金属塑性加工技术-挤压

◆用网格法研究的结果
1 、变形区（压缩锥）：纵向线在进出压缩锥时，发生方向
相反的两次弯曲，其弯曲的角度由外层向内逐渐减小，挤压中心 线上的纵向线不发生弯曲。 当金属进入压缩锥后，径向和周向承受压缩变形，轴向延伸变形。
2、横向线弯曲，中心超前，越接近出口面其弯曲越大(中心
金属流速>边部)。 a. 边部非矩形，中部近矩形 b. 边部剪切变形>中心剪切变形 c. 边部总延伸>中部总延伸(或外层金属的主延伸变形>内层) d. 纵向上总延伸：前端<后端 e. 纵向上边部延伸：前端>后端
3、存在两个难变形区，前死区，后死区。一般指前死区，用高
度来衡量（hs）。
死区的作用：对提高制品表面质量有利。 原因：死区的顶部能阻碍锭坯表面的杂质与缺陷进入变形
区压缩锥，而流入制品表面。 4、剧烈剪切带：处于快速流动区与死区之间。 5、头部未变形区：棒材前端
一、填充挤压阶段
1、填充系数 λ c λc= F0/Fp F0：挤压筒内孔横截面积
六、斜轧穿生产管坯：（无缝管） 用斜轧穿孔机生产简便，生产率和成品率较高，但对粘性较大的金属，其
穿孔质量差，另外，穿孔规格单调，可调整幅度很小，不能适应有色管材品 种多、规格杂而产量小的特点，也使后续变形工作量大。
第二节 挤压基本理论
§2.1 挤压的基本方法、品种与流程
2.1.1 挤压的基本方法 一、挤压的概念
难变形区流向中间层)
皮下缩尾：剧烈剪切带与死区发生断裂或形成滞流 区，死区金属参与流动。
中心缩尾
环形缩尾
皮下缩尾
2、克服缩尾的措施 a.用适当的工艺，确保流动均匀，减少锭尾径向流动； b.进行不完全挤压(可能出现缩尾时，中止挤压，存在压 余，约为锭坯直径的10~30%)； c.脱皮挤压；
2、镦粗
Fp：锭坯的横截面积
封闭空间压力高→气泡、起皮 措施： (1)控制长径比 3~4；
(2)梯温挤压（前高后低）； (3)充填系数尽可能小些，以锭
坯能顺利推入挤压筒中为原则。
二、基本挤压阶段
1、挤压比 λ= F0/∑F1 制品的断面积为F1
2、变形区内的应力与变形状态
σr≈σθ
|σr |>|σθ|(由中心到边部)
第一章 挤压成形技术
• 第一节 引言 • 第二节 挤压基本理论 • 第三节 挤压力与挤压工艺 • 第四节 挤压装备与工模具 • 第五节 挤压制品组织与性能控制
第一节 引言
§1.1 产品品种
棒材：断面为实心圆形的条材。 简单型材：方形、矩形、六角形
型材：非圆断面的条材。 异形型材：角形、丁形、槽形、工形 变断面型材：断面沿长度方向不相同
4、根据材料的受力情况 普通挤压 静液挤压
挤压方法分类
正向挤压：金属流动方向与挤压轴运动方向相同
挤压
金属流动方向分类 反向挤压：金属锭坯与挤压筒之间无相对运动
冷挤压
挤压温度分类
温挤压 热挤压
棒材挤压
制品形状分类
Hale Waihona Puke Baidu管材挤压
板、排、型材挤压 线材挤压 连续挤压
挤压工艺分类
静液挤压 润滑挤压
三、挤压的优点与缺点
大管
外径：小管
毛细管：0.3~3mm 薄壁管：0.1~5mm
管材：中空的断面长条。 壁厚：厚壁管：5~50mm
根：10m左右
长度：盘：几百米
§1.2 成形方法
1.2.1 棒材和实心型材的成形方法
一、轧制、或轧制——拉伸法： 锭坯加热→孔型轧机上热轧→冷拉成形。 优点：生产率高、设备投资少； 缺点：表面质量和尺寸精度差、设备和生产占地面积大。
§2.2 挤压时金属的变形规律
2.2.1 正向挤压的变形特点
◆按流动特征与挤压力的变化规律分成三个阶段
填充挤压阶段：即开始挤压阶段，金属充满挤压筒和
模孔，挤压力急剧上升；
基本挤压阶段：即稳定挤压阶段，挤压力随锭坯长度
缩短、表面摩擦力总量减小；
终了挤压阶段：即紊流挤压阶段，工具对金属的冷却，
强烈的摩擦，使挤压力上升。
3、主应力分布的不均匀性
轴向 ： |变形区入口|>|变形区出口|
|变形区边部|>|变形区中心|
径向 ： |变形区入口|>|变形区出口|
|变形区边部|>|变形区中心|
三、挤压终了阶段
1、死区引起的缩尾
中心流动快，体积供应不足,边部金属向中部转移，形成挤压缩尾。
中心缩尾：后死区小(氧化皮等缺陷带入中心，彼此不能焊合) 环形缩尾：后死区大(挤压垫和挤压筒交界角落处金属沿后端
对放在容器中（挤压筒）的材料一端施加压力，使其 通过模孔成型的加工方法。
挤压制品
挤压杆 挤压垫
挤压筒 挤压模 挤压模垫 挤压锭
二、根据特征分类
1、根据制品特征 实心挤压：如棒；空心挤压：如管；型材挤压：如型材
2、根据材料流出模孔的方向与挤压杆运动方向 正向挤压：相同
反向挤压：相反
3、根据挤压力的传输介质 油压（传力平稳） 水压（传力不平稳）
2.1.2 挤压的品种 棒
(六角棒) (圆棒)
(方棒)
管
(铝管)
(防锈铝管)
(散热器管)
(方管)
(方管)
(方管)
型
(开瓶器型材)
(铝管型材)
(铝型材)
(铝型材) (型管)
2.1.3 挤压的流程 加热→挤压→矫直
一、加热的方式 1、燃气加热 2、电阻炉加热 3、感应加
二、矫直 1、辊式矫直 2、拉伸矫直
1、优点 (1) 强烈的三向压应力状态； (2) 断面形状复杂； (3) 灵活性，多品种、多规格； (4) 尺寸精度、表面质量好于热轧； (5) 易实现生产过程的自动化和封闭化。
2、缺点 (1) 废料损失大 10-15%； (2) 加工速度低；(摩擦大，温度升高，易产生废品) (3) 长度与断面上组织和性能不均匀； (4) 工具消耗大。
尺寸时，再拉伸而出成品。
二、实心锭—穿孔挤压一次成形：（无缝管） 对于异形管、厚壁管和大直径管材，采用挤压法一次成形，但尺寸精度稍差。
三、挤压—拉伸：（无缝管） 对于无冷轧管设备的工厂，需将挤压出的管坯，进行反复多次的拉伸，最
后制得成品。
四、实心锭—分流挤压—拉伸法：（有缝管）
五、空心锭—行星轧制—拉伸法（奥特昆普，Outkumpp）：（无缝管）
二、挤压一次成形(或再辅以矫直性的微量拉伸)： 适于有色棒型材品种规格多和断面复杂的特点，产品表 面质量高、生产流程短，但成品率较低、设备和工具费 用较大。
三、带材冷弯法： 可制造断面上壁厚相等的型材，如角、槽、Z等形状的 型材，生产率高，机动灵活。
1.2.2 管材的成形方法
一、实心锭—穿孔挤压—冷轧—拉伸法：（无缝管） 用挤压法制得管坯，再用冷轧法将其外径、壁厚进一步减小到接近成品的