材料成型概论—挤压成型的表征

材料成型概论—挤压成型的表征
4.1.2 挤压成型的基本方法
连续挤采压用连续挤压机，在压力和摩擦力的作用下，
使金属坯料连续不断地送入挤压机，获得无限长制品 的挤压方法。
复合挤冷压挤压时金属沿挤压杆和挤压筒之间的空间以
及挤压模孔两个相反方向同时流动的挤压方法。
静液利挤用压封闭在挤压筒内坯料周围的高压液体,迫使
❖按金属流动方向及变形特征：正挤压、反挤压、 侧向挤压、连续挤压、复合挤压及特殊挤压（静液
挤压等）
❖ 按挤压温度：热挤压--（在冶金工业应用） 温挤压、冷挤压--（在机械工业应用）
❖ 按润滑状态：玻璃润滑挤压、静液挤压 ❖ 按制品种类：管材挤压、棒材挤压、型材挤压
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图4-2 工业上常用的挤压方法
挤压时金属坯料受到三向压应力，有利于低塑性 金属变形（脆性材料变形）。
挤压多用于生产有色金属及合金的棒材、薄壁和 超厚壁复杂断面型材和管材，高合金钢材及低塑 性合金钢材。冷挤压也用于生产机械零件。
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4.1 挤压成型的特点和基本方法
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4.1.1 挤压成型的特点
（a）正挤压；（b）反挤压；（c）侧向挤压；（d）玻璃润滑挤压； （材e料）成型静概液论—挤挤压压成；型（的表f征）连续挤压
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4.1.2 挤压成型的基本方法
正挤压 金属流动方向与挤压轴的运动方向相同。
正挤压特点： ①挤压时坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在很大的
有害外摩擦（基本特征）； ②挤压力大，能耗高； ③金属流动不均匀，制品组织性能不均匀； ④强烈的摩擦发热限制了挤压速度的提高，加剧了模具
的磨损，降低了生产率和产品表面质量。 ⑤挤压时更换模具简单、迅速，所需辅助时间少。
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4.1.2 挤压成型的基本方法
反挤压 金属流动方向与挤压轴运动方向相反。
反挤压特点： ①反挤压时金属坯料与挤压筒壁之间无相对滑动； ②挤压力小，一般比正挤降低30％～40％，能耗低； ③金属流动主要集中在模孔附近的领域，制品的组织性
优点 1.挤压时金属坯料受到三向压应力,适于低塑性材料
成型加工;一次可给予金属材料大的变形。 2.品种规格多样,生产灵活,适于少批量多品种复杂管
材、棒材、型材及线坯的生产; 3.产品尺寸精度和表面质量较高; 4.设备投资少，厂房面积小; 5.易实现自动化生产.
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4.1.1 挤压成型的特点
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4.2.2 挤压变形区及应力应变状态
1.挤压变形区 挤压筒内的金属在挤压轴作用下产生塑性变形的区 域称为挤压变形区。 包括：
➢ 塑性流动区、前端难变形区、后端难变形区 ➢ 前端难变形区存在于挤压筒与模子交界处abc区。 ➢ 后端难变形区位于挤压垫片处。
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4.2.2 挤压变形区及应力应变状态
2.变形区内的应力应变状态 ❖ 应力状态：三向压应力，即轴向压应力σl,径向压应
力σr及周向压应力σθ（轴对称σr＝σθ） ❖应变状态：两向压缩、一向延伸，即轴向延伸变形
εl,径向压缩变形εr及周向压缩变形εθ （轴对称εr＝εθ）
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挤压的主应力和主应变状态图示
坯料产生塑性变形，并从模孔中挤出的加工方法。
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4.2 挤压过程的基本概念
4.2.1 挤压成型过程
——包括开始挤压、基本挤压和终了挤压三个阶段
❖ 开始挤压阶段 挤压初始锭坯与挤压筒存在间隙，锭坯在挤压轴的 压力作用下发生鼓形变形而形成封闭空间，随后金 属向间隙处流动充满挤压筒，同时部分金属流入模 孔，这一阶段为开始挤压阶段，又称充填挤压阶段。
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4.2.1 挤压成型过程
❖ 终了挤压阶段 筒内锭坯长度接近变形区压缩锥高度的挤压阶段， 这一阶段锭坯的外层金属向中心剧烈流动，两个 难变形区中的金属向模孔流动，形成挤压所特有 的“挤压缩尾”。 有：中心缩尾、环形缩尾和皮下缩尾三种类型。
采取“压余”措施：留一部分金属在挤压筒内不全部挤出， 使缩尾不流入制品中。
缺点 7.金属损失大,成材率低,且工具消耗大,生产成本高; 8.金属与工模具间摩擦系数大,金属在变形区内流动
不均匀,产品组织性能沿长度和断面上不均匀； 9.与轧制成型相比生产率低。
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图4-1材料典成型型概论挤—挤压压成材型的的表横征 截面形状
4.1.2 挤压成型的基本方法
图4-3 挤压变形区示意图
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4.2.2 挤压变形区及应力应变状态
2.变形区内的应力应变状态 外力 ➢ 挤压力P和单位压力σp ➢ 挤压筒壁的摩擦力Tt和单位正压力dNt ➢ 模子压缩面的摩擦力Tz和单位正压力dNz ➢ 定径带的摩擦力Td和单位正压力dNd
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能沿长度是均匀的； ④操作较为复杂，间隙时间较正挤压长，且制品质量的
稳定性不足。
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4.1.2 挤压成型的基本方法
侧向挤压
金属流动方向与挤压轴运动方向垂直，又称横向挤压。 侧挤压特点： ①挤压模与坯料轴线成90°角,将使制品纵向力学性能差异 最小；变形程度较大，挤压比可达100； ②制品强度高； ③要求模具和工具具有高的强度及刚度。 侧向挤压在电缆包铅套和铝套上应用最广泛。
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4.2.1 挤压成型过程
❖ 基本挤压阶段 开始挤压阶段完成后，锭坯在挤压轴的压力作用下， 由模孔流出形成制品，直至筒内锭坯长度接近变形 区压缩锥高度，这一阶段为基本挤压阶段，又称平 流挤压阶段。 挤压过程中，锭坯任一横截面上的金属质点皆以相 同速度或一定的速度差流入变形区压缩锥。
第四章 挤压成型
4.1 挤压成型的特点和基本方法 4.2 挤压过程的基本概念 4.3 挤压成型设备及工具 4.4 挤压成型工艺
主要用于管材、棒材、型材及线坯半成品生产 材料成型概论—挤压成型的表征
4.1 挤压成型的特点和基本方法
定义 挤压就是采用挤压轴（凸模）将放在密闭的挤压 筒（凹模）内的坯料压出模孔而成型的塑性加工 方法。