金属在挤压过程中的流动特点

• 5.影响金属流动的主要因素
• 制品的形状与尺寸—
• 棒材比型材挤压时金属流动均匀，不管是单 孔还是多孔挤压；
• ❖穿孔挤压比实心坯料挤压时金属流动均匀；
• 型材对称性越差、宽厚比越大、壁厚差越大 挤压时金属流动越不均匀；
• 比周长越大（比周长=周长/面积）、断面越 复杂的型材挤压时，金属流动越不均匀。
• 挤压方法的影响—反向挤压比正向挤压金属 流动均匀；
• 合金种类的影响—高强度合金比低强度合金 挤压时金属流动均匀；
• 摩擦条件的影响—外摩擦力大金属流动不均 匀程度加大 ，挤压力增加。
• 挤压温度的影响—当坯料温度高于挤压筒温 度较多，而挤压速度较慢时，容易使处于挤压 中的坯料中心温度高，表面温度低，加剧金属 流动的不均匀性；
• 由于以上两个原因，将使型材各部分所得到的 金属供给量不同，同时型材各部分受模孔工作 带的摩擦阻力也不同，因而造成挤压时金属流 动不均匀，型材出模孔后往往出现弯曲、扭拧 等变形。
• 3. 多孔模挤压棒材、实心型材的金属流动特点
• 优点：比单孔模挤压金属流动更为均匀；
•
前端变形区显著缩短，缩尾现象少些。
• 中心缩尾的形成：在压余减短，金属产生径向 流动速度加强来补充中心部位金属短缺，氧化 物被代入。
• 环形缩尾的形成：当坯料外层金属的挤 压温度显著降低，金属变形抗力增高， 坯料与挤压筒间摩擦力大而金属不易滑 动，垫片附近难变形区的氧化物进入产 品。
• 皮下缩尾的形成：在终了挤压阶段，当 死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金 属受到很大的剪切变形而断裂时，坯料 表面的氧化物沿着断裂面流出，如此同 时，由于坯料的剩余长度很小，死区金 属也逐渐流出模孔而包覆在制品表面上。
• 解决缩尾的方法： • 坯料去皮； • 留压余，在缩尾形成流入制品之前终止
挤压；挤压筒定期清洗； • 挤压筒定期修理； • 挤压垫片尺寸设计合理，加工精度要高； • 挤压速度不要过快，挤压温度不要过高； • 用盐水冷却挤压垫片； • 尽量使金属流速均匀。
二、基本挤压阶段（平流阶段）
• 基本挤压阶段的定义：从金属开始流出模孔到 正常挤压过程即将结束为止的阶段。
• 这一阶段如果挤压速度、坯料温度、坯料与挤 压筒壁之间的摩擦条件不变时，挤压力P 随铸 锭长度的逐渐减短而减小。
• 1. 挤压圆棒材时金属的流动特点
• 挤压圆棒材一般采用平面模生产，如果 是单孔模挤压，棒材与坯料之间是相似 形，金属流动受模孔工作带的摩擦阻力 是相同的，所以挤压时金属流动是均匀 的 （ 圆 棒 的 比 周 长 L= 圆 周 长 / 断 面 积 =4/D—直径，较短）。
• 缺点：由于模孔在模面上布置的相对位 置、模孔尺寸、形状和定径带的长度等 因素的影响，金属流出速度不相等，各 根制品长度差大，有时差距可达1米。如 没有牵引机牵引，制品之间互相缠绕， 影响制品表面质量。
• 4. 分流模挤压金属流动特点
• 焊合室的形状：焊合室的形状应与金属变形 区形状相似，可减少焊合室内金属死区的体积， 降低挤压阻力，又可减少分流桥悬空的长度， 并可提高模子强度。挤压圆形管材的模具，设 计者一般考虑到加工方便，往往将下模焊合室 设计成圆形，在焊合室内形成几块死区，死区 的金属不参与流动，而且对流动金属产生很大 的摩擦阻力，加大了挤压力，桥的悬空跨度较 大，降低了模子的强度。
• 2. 挤压实心型材时的金属流动特点
• 挤压实心型材一般情况下采用平面模， 只有生产宽厚比大于100，悬臂较大的型 材时才采用分流宽展模挤压。
• 型材和坯料之间缺乏相似性，金属的流动失 去了圆棒挤压时的完全对称性；
• 型材各部分的金属流动受比周长的影响显著 （型材的比周长S=L/F，较大）。
• 金属在挤压力的作用下经分流桥劈成 几股金属流，又汇合于焊合室，那么桥 下必定有焊合区域，焊合区域的焊合质 量就取决于有否足够的金属供量和足够 大的静水压力。否则，金属在焊合室内 的流动容易产生“流动过冲现象”导致 金属在流经模孔处产生非接触变形。以 但产生流动过冲现象，严重影响制品尺 寸与精度，使制品表面粗糙，出现条纹， 金属粘结，和焊缝质量差等。
•。
• 挤压棒材时头部易开裂，平模挤压由 于模孔附近摩擦阻力的作用，在铸棒端 面中心产生径向Baidu Nhomakorabea加拉应力，导致头部 开裂（解决的办法是将铸棒头部车成锥 形）
4. 镦粗、填充挤压阶段的定义：由于挤压铸棒直 径小于挤压筒内孔，在挤压轴压力的作用下， 根据最小阻力定律，金属首先向间隙流动，产 生镦粗，直至金属充满挤压筒，这一过程称为 镦粗、填充阶段。
• 变形程度的影响—为获得金属的均匀流动， 挤压比达到57以上为最好（相当于变形程度 8085），一般根据产品品种的不同对挤 压比的要求为：
• 棒材（包括圆棒、六方棒、四方棒）8；
• 实心型材12；
• 半空心型材、空心型材20，并按规定使分流 比达到：
•
圆管K分=5~15，
• 半空心型材K分=10~20，
• 空心型材K分=10~30，
• 四、终了挤压阶段金属流动
• 1. 终了阶段金属流动的特点
• 金属径向流动速度加强，挤压力上升， 当压余厚度很薄时，一般要形成缩尾。
• 2. 挤压缩尾
• 挤压缩尾是坯料表面的氧化物、油污、脏物以 及砂眼、气孔进入制品内部形成的。
• 挤压缩尾有：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾。 缩尾多出现在厚料和厚度差较大的制品的尾端。 目前，由于使用分流模和导流模挤压，制品前 端也有此缺陷。
金属在挤压过程中的流动特点
• 根据金属在挤压过程中的流动特点，通 常把挤压过程分三个阶段
• 1.镦粗、填充挤压阶段 • 2.基本挤压阶段（平流阶段） • 3.终了挤压阶段（缩尾阶段）
• 一、填充阶段
• 1. 铸棒直径的确定：
• 挤压时，挤压筒的内径筒比铸棒外径 • 铸棒大0.510mm（小挤压筒取下限，大
挤压筒取上限），理论上用填充系数Rf 表示：
• Rf=F1/F0 =1.041.15 F1—挤压筒内孔断 面积，F0—铸棒断面积 通常 Rf=1.041.15
• 2. 铸棒长度的确定：L坯=（45）D铸棒 • 3. 由于选择坯料不当使挤压制品形成的缺陷：
• 如铸棒长度大于（45）D铸棒时，在加压后 会产生双鼓形，在挤压筒的中部产生一个封闭 空间，随着填充的进行，此空间体积减少，气 体压力增加，继而进入坯料表面的微裂纹中， 这些微裂纹通过模孔时被焊合，则制品表面形 成气泡，或未能焊合流出模孔后形成起皮（如 果采用梯温加热法，即使坯料头部温度高，尾 部温度低，填充时头部先变形，而筒内的气体 通过垫片与挤压筒之间的间隙排出，即减少制 品表面形成气泡或起皮）。