金(jin)屬(shu)壓(ya)力加工(gong)時,坯(pi)料(liao)(liao)在高壓(ya)下(xia)從封閉的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內通(tong)過擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)的(de)模(mo)(mo)孔流(liu)(liu)出而(er)得(de)到制品(pin),這種(zhong)壓(ya)力加工(gong)過程稱為擠(ji)(ji)壓(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)過程可以采用兩種(zhong)方(fang)法來實(shi)現:正(zheng)擠(ji)(ji)壓(ya)和反擠(ji)(ji)壓(ya)。正(zheng)擠(ji)(ji)壓(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)被擠(ji)(ji)壓(ya)桿通(tong)過擠(ji)(ji)壓(ya)墊推著,整個坯(pi)料(liao)(liao)金(jin)屬(shu)向緊固在擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)前(qian)部的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)方(fang)向流(liu)(liu)動。反擠(ji)(ji)壓(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)保持不動,而(er)由于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)在擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內朝著金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)移動的(de)結果(guo)產(chan)生金(jin)屬(shu)流(liu)(liu)動。擠(ji)(ji)壓(ya)方(fang)法及工(gong)模(mo)(mo)具配置如圖0-1所(suo)示。


圖0-1.jpg


  采用這兩種(zhong)方法擠壓(ya)時(shi),擠壓(ya)制(zhi)品橫截面的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)與尺(chi)寸(cun)(cun)決定(ding)于金屬(shu)流動所通(tong)過(guo)的(de)(de)(de)擠壓(ya)模模孔(kong)的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)與尺(chi)寸(cun)(cun)。因(yin)此(ci),為了得(de)到實心(xin)截面的(de)(de)(de)制(zhi)品,擠壓(ya)模的(de)(de)(de)模孔(kong)要給予相應的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)與尺(chi)寸(cun)(cun)。為了得(de)到空(kong)心(xin)的(de)(de)(de)制(zhi)品(管子和(he)空(kong)心(xin)異(yi)型材),在擠壓(ya)模的(de)(de)(de)模孔(kong)內(nei)必須插(cha)入芯棒。芯棒與擠壓(ya)模之間形(xing)成環狀(zhuang)間隙,此(ci)間隙的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)與尺(chi)寸(cun)(cun)決定(ding)著擠壓(ya)制(zhi)品的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)與尺(chi)寸(cun)(cun)。


 在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)空(kong)心制(zhi)品時,利用(yong)(yong)兩種方法(fa)來(lai)形成環(huan)形間隙。其一,采(cai)用(yong)(yong)較(jiao)長的(de)(de)芯(xin)(xin)棒狀(zhuang)與尺寸。此時,芯(xin)(xin)棒不(bu)僅穿過(guo)(guo)擠(ji)壓(ya)模(mo),而且穿過(guo)(guo)整(zheng)個(ge)金屬(shu)坯(pi)料;其二,環(huan)狀(zhuang)間隙的(de)(de)形成借助于較(jiao)短的(de)(de)芯(xin)(xin)棒來(lai)達到(dao),短芯(xin)(xin)棒被(bei)直(zhi)接緊固(gu)在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)模(mo)專門的(de)(de)橋架(舌形梁)上,或者與擠(ji)壓(ya)模(mo)做成一個(ge)整(zheng)體。對(dui)于鋼(gang)等高(gao)變形抗(kang)力的(de)(de)材(cai)料,擠(ji)壓(ya)其空(kong)心制(zhi)品(鋼(gang)管及空(kong)心型材(cai))時,只能采(cai)用(yong)(yong)較(jiao)長的(de)(de)芯(xin)(xin)棒形成環(huan)形間的(de)(de)方法(fa)進行擠(ji)壓(ya)。此時,根據(ju)被(bei)加(jia)工材(cai)料的(de)(de)性能,金屬(shu)坯(pi)料的(de)(de)中心孔(kong)可以通過(guo)(guo)在(zai)(zai)立式穿孔(kong)機上直(zhi)接穿孔(kong)得到(dao),也(ye)可以通過(guo)(guo)機械加(jia)工預鉆(zhan)孔(kong)后在(zai)(zai)擴孔(kong)機上進行擴孔(kong)后得到(dao)。


 采(cai)用短芯棒(bang)來形成環狀間隙的(de)(de)方法(fa)進行空心(xin)制品的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya),當坯料推入(ru)擠(ji)(ji)壓(ya)模時,金屬流入(ru)夾持芯棒(bang)的(de)(de)橋(qiao)(qiao)架(jia)孔中,在橋(qiao)(qiao)架(jia)下面包圍著(zhu)芯棒(bang),且(qie)(qie)熔焊成管(guan)子。利用這種擠(ji)(ji)壓(ya)方法(fa),得到(dao)優(you)質管(guan)子的(de)(de)必(bi)要(yao)條(tiao)件是確保(bao)變形金屬的(de)(de)熔焊條(tiao)件,并且(qie)(qie)不能(neng)采(cai)用潤滑劑。因此,這種擠(ji)(ji)壓(ya)方法(fa)只(zhi)適(shi)用于擠(ji)(ji)壓(ya)溫度與變形抗(kang)力比較(jiao)低的(de)(de)材料,如鋁合(he)金。


 有(you)色金屬(shu)管材的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)一般都采用(yong)帶有(you)內(nei)置式(shi)穿(chuan)孔系統的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji),實心坯料的(de)穿(chuan)孔和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)在同一臺擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)上完成,不(bu)設置專用(yong)的(de)立式(shi)穿(chuan)孔機(ji)。由于擠(ji)(ji)壓(ya)過程所具(ju)有(you)的(de)金屬(shu)流動的(de)特性,采用(yong)擠(ji)(ji)壓(ya)方法可(ke)以制造用(yong)其他壓(ya)力(li)加工方法(如軋制方法)所不(bu)能制造的(de)、形狀(zhuang)非常復雜的(de)制品(圖0-2)。


圖0-2.jpg


  擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程還具有很大的(de)(de)靈(ling)活性(xing)。在現有的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)裝備上,只需要更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模具的(de)(de)個別零(ling)件(如(ru)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)棒(bang)材時,更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)管(guan)材時,更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)模和(he)(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)芯棒(bang)),其產品(pin)就可(ke)以從一(yi)種(zhong)(zhong)制品(pin)轉換(huan)為另一(yi)種(zhong)(zhong)制品(pin),且(qie)更(geng)換(huan)工(gong)模具非(fei)常簡(jian)單和(he)(he)迅(xun)速,只需要幾分鐘(zhong)就可(ke)以完成。根據德國施(shi)維爾特鋼廠的(de)(de)經驗,在8小(xiao)時工(gong)作制的(de)(de)一(yi)個班內,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)(zhong)不同斷面的(de)(de)產品(pin)很容易實現。


  同時(shi),一(yi)般當擠(ji)壓(ya)機(ji)的噸位確定之(zhi)后,擠(ji)壓(ya)筒的規格可選擇3~6個系(xi)列,相應的擠(ji)壓(ya)坯料和工(gong)模具的規格也就在3-6個系(xi)列范圍內與工(gong)模具的準備比(bi)較簡單。


  因此,擠壓法(fa)對(dui)于小批量制品(pin)的生(sheng)產(chan)是經濟而合理(li)的,甚至(zhi)當制品(pin)的形狀能夠用其他的壓力加工(gong)方法(fa)生(sheng)產(chan)時也是如此。


 擠(ji)壓過程所特有的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)為各向不均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)壓縮(suo)。由于工模(mo)具(ju)形狀(zhuang)(zhuang)、摩擦(ca)力(li)的(de)(de)(de)影響與(yu)(yu)變(bian)形金屬性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)不均勻(yun)(yun)性(xing)(xing),導致(zhi)在坯料金屬內(nei)除了壓應(ying)(ying)力(li)以外,還會產生附加的(de)(de)(de)剪(jian)應(ying)(ying)力(li)。但是研究與(yu)(yu)生產經驗表明,在采取(qu)降低(di)摩擦(ca)力(li)與(yu)(yu)材料性(xing)(xing)能(neng)不均勻(yun)(yun)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)措施以及選擇形狀(zhuang)(zhuang)合適的(de)(de)(de)工模(mo)具(ju)后,可使擠(ji)壓具(ju)有比(bi)其他(ta)壓力(li)加工方法(fa)(如自由鍛或軋制)更(geng)為有利的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)變(bian)形條件(jian),從而提高(gao)了材料的(de)(de)(de)變(bian)形能(neng)力(li),使擠(ji)壓法(fa)可以實現任何低(di)塑性(xing)(xing)材料的(de)(de)(de)壓力(li)加工。并且擠(ji)壓加工后的(de)(de)(de)制品(pin)內(nei)部組織致(zhi)密、性(xing)(xing)能(neng)均勻(yun)(yun)。


 生產(chan)經驗還證(zheng)明,擠(ji)(ji)壓制品的(de)(de)(de)(de)表(biao)面質(zhi)量與尺寸精度并不比熱(re)軋制品低,有時還要高(gao)一些(xie)(表(biao)0-1)。德(de)國工廠的(de)(de)(de)(de)試驗表(biao)明,在(zai)(zai)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)條件下所生產(chan)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓產(chan)品的(de)(de)(de)(de)機械性(xing)能(neng),完全在(zai)(zai)DN標(biao)準所規(gui)定(ding)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍之(zhi)內,并且稍優(you)于軋制產(chan)品。擠(ji)(ji)壓所得到(dao)的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)制品長(chang)度方(fang)向上較高(gao)的(de)(de)(de)(de)抗拉強度可能(neng)是擠(ji)(ji)壓產(chan)品一個很大(da)的(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)。


表0-1.jpg


 石(shi)油化學工業(ye)的迅速發展和新建熱電站用材(cai)料的升級換代,需要(yao)更大量(liang)地使用各種(zhong)高性能的耐蝕鋼(gang)管、不(bu)銹鋼管(guan)和耐熱鋼管,以及相當大一(yi)部分輕型(xing)的(de)經濟斷面異(yi)型(xing)材。這(zhe)(zhe)些材料用軋制(zhi)的(de)方(fang)法(fa)是很難生(sheng)產的(de),而這(zhe)(zhe)一(yi)領域的(de)產品(pin)只能用擠壓法(fa)來(lai)生(sheng)產。因此,擠壓工藝(yi)技術在我國有(you)著廣(guang)闊的(de)發展(zhan)前景。