金(jin)屬(shu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)加工時(shi),坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)在高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)從(cong)封閉的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)通過擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)的(de)模(mo)孔流出而得到制(zhi)品,這(zhe)種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)加工過程(cheng)稱(cheng)為(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)過程(cheng)可以采用兩種(zhong)方法來實現:正擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)和反擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)被擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿通過擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)推著,整個坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)金(jin)屬(shu)向緊(jin)固(gu)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)前部的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)方向流動。反擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)保持不動,而由于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)朝著金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)移動的(de)結果產生金(jin)屬(shu)流動。擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)方法及工模(mo)具配置如(ru)圖(tu)0-1所示。


圖0-1.jpg


  采用這(zhe)兩種方法擠(ji)(ji)壓(ya)時,擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)橫截面(mian)的(de)(de)形(xing)狀與(yu)(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)決(jue)(jue)定(ding)于金屬(shu)流動所通過的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)模(mo)孔的(de)(de)形(xing)狀與(yu)(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)。因此,為了得(de)到實心截面(mian)的(de)(de)制(zhi)品(pin),擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)模(mo)孔要給予相應的(de)(de)形(xing)狀與(yu)(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)。為了得(de)到空心的(de)(de)制(zhi)品(pin)(管子和(he)空心異型材),在擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)模(mo)孔內必須插(cha)入(ru)芯棒(bang)。芯棒(bang)與(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)之(zhi)間形(xing)成環(huan)狀間隙,此間隙的(de)(de)形(xing)狀與(yu)(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)決(jue)(jue)定(ding)著擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)形(xing)狀與(yu)(yu)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)。


 在(zai)擠(ji)壓(ya)空心(xin)制(zhi)品(pin)時,利用(yong)(yong)兩種方(fang)法來(lai)形(xing)(xing)成環(huan)形(xing)(xing)間(jian)(jian)隙(xi)。其一(yi),采用(yong)(yong)較長的(de)芯棒狀(zhuang)與(yu)尺寸(cun)。此時,芯棒不僅穿(chuan)過(guo)(guo)擠(ji)壓(ya)模,而且穿(chuan)過(guo)(guo)整(zheng)個(ge)金屬坯料(liao);其二,環(huan)狀(zhuang)間(jian)(jian)隙(xi)的(de)形(xing)(xing)成借助于較短的(de)芯棒來(lai)達到,短芯棒被直(zhi)接(jie)緊固在(zai)擠(ji)壓(ya)模專門的(de)橋架(舌形(xing)(xing)梁)上(shang)(shang),或者與(yu)擠(ji)壓(ya)模做成一(yi)個(ge)整(zheng)體(ti)。對于鋼等(deng)高變形(xing)(xing)抗(kang)力(li)的(de)材料(liao),擠(ji)壓(ya)其空心(xin)制(zhi)品(pin)(鋼管及空心(xin)型材)時,只(zhi)能采用(yong)(yong)較長的(de)芯棒形(xing)(xing)成環(huan)形(xing)(xing)間(jian)(jian)的(de)方(fang)法進行擠(ji)壓(ya)。此時,根(gen)據被加(jia)工材料(liao)的(de)性能,金屬坯料(liao)的(de)中(zhong)心(xin)孔可以通(tong)過(guo)(guo)在(zai)立式穿(chuan)孔機(ji)(ji)上(shang)(shang)直(zhi)接(jie)穿(chuan)孔得到,也可以通(tong)過(guo)(guo)機(ji)(ji)械(xie)加(jia)工預鉆孔后在(zai)擴孔機(ji)(ji)上(shang)(shang)進行擴孔后得到。


 采用(yong)短芯棒來形成環狀(zhuang)間隙的(de)(de)方(fang)法進(jin)行空心制(zhi)品的(de)(de)擠(ji)壓(ya),當坯(pi)料推入(ru)擠(ji)壓(ya)模時,金(jin)屬(shu)流入(ru)夾持(chi)芯棒的(de)(de)橋架(jia)孔中,在橋架(jia)下面包圍(wei)著芯棒,且(qie)熔焊成管(guan)子。利用(yong)這(zhe)種擠(ji)壓(ya)方(fang)法,得到優質管(guan)子的(de)(de)必要條(tiao)件(jian)是確保變形金(jin)屬(shu)的(de)(de)熔焊條(tiao)件(jian),并且(qie)不能(neng)采用(yong)潤滑劑。因(yin)此(ci),這(zhe)種擠(ji)壓(ya)方(fang)法只適用(yong)于擠(ji)壓(ya)溫度與變形抗力(li)比(bi)較低的(de)(de)材料,如鋁合金(jin)。


 有(you)色(se)金屬管材的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)一般(ban)都采用(yong)帶有(you)內置(zhi)式穿孔系統(tong)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機,實(shi)心坯料的(de)穿孔和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)在同一臺擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機上(shang)完成,不設置(zhi)專用(yong)的(de)立(li)式穿孔機。由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程所具(ju)有(you)的(de)金屬流動的(de)特性(xing),采用(yong)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)方(fang)法可以(yi)制(zhi)造(zao)(zao)用(yong)其他壓(ya)力加工方(fang)法(如軋制(zhi)方(fang)法)所不能制(zhi)造(zao)(zao)的(de)、形狀非(fei)常(chang)復雜(za)的(de)制(zhi)品(圖0-2)。


圖0-2.jpg


  擠(ji)壓(ya)過程還具有很(hen)(hen)大的(de)靈活性。在現有的(de)擠(ji)壓(ya)裝備(bei)上,只需(xu)要更(geng)換擠(ji)壓(ya)模具的(de)個別零件(如(ru)擠(ji)壓(ya)棒材(cai)時,更(geng)換擠(ji)壓(ya)模;擠(ji)壓(ya)管材(cai)時,更(geng)換擠(ji)壓(ya)模和擠(ji)壓(ya)芯棒),其產品(pin)(pin)就(jiu)可以從一(yi)種(zhong)(zhong)制品(pin)(pin)轉換為另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)制品(pin)(pin),且更(geng)換工模具非(fei)常簡單(dan)和迅速,只需(xu)要幾分鐘就(jiu)可以完(wan)成。根據(ju)德國施維爾(er)特(te)鋼廠(chang)的(de)經驗,在8小時工作(zuo)制的(de)一(yi)個班內(nei),擠(ji)壓(ya)15~20種(zhong)(zhong)不同斷面的(de)產品(pin)(pin)很(hen)(hen)容易(yi)實現。


  同時(shi),一般當擠(ji)壓機(ji)的(de)(de)噸位確定之后(hou),擠(ji)壓筒的(de)(de)規(gui)格可選擇3~6個(ge)系列(lie),相應的(de)(de)擠(ji)壓坯料(liao)和工(gong)模具(ju)的(de)(de)規(gui)格也就在3-6個(ge)系列(lie)范圍內與(yu)工(gong)模具(ju)的(de)(de)準備比較簡單。


  因此(ci),擠壓法對于小(xiao)批量制品的(de)生產(chan)是(shi)(shi)經濟而合理的(de),甚至當制品的(de)形狀(zhuang)能(neng)夠用其(qi)他的(de)壓力加工方(fang)法生產(chan)時也是(shi)(shi)如此(ci)。


 擠壓(ya)(ya)(ya)過程所特有(you)的(de)(de)(de)應力(li)狀態(tai)為(wei)各(ge)向(xiang)不均(jun)(jun)勻的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)。由于(yu)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)形狀、摩擦力(li)的(de)(de)(de)影響與(yu)變形金屬性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)不均(jun)(jun)勻性(xing),導致(zhi)在(zai)坯料(liao)金屬內除(chu)了(le)壓(ya)(ya)(ya)應力(li)以(yi)外,還會產生附加(jia)(jia)的(de)(de)(de)剪應力(li)。但是研究與(yu)生產經驗表(biao)明(ming),在(zai)采取降(jiang)低(di)摩擦力(li)與(yu)材料(liao)性(xing)能(neng)(neng)不均(jun)(jun)勻性(xing)的(de)(de)(de)措施以(yi)及選擇形狀合適的(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)后,可使擠壓(ya)(ya)(ya)具(ju)有(you)比其他壓(ya)(ya)(ya)力(li)加(jia)(jia)工(gong)(gong)方法(如(ru)自由鍛或軋制(zhi))更為(wei)有(you)利的(de)(de)(de)塑(su)(su)性(xing)變形條件,從而提(ti)高了(le)材料(liao)的(de)(de)(de)變形能(neng)(neng)力(li),使擠壓(ya)(ya)(ya)法可以(yi)實現任何低(di)塑(su)(su)性(xing)材料(liao)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)加(jia)(jia)工(gong)(gong)。并(bing)且擠壓(ya)(ya)(ya)加(jia)(jia)工(gong)(gong)后的(de)(de)(de)制(zhi)品(pin)內部組織致(zhi)密、性(xing)能(neng)(neng)均(jun)(jun)勻。


 生(sheng)產經驗還(huan)證明,擠壓(ya)(ya)制品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)表面質量與尺寸精度并(bing)不比熱軋制品(pin)(pin)低,有時還(huan)要高一些(表0-1)。德國(guo)工廠(chang)的(de)(de)(de)(de)試驗表明,在(zai)同樣的(de)(de)(de)(de)條件下所生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)產品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)機械(xie)性能,完全在(zai)DN標(biao)準(zhun)所規定的(de)(de)(de)(de)范圍之內,并(bing)且稍優于軋制產品(pin)(pin)。擠壓(ya)(ya)所得到的(de)(de)(de)(de)在(zai)制品(pin)(pin)長度方向上較高的(de)(de)(de)(de)抗拉(la)強度可(ke)能是擠壓(ya)(ya)產品(pin)(pin)一個很(hen)大的(de)(de)(de)(de)優點。


表0-1.jpg


 石油化學工業的(de)迅速發展和新建熱(re)電站(zhan)用材料的(de)升級換代,需要更大量地使用各(ge)種高性能的(de)耐(nai)蝕鋼管(guan)、不銹鋼管和耐熱鋼(gang)管,以及(ji)相(xiang)當(dang)大一(yi)部分輕型的(de)經濟斷面異型材。這些材料用(yong)軋制的(de)方法是很(hen)難生產(chan)(chan)的(de),而這一(yi)領域的(de)產(chan)(chan)品只能用(yong)擠壓法來生產(chan)(chan)。因此,擠壓工(gong)藝(yi)技術在我(wo)國(guo)有(you)著廣闊的(de)發(fa)展前景。