管生产。由于设备上、操作 上和工艺上存在一系列问题，目前应用尚较少。
• 2、4 焊合挤压
• 在不带独立穿孔 系统的挤压机上，采用分流组合模或舌模使实心锭 坯经过塑性变形生产出空心型材与管材的挤压方法，又称组台模挤压 或舌模挤压。 • 如图1—12所示，挤压时，锭坯在挤压杆压力作用下，将金属分成两 股或几股流入焊合室，在焊合室内，在强人压力作用下，重新焊合在 一起，然后进入横孔与芯棒构成的间隙，而形成空心制品。 • 焊合挤压的特点；
在变形锥内横线与挤压筒壁垂直，在进入模孔后才发生 剧烈弯曲，纵线在进入塑性变形区时的弯曲程度要较正 挤压时大的多。
挤压理论基础知识
四. 挤压理论基础知识挤压是对放在容器（挤压筒）内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。
挤压的基本原理如下图所示。
工业上广泛应用的几种主要挤压方法有：正向挤压法、反向挤压法、侧向挤压法、玻璃润滑挤压法、静液挤压法、连续挤压法等等（见下图），以正挤压和反挤压最为常用。
正挤压时，金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同，其最主要的特征是金属与挤压筒内壁间有相对滑动，故存在着很大的外摩擦。
它会使金属流动不均匀，导致挤压制品头部与尾部、表层部与中心部的组织性能不均匀。
反挤压时的金属流动方向与挤压轴运动方向相反，其特点是除靠近模孔附近处之外，金属与挤压筒内壁间无相对滑动，故无摩擦，挤压能耗较低。
而且反挤压时金属流动主要集中在模孔附近的领域，因而沿制品长度方向金属的变形是均匀的。
（一）掌握挤压过程的三个基本阶段根据金属在挤压过程中的流动特点，通常把挤压变形过程划分为三个阶段（对应下图挤压力行程曲线上的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区），分别是：(1) 开始挤压阶段（也称填充挤压阶段）。
金属受挤压轴的压力后，首先充满挤压筒与模孔，挤压力直线上升。
(2) 基本挤压阶段（也称平流挤压阶段）。
从金属开始流出模孔到正常挤压过程即将结束时为止。
在此阶段，筒内的锭坯一般来说，其内部与外部金属之间基本上不发生交错流动，锭坯的外层金属流出模孔后仍在制品的外层而不会流到制品的中心。
在挤压时，锭坯任一横断面上的金属质点皆以同一速度或一定的速度差进入变形区压缩锥。
靠近垫片和模子角落处的金属不流动，形成难变形区。
正挤压的挤压力随着锭坯长度的减小而直线下降。
(3) 终了挤压阶段（也称缩尾挤压阶段或紊流挤压阶段）。
在此阶段，锭坯的外层金属向其中心剧烈流动，同时两个难变形区中的金属也向模孔流动，形成挤压所特有的缺陷“挤压缩尾”。
挤压力重新开始上升，此时应结束挤压操作。
（二）熟悉挤压时的变形特点下图为正挤压时作用于金属上的外力、应力分布和变形状态。
材料力学挤压
材料力学挤压
材料力学挤压是指在外部作用力的作用下，材料受到挤压变形的过程。
在挤压过程中，材料会受到压缩力的作用，从而发生形变。
挤压过程在工程中具有重要的应用价值，例如在金属加工、塑料成型、混凝土制品等领域都有广泛的应用。
首先，挤压过程中的应力分布是不均匀的。
在材料受到外部压力作用时，受压部位的应力会非常集中，而非受压部位的应力则相对较小。
这种不均匀的应力分布会导致材料在挤压过程中发生塑性变形，从而改变材料的形状和性能。
其次，挤压过程中会产生大量的热量。
由于材料受到外部压力作用，分子之间的摩擦力会增大，从而产生热量。
这种热量会导致材料的温度升高，从而影响材料的力学性能。
因此，在进行挤压加工时，需要考虑材料的热变形特性，以及如何控制温度对材料性能的影响。
另外，挤压过程中还会受到摩擦力的影响。
摩擦力会使材料受到外部压力作用时产生阻力，从而影响挤压过程的进行。
在工程实践中，需要根据材料的摩擦系数和表面处理情况来选择合适的挤压工艺，以减小摩擦力对挤压过程的影响。
最后，挤压过程中的应变速率也是影响材料性能的重要因素。
在挤压过程中，应变速率会影响材料的塑性变形和晶粒的再结晶行为，从而影响材料的力学性能。
因此，在进行挤压加工时，需要合理控制挤压速率，以达到最佳的加工效果。
总的来说，材料力学挤压是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
在工程实践中，需要综合考虑材料的性能、挤压工艺、设备条件等因素，以实现对材料的有效加工和控制。
只有充分理解挤压过程中的各种影响因素，才能更好地应用挤压技术，提高产品的质量和性能。
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1.对塑性的影响
图2-7 提高塑性的挤压方法 a)施加反向推力的挤压法 b)包套挤压法
2.对变形抗力的影响
图2-8 不同加工方法对变形抗力的影响 a)冷拉拔 b)冷挤压
第三节 挤压变形的附加应力与残余应力
一、挤压变形的附加应力 二、附加应力产生的原因 三、残余应力 四、附加应力和残余应力的危害性 五、防止和消除附加应力和残余应力的方法
图2-3 正挤压空心件的金属流动情况 a)挤压前的初始状态 b)挤压时的网格变化情况
三、反挤压变形的流动分析
图2-4 反挤压变形的网格图 a)变形前 b)稳定变形 c)非稳定变形
三、反挤压变形的流动分析
图2-5 反挤压变形分区 a)变形分区 b)变形区应力应变 1─已变形区 2─死区 3─变形区 4─过渡区 5─待变形区
五、防止和消除附加应力和残余应力的方法
(1)减少摩擦阻力的影响 在挤压加工中，为了减少摩擦阻力，应采用合适的润滑剂， 研磨凸、凹模的工作表面，降低表面粗糙度，减少真实接触面积。 (2)合理设计模具工作部分的结构和尺寸 以保证挤压件的变形与应力分布较为均匀。 (3)尽可能采用组织均匀的金属变形 挤压前对坯料进行均匀化处理，使其尽可能在 晶粒大小均匀的状态下变形，以减小附加应力。 (4)挤压后采用有效的热处理方法以消除残余应力 第一种残余应力用低温回火方法 就可大为减小；第二种残余应力采用将挤压件加热到稍低于再结晶温度下可以完全 消除；第三种残余应力，只有经过再结晶才能消除。
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主编
第二章 挤压基本原理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
挤压变形的金属流动分析 挤压变形的应力与应变 挤压变形的附加应力与残余应力 挤压件的常见缺陷 挤压对金属组织和力学性能的影响
第一节 挤压变形的金属流动分析
一、正挤压实心件黑色金属流动分析 二、正挤压空心件变形的流动分析 三、反挤压变形的流动分析 四、复合挤压变形的流动分析
一、挤压变形的附加应力
图2-9 正挤压时产生 的附加应力
二、附加应力产生的原因
(1)变形金属与模具之间存在着摩擦力 由此引起内外层金属流动不均匀，从而产生 附加应力。 (2)各部分金属流动阻力不一致 例如反挤杯形件时，由于模具对中不好，会造成凸、 凹模之间间隙不均匀。 (3)变形金属的组织结构不均匀 变形金属的组织结构往往是不均匀的，例如晶粒有 大有小，方位也不相同，从而引起不均匀变形，会导致附加应力的产生。 (4)模具工作部分的形状与尺寸不合理
二、对力学性能的影响
图2-15
二、对力学性能的影响
图2-16 正挤压件的伸长率δ、断面收 缩率ψ -----伸长率 ——断面收缩率
四反挤压表面裂纹 c)减径挤压内部裂纹
d)复合挤压内部裂纹
第五节 挤压对金属组织和力学性能的影响
一、对金属组织的影响 二、对力学性能的影响
一、对金属组织的影响
挤压时，在强烈的三向压应力作用下金属晶粒 被破碎，原来较大的晶粒挤压后变成为等轴细 晶粒组织，因而提高了强度。
第四节 挤压件的常见缺陷
一、表面折叠 二、表面折缝 三、缩孔 四、裂纹
一、表面折叠
图2-11 挤压折叠 a)正挤压折叠 b)、c)反挤压折叠形成
二、表面折缝
图2-12 挤压表面折缝 a)正挤压时的表面折缝 b)反挤压时的死角区
剥落 c)复合挤压时的横向折缝
三、缩孔
图2-13 挤压时的缩孔 a)正挤压时的缩孔 b)反挤压时的角部缩孔
四、复合挤压变形的流动分析
图2-6 复合挤压变形的网格图 a)杆-杆 b)杯-杯 c)杯-杆
1—凸模 2—工件 3—凹模 4—下凸模 D—死区
第二节 挤压变形的应力与应变
一、挤压变形的应力与应变状态 二、挤压变形程度 三、应力状态对挤压变形的影响
一、挤压变形的应力与应变状态
正挤压与反挤压主要变形区的应力应变关系见 图2-2b和图2-5b的单元体所示。挤压时变形区的 应力状态是三向受压，变形是两向压缩、一向 向外挤出伸长的应变状态。
(1)缩短挤压件的使用寿命 若使具有残余应力的挤压件承受载荷，则其内部作用的 应力为外力引起的基本应力与残余应力之和，因此易于产生变形或开裂，从而缩短 使用寿命。 (2)引起挤压件尺寸及形状的变化 在挤压件内部作用着相互平衡的残余应力，表明 各部分存在符号不同的弹性变形和晶格畸变。 (3)降低金属的耐蚀性 当挤压件表层具有残余应力时，会降低其耐蚀性。
二、附加应力产生的原因
图2-10 凹模工作带 高度尺寸不一致所引起
的附加应力
三、残余应力
引起塑性体变形的作用力取消以后，随之消失 的仅是基本应力。附加应力不是由外力引起的， 而是为了自身得到平衡引起的。因此，当外力 取消以后，附加应力并不消失而残留在变形体 内部，称为残余应力。
四、附加应力和残余应力的危害性
一、正挤压实心件黑色金属流动分析
图2-1 正挤压变形的网格示意 a)变形前 b)理想变形 c)理想
润滑时的变形 d)实际变形
一、正挤压实心件黑色金属流动分析
图2-2 正挤压变形分区 a)变形分区 b)变形区应力应变状态 1─待变形区 2─变形区 3─死区 4─已变形区
二、正挤压空心件变形的流动分析
1.对塑性的影响
1)三向压应力状态能遏止晶间相对移动，阻止晶间变形，从而提高了塑性；而拉应力 会促进晶间变形，加速晶界的破坏。 2)三向压应力状态有利于消除由于塑性变形所引起的各种破坏，能促使被破坏了的晶 内和晶间的联系得到恢复。 3)三向压应力状态能使金属内某些夹杂物的危害程度大为降低。 4)三向压应力状态可以抵消或减小由于不均匀变形而引起的附加拉应力，从而减轻了 附加拉应力所造成的破坏作用。
二、挤压变形程度
1.断面减缩率εA 2.挤压比G 3.对数变形程度ϵ
1.断面减缩率εA
（2-1） （2-2） （2-3）
2.挤压比G
（2-4）
3.对数变形程度ϵ
（2-5）
（2-6）
三、应力状态对挤压变形的影响
1.对塑性的影响 挤压变形区中的基本应力状态是三向压应力。 2.对变形抗力的影响 应力状态对变形抗力的影响是很大的，例如，用冷挤压和冷 拉拔方法加工同种材料(退火纯铜)、同样尺寸的零件，见图2-8。