挤压与拉拔考试复习资料.docx

挤压：对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔屮流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。

挤压方法：①正挤压（基本方法）：金属的流动方向与挤压杆的运动方向相同的挤压方法②反挤压（基本方法）：金属的流动方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法③侧向挤压④连续挤压⑤玻璃润滑挤压⑥静液挤压

正挤压特点：变形金属与挤压筒壁之问有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大：使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。

反挤压特点：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。

挤压的优缺点：1.优点：①具有最强烈的三向压应力状态，金属可以发挥其最大的塑性②生产范围广，产品规格、品种多；③生产灵活性大，适合小批量生产；④产品尺寸精度高, 表面质量好；⑤设备投资少，厂房面积小；⑥易实现自动化生产2.缺点：①几何废料损失大；②金属流动不均匀；③挤压速度低，辅助时I'可长；④工具损耗大，成本高。

挤压生产的适用范围：①晶种规格繁多，批暈小②复杂断面，超薄、超厚、超不对称③ 低塑性、脆性材料。

挤压阶段：根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为开始（填充）挤压阶段、基本（平流）挤压阶段和终了（紊流）挤压阶段。

填充挤压阶段：①金属的变形流动特点：金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形②挤压力的变化规律：随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升。③金属受力分析：随着填充过程中锭坯直径增大，在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。随着填充过程进行，锭坯长度缩短，直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接触，由于摩擦作用，从而在表而层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力。

基本挤压阶段：①金属变形流动特点：不发生横向流动②挤压力的变化规律：随着挤压杆向前移动，金属不断从模孔中流出，挤压力几乎呈直线下降。

终了挤压阶段特点：①金属的横向流动剧烈增加，并产生环流②挤压力增加③产生挤压缩尾。

填充系数：挤压筒内孔断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形时的变形指数。

填充系数对挤压制品质量的影响：①填充系数过大，从而易造成制品表面起皮、气泡缺陷。

②填充系数过大，用空心锭不穿孔挤压管材吋易造成偏心缺陷。③对于具有挤压效应的铝合金來说，填充系数增大，挤压效应损失增大。

挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积Z比，指金属不发生横向流动时的变形指数。

前端难变形区~死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。

死区产生原因：①强烈的三向压应力状态，金属不容易达到屈服条件；②受工具冷却，OS 增大；③摩擦阻力大。

影响死区大小的因素：①模角。模角大，死区大②摩擦系数。摩擦系数大，死区大③挤压比。挤压比大，死区高度大，但总体积减小④挤压温度。热挤压死区大，冷挤压死区小⑤ 挤压速度。挤压速度快，死区小⑥金属的变形抗力。金属变形抗力大，死区大⑦模孔位置。在多孔模挤压时，模孔靠近挤压筒内壁，死区减小。

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，提咼制品表面质量。

后端难变形区产生原因：挤压垫的冷却和摩擦作用。

挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属的径向流动及环流，锭坯表而的氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部，具有一定规律的破坏制品组织连续性、致密性的缺陷。

挤压缩尾的形式：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾

挤压缩尾的形成：1.中心缩尾：①筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状态，径向流动速度增加。②将锭坯表血的氧化物、油污等集聚到锭坯的中心部位。③进入制品内部, 形成中心缩尾。随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。2.环形缩尾：①随着挤压过程进行，堆积在挤压垫与挤压筒角落部位屮的带有各种缺陷和污物的金属会越来越多。②挤压末期，当中间金属供应不足，边部金属开始发生径向流动时，这部分金属将沿着后端难变形区的边界进入锭坯的中I'可部位。③流入制品中，形成环形缩尾。挤压厚壁管材时，将形成内成层。3. 皮下缩尾：①死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金属受到很大剪切变形而断裂。②表面层带有氧化物、各种表面缺陷及污物的金屈，会沿着断裂面流出。③与此同时，死区金屈也逐渐流岀模孔包覆在制品的表面上，形成皮下缩尾（外成层）或起皮。

减少挤压缩尾的措施：①对锭坯表面进行机械加工一一车皮。②采用热剥皮挤压③采用脱皮挤压④进行不完全挤压一一留压余。⑤保持挤压垫工作面的清洁，减少锭坯尾部径向流动的可能性。

反向挤压时金属的变形流动：反向挤压时，金属的变形仅集中在模孔附近，在挤压筒内不存在锭坯内外层的流速差别，金属的变形要比正向挤压均匀得多。在挤压末期一般也不会产生金属环流现象。

粗晶环：粗大晶粒在制品中的分布通常是不均匀的，多数情况下呈环状分布在制品断面的周边上，故称为粗晶环。

粗晶环与粗晶芯：反挤压棒材横截面边缘只冇较轻微的粗晶坏，深度较正向挤压的浅得多，晶粒尺寸也小得多。反挤压棒材纵向低倍组织上，沿屮心缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的粗晶区一粗晶芯，这是正挤压所没有的组织特征。在挤压后期，在中心金属补充困难的情况下，模孔侧血金属夹持着沿堵头表血径向流动的金属进入棒材尾部中心，这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后形成粗大品粒。

影响金属流动的因素：1.接触摩擦及润滑的影响。①摩擦是产生金属流动不均的主要原因，以挤压筒壁影响最大。②润滑可减少摩擦，减少金属流动不均，并可以防止工具粘金属。

2.锭坯与工具温度的彫响：①锭坯本身温度。温度高，强度低，流动不均。②锭坏断血上的温度分布。对于铝合金，锭坯表面温度低，金属变形较均匀；对于铜合金，表面温度高，变形较均匀。③相变的影响。温度改变可能使某些合金产生相变，金屈处于不同的相组织，会产生不同的流动情况。④摩擦条件变化。a•温度不同，摩擦系数不同；产生不同的氧化表面, 其摩擦系数也不同。b.温度不同，可能产生不同相态组织。c.在高温、高压下极容易发生金属与工具的粘结。

⑤锭坯与工具的温度差。锭坯与工具的温差越大，变形的不均匀性越大。

3.金属性质的影响。变形抗力高的金属比抗力低的流动均匀；合金比纯金属流动均匀。

4.工具形状的影响：①模角。模角大，死区大，金屈流动不均匀，挤压力大，制品表面质量较好。②形状相似性。挤压筒与制品形状相似，金属流动均匀。

5.变形程度。变形程度大，不均匀流动增加，但当变形程度增加到一定程度时，由于变形从表面深入到内部，反而会使不均匀流动减小。

挤压力：挤压过程中，通过挤压杆和挤压垫作用在金属坯料上的外力。

单位挤压力：挤压垫片单位面积上承受的挤压力。

影响挤压力的主要因素：①金属的变形抗力。挤压力大小与金属的变形抗力成正比。② 锭坯状态。锭坯组织性能均匀，挤压力较小。不同的组织形态，其挤压力也不一样。③锭坯的规格及长度。锭坯的规格对挤压力的影响是通过摩擦力产生作用的。锭坯的越粗、越长, 挤压力越人。

④变形程度（或挤压比）。挤压力大小与变形程度成正比，即随着变形程度增大，挤压力成正比升高。⑤变形温度。变形温度对挤压力的影响，是通过变形抗力的大小反映出來的。一般來说，随着变形温度的升高，金属的变形抗力下降，挤压力降低。⑥变形速度。变形速度对挤压力大小的影响，也是通过变形抗力的变化起作用的。如果无温度、外摩擦条件的变化，挤压力与挤压速度Z间成线性关系⑦外摩擦条件的影响。摩擦系数越小，挤压力越小。⑧模角。模角对挤压力的影响如图3・5所示。随着模角增大，金属进入变形区压缩锥所产生的附加弯曲变形增大，所需要消耗的金属变形功增大；但模角增大又会使变形区压缩锥缩短，降低模子锥面上的摩擦阻力，二者叠加的结果必然会出现一挤压力最小值。这时的模角称为最佳模角。一般情况下，当Q在45°〜60°范围时挤压力最小。⑨挤压方式的影响。反向挤压比同等条件下正向挤压在突破阶段所需要的挤压力低30%〜40%；润滑穿孔针挤压时作用在穿孔针上的摩擦拉力约是同等条件下不润滑穿孔针的四分之一；随动针挤压比固定针挤压吋的挤压力小。

挤压制品组织的不均匀性产生原因：1.变形不均匀：①在横断而上，变形程度是由中心向边部逐渐增加的。从而导致了外层金属的晶粒破碎程度比中心层剧烈。②在纵向上，变形程度是由头部向尾部逐渐增加的。使得尾端品粒比前端细小。2.挤压温度和速度的变化。主要是针