挤压的定义2.pdf

挤压的定义：对放在容器中的金属一端施加以压力，使锭坯金属通过模孔流出成型的一种加工方式 正向挤压： 金属流动的方向与挤压杆运动的方向一致 特征： 锭坯与挤压筒内壁间存在相对滑动，故外摩擦大 反向挤压： 金属流动的方向与挤压杆运动的方向相反 特征： 锭坯与挤压筒内壁间无相对运动，故无摩擦 正向挤压分为： （ 1） 普通正向挤压 ：特点：1 锭坯与挤压筒内壁间摩擦大 2 变形不均匀严重 3 压余较多 压余定义：为了防子挤压后期，锭坯表面脏污进入金属制品内部而将坯料的一小部分留在挤压筒内，这部分金属称为压余 （ 2） 脱皮挤压 ：把坯料表面金属留在筒内的挤压方法特点： 1 制品表面光洁 2 摩擦阻力小，变形均匀 3压余少 4 增加了清理脱皮工序 （ 3）无压余挤压： 一般用于铝及铝合金挤压（ 4） 变断面型材挤压 （ 5 ） 带独立穿孔装置的挤压 反向挤压分为 ： （ 1 ）实心材反向挤压： 1 杆动，筒不动 2杆不动，筒动特点：比正向挤压的挤压力 60%~70%，金属流动集中在模口附近所以变形较均匀，压余少，生产效率低 （ 2）空心材反向挤压： 1空心的锭坯不动的芯棒的反向挤压 2迎面挤压。

特点：无模，无芯杆，实际上就是冲压废料少成品率高，管长度受限，管材易偏心特殊挤压法（ 1）液体金属挤压法：在立式挤压机， 将液体金属倒入筒内， 凝固挤压 2）高压液体挤压特点：无摩擦，变形均匀锭坯与模处于流体力学润滑状态，故摩擦力小，模磨损少制品表面光亮， 制品的横， 纵向性能均匀，挤压力很小，可挤高强度，高熔点，塑性极差金属，密封问题 （ 3）连续挤压法 挤压特点：优点 ： 1 比轧制具有更为强烈的三向压应力状态，金属可发挥其最大塑性 2 变形能力大 3 生产具有较大的灵活性，在一台设备上可生产多种 4 产品尺寸精确，表面质量好 5 易实现自动化，封闭化生产缺点： 金属固定废料损失大 2 加工速度低 3 制品的组织性能在横纵向差别大 4 工具损耗大，横筒损耗大金属流动的意义：金属流动影响到制品组织，性能表面质量，外形尺寸及形状精确度，以及工具设计原的方法方法： 1 坐标网格法 2 低倍高倍组织法3 视塑性法 4 光塑性法 5 云纹法金属流动：分三个阶段： 1 填充挤压阶段： 锭坯与筒壁之间间隙 1~15mm， 挤压时先充满，少量金属流出模口 1此阶段的受力分析：刚开始，类似自由体镦粗，受外力： P,N,T,, 金属内部： 三向压应力， 分别于轴向压应力，径向， ， ，模口的存在导致分布不均匀，到模口处最小。

2 变形情况（ 1 ）开始时，随 P 增加， （ 2）为克服挤压筒壁对金属的作用力和摩擦力，必须保持加挤压力（ 3）充满后，一部分金属流出模口，它不是被挤出的而是剪切出来的，因为轴向应力分布不均，在模口处产生突变，产生了很大的切应力，而且在模孔周边最大随P 增大，在模口处，当， ， ， ，时，金属被剪出模孔 （ 4）该阶段对制品的影响 1 断面收缩率大，当长度与直径之比大于 3~4 时，或间隙过大时，产生的鼓形较大，易产生裂纹，高压气体进入微裂纹中，也会使锭坯弯曲，使填充过程复杂 2 挤压管材时，先填充，后穿孔，否则偏心 3 挤压脆性材料时，变形要小，防止裂纹 4 为保证某些合金的横向机械性能，填充时必须给铸坯 25%~35%的变形量 基本挤压阶段： 变形区的应力与变形状态 2、 利用坐标网格法说明金属流动 :由图可知，挤压后，网格线发生变形弯曲，说明金属流动不均，即存在不均匀变形 横向线 : 1 挤压部分的横向凸向挤压方向，因为筒壁模的摩擦阻力使边部的金属流动滞后于中心层凸向模口的横向线越靠近模口弯曲越大，在模口处达到最大，说明中心层金属与外层金属存在流速差，在模口处达到最大 纵向线： 纵向在进出变形区时发生了方向相反的两次弯曲，其弯曲角由外到内逐渐变小，说明在纵向的变形不均匀。

挤压变形区： 分别连接纵向线的两次折点，形成两曲面，由他们组成的区域称为变形区挤压后的坐标网格也存在畸变，中间的方格变成矩形，边部的方格变成近似的平行四边形说明外层金属除受到周边压缩，轴向延伸外还存在附加剪切变形，由内到外逐渐增大，由前到后逐渐增加存在两个难变形区和一个细颈区① 位于挤压筒和模交界角落处的前端难变形区② 位于垫片处的后端难变形区③ 纵向线在进入变形区前， 距垫片不远处发生明显向内弯曲，形成细颈3 、 死区 （ 1） 死区的位置（定义） ：即位于挤压筒和端模交界角落处后前端难变形区 2） 形成原因： 铸锭前端受到末端面摩擦阻力作用，阻碍着部分金属流动，又因为挤压筒与模的共同冷却作用，使该区金属塑性减低强度升高不易流动，因而形成前端难变形区即为死区 （ 3） 死区作用： 对提高制品表面质量有利，因为死区的顶部能阻碍铸锭表面的杂质及缺陷进入变形区，流入制品表面，对于挤压状态交货，不用进行加工的制品一般采用平模挤压 （ 4） 死区的影响因素 ①模角：模的轴线与工作断面 1摩擦状态 f 越大死区越大 2 挤压比入 入越大死区越大 3 挤压温度 t 越大 f 越大 温差越大，死区金属强度高，不易流动死区越大（ 4 ）挤压程度 V 挤 越大V 流 越大 冲刷越大 死区越小 4、 细颈的形成成因：挤压筒壁的摩擦阻力使外层金属的流动滞后于中心层金属，而挤压垫片处的摩擦力阻碍了金属变形，当挤压力达到一定值后，外层金属开始向中心压缩而形成细颈。

5、 后端难变形区的形成原因 垫片的摩擦与冷却阻碍了金属流动，挤压到后期金属径向流动加剧，后端的难变形区由面包形冲刷成楔形三、 终了挤压阶段（也叫紊流挤压阶段） 指锭坯长度减小到变形区压锥高度时的金属流动阶段 此阶段挤压力开始升高，因为变形区内金属径向流动增加，另外锭坯温度下降强度升高，若挤压继续进行就得增加挤压力1、 挤压缩尾及其形成 挤压缩尾定义： 到了终了挤压阶段， 纵向的金属供应体积大大减小，锭坯后端金属迅速改变应力状态， 克服挤压垫片的摩擦作用， 产生径向流动提前进入制品形成挤压缩尾 这种缺陷的形成：中心，环形，皮下中心缩尾： 当后端难变形区成楔形时产生粘着， 很难补充到流速较快的内层， 致使后端金属克服热片阻力而产生径向流动， 以补充金属的不足于是坯料表面常有的氧化皮， 杂质、油污等也进入制品内部，当挤压到最后， 即剩余的坯料金属全部用上也不够， 于是在制品中心部分出现了空缺， 呈漏斗状 环形缩尾 出现在制品尾部中间层呈环形或部分环形垫片和挤压筒角落处的金属脏物， 沿垫片径向流动进入制品中间层 皮下缩尾 指表皮下存在一层径向上不连续的环形或部分环形缺陷 滑移金属与死区金属断裂或形成滞留区， 死区顶部金属参与流动。

包覆在制品外面， 形成分层或起皮 皮下缩尾， 环形缩尾在中心缩尾之前产生2、 减少缩尾的措施 选择适当的工艺条件，改善金属流动不均，减少坯料尾部径向流动 1） 进行不完全挤压，在可能出现缩尾时停止挤压压余：为坯料直径的 10-30%2： 脱皮挤压：垫片直径小于筒内径 1-4mm （ 2） 机加工锭坯表面反向挤压时的金属流动采用：模不动，筒动变形区很小，流动均匀工艺操作复杂，制品长度受限，生产率低2.3 影响金属流动的因素一、 接触摩擦与润滑的影响 一般 f越大金属流动的不均匀性越大，变形不均增大挤棒材： f 越大，流动不均越大，变形不均越大 解决：加润滑使筒模的 f 减小挤管材：穿孔针对金属存在摩擦，冷却作用使中间金属流速减小 解决：金属流动较均匀二 、 金属强度 α 越大，难变形 ，金属流动不均减小强度增大， f 减小，阻力减小，流动均匀强度增大，变形热效应大，摩擦热，改变锭坯温度分布三、 工具与锭坯温度 1、 坯料截面温度不均 加热好的坯料：空气、挤压工具的冷却，使锭坯内外产生温差塑性、强度内外不同，导致内外层金属流动不均 2、 导热性同一金属， t 越大导热性减小内外温差使导热性不同，金属流动不均3 相的变化 ：避免两相区挤压四、 工具结构和形状的影响 1、模：模角 α越大，死区越大，不均匀越大， α=90°最不均 ∴锥模挤压比平模挤压流动均匀， 但表面质量降低。

经验：α =60-65 ° 2、垫片：对金属流动无影响，一般采用平垫片 3、挤压筒：筒的断面与制品断面近似，流动均匀，生产中一般采用圆柱形 五、变形程度与挤压速度的影响1、其他条件不变，若入越大，死区越大，阻力越大，不均越大 但当入达到一定值，剪切变形深入内部，变形趋均匀，即变形程度 90% 入≥ 10时趋于均匀 2: 速度的变化：体积不变， F 挤 *V 挤 =V流 *F 流 V 流 /V 挤 =F挤 /F 流 =入 ， V流 =入 *V 挤 条件相同：若 V 挤 越大， V 流 越大，流动不均越高，∴附加应力越大，表面易产生裂纹 V挤 越大的具体表现：（ 1） 流 动 不 均 越高， 附加应力越大， 表面易裂 2: 加工硬化越难， 塑性越低（ 2） 变 形 潜 热 越高， T越高，可 能 进 入 脆性 区 域 塑 性降低一般高温挤压时， V挤减小，低温挤压时 V挤越大2、 挤压力定义 ：挤压杆通过垫片作用到锭坯上使之从模孔流出的压力，称为挤压力通常指： Pmax 一、 影响挤压力因素1、 挤 压 温 度与 变 形 抗力 一般挤压力与变形抗力成正比（一般温 度 不 均， 抗 力 不均， 不是线性） T 越大，变形抗力越小，挤压力越小2、 变形程度： 挤压力与变形程度成正比3、 挤压速度： ①当 V 挤较大时， V 挤 越大，挤压力越大，变形热越高， T 越高，挤压力越小 ②当 V 挤较小时， V挤 越大，挤压力越大，变形热越高， T 越低，挤压力越大4、 摩擦 ： f 越大， P 挤越高5、 模角： α 越大，流动不均越大，金属所需要变形功越大， P 挤越大α 越小， 流动不均越小，金属所需要变形功越小，而摩擦面积越大，摩擦功越大， 总体 P挤 越大挤压力测定 : 液压表读出，电测，机械。

挤制品的组织不均匀 :一般横向上中心晶粒粗大，外层的细小；纵向上前端的粗大，后端的细小从前到后，内外层晶粒大小差异逐渐变小 成因： （ 1）主要是由于不均匀变形引起的挤亚时外层金属受到筒内壁的摩擦阻力作用，而产生剪切变形，晶粒破碎严重，且这种变形程度由外到内逐渐变弱故外层晶粒细小，内层晶粒粗大 随着挤压的进行，坯料长度减少，变形程度逐渐增加，剪切变形区扩大，且逐渐深入到中心故前端晶粒粗大，后端晶粒细小，从头到尾， 内外层差异变小 2） 挤压温度和挤压速度影响如果 V 挤很小时，锭坯在挤压桶内停留时间长，温降大前端制品在高温下变形， 在变性去内或出摸口后，可充分再结晶，故前端晶粒粗大，而后端金属随时间增加，温度降低，在变形区内或出摸孔后再结晶不充分，特别是在挤压后期，金属流动速度加快，在变形区不利于再结晶进行，故后端晶粒细小 （ 3） 相变引各起的组织不均匀性 ：在相变温度下挤压，各相的变形不均，组织不均，加剧变形的不均匀性， 从而使制品的性能降低挤制品的层状组织， 定义 ：挤制品折断后，呈现出与木质相似的断口， 分层的断口，凹凸不平，并带有裂纹，各层分界面平行于轴线，这种结构的组织称为层状组织，也叫片状组织。

部位：出现在制品的前端，由于挤压后期变形程度变大， 紊流加剧，从而破坏了杂质薄膜的完整性，使层状组织不明显 措施： 减少铸锭的柱状区，扩大等轴区，同时使晶间杂质减少或分散挤制品的粗晶组织， 定义： 许多成分复杂的合金挤制品， 在热处理 （淬火）后，常在制品的尾部靠外层出现粗大的晶粒组织，又称粗晶环粗晶环的分布规律：一般为靠近挤压筒，模壁的部位，前端少，后端多单模孔挤压棒材：粗晶环均匀分布在尾部周边上多模孔挤压棒材： 靠近筒壁局部周边上型材或异型棒材：分布极不均，在型材的角部或转角区粗晶环的形成机理：纯铝挤压后即有粗晶环，而铝合金在淬火后才出现粗晶环其根本原因。