金(jin)屬(shu)(shu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力加工時(shi),坯料(liao)(liao)在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)下從封閉的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)通(tong)過(guo)(guo)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模的(de)(de)模孔流出而(er)得到制品,這種壓(ya)(ya)(ya)(ya)力加工過(guo)(guo)程稱(cheng)為擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過(guo)(guo)程可以(yi)采(cai)用兩種方法(fa)來實現:正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)和反(fan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)屬(shu)(shu)坯料(liao)(liao)被擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿(gan)通(tong)過(guo)(guo)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊推著,整個坯料(liao)(liao)金(jin)屬(shu)(shu)向緊固在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒前部的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模方向流動(dong)。反(fan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)屬(shu)(shu)坯料(liao)(liao)保持不動(dong),而(er)由于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內(nei)朝(chao)著金(jin)屬(shu)(shu)坯料(liao)(liao)移動(dong)的(de)(de)結果產生(sheng)金(jin)屬(shu)(shu)流動(dong)。擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)方法(fa)及工模具配置如圖0-1所示。
采用這兩種(zhong)方法擠(ji)壓(ya)時(shi),擠(ji)壓(ya)制品(pin)橫截面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺(chi)寸(cun)決定于金屬流動所通過的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)模模孔的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺(chi)寸(cun)。因此,為了(le)得到實心截面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)制品(pin),擠(ji)壓(ya)模的(de)(de)(de)(de)(de)模孔要給予(yu)相應的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺(chi)寸(cun)。為了(le)得到空(kong)心的(de)(de)(de)(de)(de)制品(pin)(管子(zi)和空(kong)心異型材),在擠(ji)壓(ya)模的(de)(de)(de)(de)(de)模孔內必(bi)須插入芯棒。芯棒與(yu)擠(ji)壓(ya)模之間(jian)形成環狀(zhuang)(zhuang)間(jian)隙(xi),此間(jian)隙(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺(chi)寸(cun)決定著擠(ji)壓(ya)制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺(chi)寸(cun)。
在(zai)擠(ji)(ji)壓空心(xin)(xin)制(zhi)品(pin)時(shi),利用兩(liang)種方法(fa)來形成(cheng)(cheng)(cheng)環形間隙。其(qi)一,采用較長的(de)(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)狀與(yu)尺寸。此(ci)時(shi),芯(xin)棒(bang)(bang)不僅(jin)穿過(guo)擠(ji)(ji)壓模,而且穿過(guo)整個金屬坯(pi)料(liao);其(qi)二,環狀間隙的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)借助(zhu)于較短的(de)(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)來達到,短芯(xin)棒(bang)(bang)被直接緊固在(zai)擠(ji)(ji)壓模專門(men)的(de)(de)(de)(de)橋架(舌形梁)上(shang),或者與(yu)擠(ji)(ji)壓模做成(cheng)(cheng)(cheng)一個整體(ti)。對于鋼等高變形抗力的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao),擠(ji)(ji)壓其(qi)空心(xin)(xin)制(zhi)品(pin)(鋼管及空心(xin)(xin)型材(cai)(cai))時(shi),只(zhi)能(neng)采用較長的(de)(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)形成(cheng)(cheng)(cheng)環形間的(de)(de)(de)(de)方法(fa)進(jin)行擠(ji)(ji)壓。此(ci)時(shi),根據被加工(gong)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)性能(neng),金屬坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)(de)中心(xin)(xin)孔(kong)可(ke)以通(tong)過(guo)在(zai)立式穿孔(kong)機上(shang)直接穿孔(kong)得到,也可(ke)以通(tong)過(guo)機械(xie)加工(gong)預鉆孔(kong)后在(zai)擴(kuo)孔(kong)機上(shang)進(jin)行擴(kuo)孔(kong)后得到。
采(cai)(cai)用(yong)短(duan)芯(xin)棒來形(xing)成環狀間隙的(de)方法進(jin)行(xing)空(kong)心制品(pin)的(de)擠壓(ya)(ya),當(dang)坯料(liao)推入(ru)(ru)擠壓(ya)(ya)模時,金(jin)屬流入(ru)(ru)夾持芯(xin)棒的(de)橋(qiao)架孔(kong)中,在(zai)橋(qiao)架下面(mian)包(bao)圍著(zhu)芯(xin)棒,且(qie)熔(rong)焊成管子(zi)。利用(yong)這種擠壓(ya)(ya)方法,得到優質管子(zi)的(de)必要條(tiao)件(jian)是確保變形(xing)金(jin)屬的(de)熔(rong)焊條(tiao)件(jian),并且(qie)不(bu)能采(cai)(cai)用(yong)潤滑劑。因此,這種擠壓(ya)(ya)方法只(zhi)適用(yong)于(yu)擠壓(ya)(ya)溫度(du)與(yu)變形(xing)抗(kang)力比較低的(de)材料(liao),如鋁合金(jin)。
有(you)(you)色金(jin)屬管材的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)般都采(cai)用(yong)帶(dai)有(you)(you)內置式穿孔系(xi)統的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機,實心(xin)坯料的(de)穿孔和擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)在同一(yi)臺擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機上完成,不(bu)設置專用(yong)的(de)立式穿孔機。由于擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過(guo)程所(suo)具有(you)(you)的(de)金(jin)屬流動的(de)特性,采(cai)用(yong)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)方法可以(yi)制(zhi)造(zao)用(yong)其(qi)他壓(ya)(ya)(ya)(ya)力加工方法(如軋制(zhi)方法)所(suo)不(bu)能制(zhi)造(zao)的(de)、形狀非常復雜的(de)制(zhi)品(pin)(圖0-2)。
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程還具有很(hen)大的(de)靈活性。在(zai)現(xian)有的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)裝備(bei)上,只(zhi)需要(yao)更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)具的(de)個別零件(如擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)棒材時(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)管(guan)材時(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)芯棒),其產品就可(ke)以從一種(zhong)(zhong)制(zhi)品轉換(huan)為(wei)另一種(zhong)(zhong)制(zhi)品,且更(geng)換(huan)工模(mo)具非常簡單和(he)迅速,只(zhi)需要(yao)幾(ji)分鐘就可(ke)以完成。根(gen)據德國施維爾(er)特鋼廠(chang)的(de)經驗,在(zai)8小時(shi)工作制(zhi)的(de)一個班內,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)15~20種(zhong)(zhong)不同斷(duan)面的(de)產品很(hen)容(rong)易實現(xian)。
同時,一般當擠(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)噸位(wei)確定之后(hou),擠(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)規(gui)格可(ke)選擇3~6個(ge)系列,相應的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)坯料和工模具的(de)(de)規(gui)格也就在3-6個(ge)系列范圍內與工模具的(de)(de)準(zhun)備比較簡單。
因此,擠壓法對于小批量制(zhi)品(pin)的(de)生(sheng)產是經濟而合理的(de),甚至當制(zhi)品(pin)的(de)形狀能夠用其他的(de)壓力加工(gong)方法生(sheng)產時(shi)也是如此。
擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)過程所特有的(de)應力(li)(li)(li)狀(zhuang)(zhuang)態為(wei)各向(xiang)不均勻(yun)(yun)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮。由于(yu)工(gong)模(mo)具(ju)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)、摩(mo)擦力(li)(li)(li)的(de)影響與(yu)變形(xing)(xing)金屬性能的(de)不均勻(yun)(yun)性,導致在坯料(liao)金屬內(nei)除了壓(ya)(ya)(ya)(ya)應力(li)(li)(li)以(yi)外,還(huan)會產生(sheng)附加(jia)的(de)剪應力(li)(li)(li)。但是研究與(yu)生(sheng)產經驗表明(ming),在采取(qu)降低(di)摩(mo)擦力(li)(li)(li)與(yu)材(cai)料(liao)性能不均勻(yun)(yun)性的(de)措施以(yi)及(ji)選擇形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)合適的(de)工(gong)模(mo)具(ju)后,可使(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)具(ju)有比(bi)其他壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)加(jia)工(gong)方法(如(ru)自由鍛或軋制)更為(wei)有利的(de)塑性變形(xing)(xing)條件(jian),從而提高(gao)了材(cai)料(liao)的(de)變形(xing)(xing)能力(li)(li)(li),使(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)法可以(yi)實(shi)現任何低(di)塑性材(cai)料(liao)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)加(jia)工(gong)。并且擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)加(jia)工(gong)后的(de)制品內(nei)部組織致密(mi)、性能均勻(yun)(yun)。
生產(chan)(chan)經驗還證明,擠壓(ya)(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)表面(mian)質量(liang)與尺寸精度并(bing)不比熱軋制(zhi)品(pin)低,有時還要高(gao)一些(表0-1)。德國工廠的(de)(de)試(shi)驗表明,在同樣(yang)的(de)(de)條件(jian)下所生產(chan)(chan)的(de)(de)擠壓(ya)(ya)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)機(ji)械性能,完全在DN標準所規(gui)定的(de)(de)范圍之(zhi)內,并(bing)且稍優于(yu)軋制(zhi)產(chan)(chan)品(pin)。擠壓(ya)(ya)所得到的(de)(de)在制(zhi)品(pin)長度方向上較高(gao)的(de)(de)抗拉(la)強度可能是(shi)擠壓(ya)(ya)產(chan)(chan)品(pin)一個(ge)很大的(de)(de)優點。
石油化(hua)學工業的迅速發展和(he)新建(jian)熱電站用材(cai)料(liao)的升級換代,需要更(geng)大(da)量地使用各種高性能的耐蝕(shi)鋼管、不銹(xiu)鋼(gang)管和耐熱鋼管,以及相當(dang)大一(yi)部分輕(qing)型的(de)經濟(ji)斷面異型材。這些材料用軋制的(de)方法是很難生產的(de),而這一(yi)領域的(de)產品只能用擠壓法來生產。因(yin)此,擠壓工藝技術在我國有著(zhu)廣闊的(de)發(fa)展前景。