金(jin)屬(shu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力加工(gong)時,坯(pi)料(liao)在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)下從封(feng)閉的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內通(tong)過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)的模(mo)(mo)孔流出而得(de)到制品(pin),這種壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力加工(gong)過程(cheng)(cheng)稱為擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)過程(cheng)(cheng)可以(yi)采用兩種方法來實現:正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)和反擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)被(bei)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿通(tong)過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊推著,整個坯(pi)料(liao)金(jin)屬(shu)向(xiang)緊固在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)前部(bu)的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)方向(xiang)流動(dong)。反擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時,金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)保持不動(dong),而由于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)內朝(chao)著金(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)移動(dong)的結果產生(sheng)金(jin)屬(shu)流動(dong)。擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)方法及(ji)工(gong)模(mo)(mo)具配置如圖0-1所(suo)示。
采用這兩種方法擠壓(ya)時(shi),擠壓(ya)制(zhi)品(pin)橫截(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)尺(chi)寸決定于金屬流(liu)動(dong)所通(tong)過的(de)(de)擠壓(ya)模模孔(kong)的(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)尺(chi)寸。因此,為(wei)了(le)得(de)(de)到實心(xin)截(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)制(zhi)品(pin),擠壓(ya)模的(de)(de)模孔(kong)要給予相應(ying)的(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)尺(chi)寸。為(wei)了(le)得(de)(de)到空心(xin)的(de)(de)制(zhi)品(pin)(管子和空心(xin)異型材),在(zai)擠壓(ya)模的(de)(de)模孔(kong)內必(bi)須(xu)插入芯棒(bang)。芯棒(bang)與(yu)擠壓(ya)模之間形(xing)(xing)成環(huan)狀間隙,此間隙的(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)尺(chi)寸決定著擠壓(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)形(xing)(xing)狀與(yu)尺(chi)寸。
在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)空心(xin)制(zhi)品時,利(li)用(yong)兩種方法(fa)來形成(cheng)環形間隙。其一(yi),采用(yong)較長(chang)的芯(xin)棒狀與(yu)尺寸。此時,芯(xin)棒不僅穿過擠壓(ya)(ya)模,而且穿過整個金屬坯(pi)料;其二,環狀間隙的形成(cheng)借助于(yu)較短(duan)的芯(xin)棒來達到(dao),短(duan)芯(xin)棒被(bei)直接緊(jin)固在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)模專門的橋架(舌形梁)上,或者與(yu)擠壓(ya)(ya)模做成(cheng)一(yi)個整體。對于(yu)鋼(gang)等高變形抗力的材料,擠壓(ya)(ya)其空心(xin)制(zhi)品(鋼(gang)管及空心(xin)型(xing)材)時,只能采用(yong)較長(chang)的芯(xin)棒形成(cheng)環形間的方法(fa)進行(xing)擠壓(ya)(ya)。此時,根(gen)據被(bei)加工(gong)材料的性能,金屬坯(pi)料的中心(xin)孔(kong)可以通過在(zai)(zai)立式穿孔(kong)機(ji)上直接穿孔(kong)得(de)到(dao),也可以通過機(ji)械(xie)加工(gong)預鉆孔(kong)后在(zai)(zai)擴孔(kong)機(ji)上進行(xing)擴孔(kong)后得(de)到(dao)。
采用(yong)(yong)(yong)短芯(xin)棒(bang)來形(xing)成(cheng)環(huan)狀間(jian)隙的方(fang)法進行空心(xin)制品(pin)的擠(ji)壓,當(dang)坯料(liao)推入(ru)擠(ji)壓模(mo)時,金屬流(liu)入(ru)夾(jia)持芯(xin)棒(bang)的橋架孔中,在橋架下面包圍著(zhu)芯(xin)棒(bang),且熔焊成(cheng)管子。利用(yong)(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)擠(ji)壓方(fang)法,得到優質管子的必要條件是(shi)確保變形(xing)金屬的熔焊條件,并且不能采用(yong)(yong)(yong)潤滑劑。因此,這(zhe)種(zhong)擠(ji)壓方(fang)法只適用(yong)(yong)(yong)于擠(ji)壓溫度與變形(xing)抗力比較低的材料(liao),如鋁合金。
有(you)色金屬(shu)管材的擠壓(ya)(ya)一般(ban)都采(cai)用(yong)帶(dai)有(you)內(nei)置式(shi)穿孔系統的擠壓(ya)(ya)機,實心坯料的穿孔和擠壓(ya)(ya)在同(tong)一臺擠壓(ya)(ya)機上完成,不設置專用(yong)的立(li)式(shi)穿孔機。由于擠壓(ya)(ya)過程所具(ju)有(you)的金屬(shu)流動的特性(xing),采(cai)用(yong)擠壓(ya)(ya)方法可以制造(zao)用(yong)其他壓(ya)(ya)力加工方法(如(ru)軋制方法)所不能制造(zao)的、形狀非(fei)常復雜的制品(圖0-2)。
擠(ji)(ji)壓(ya)過程還具有很大(da)的(de)(de)靈活性。在現(xian)有的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)裝備上,只(zhi)需要更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模具的(de)(de)個(ge)別(bie)零件(jian)(如(ru)擠(ji)(ji)壓(ya)棒(bang)材時(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模;擠(ji)(ji)壓(ya)管材時(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模和擠(ji)(ji)壓(ya)芯(xin)棒(bang)),其產品(pin)就可(ke)以(yi)從一種(zhong)制(zhi)品(pin)轉換(huan)為另一種(zhong)制(zhi)品(pin),且更(geng)換(huan)工模具非常(chang)簡單和迅速,只(zhi)需要幾分鐘就可(ke)以(yi)完成(cheng)。根據(ju)德國施(shi)維爾(er)特鋼廠的(de)(de)經驗,在8小時(shi)工作制(zhi)的(de)(de)一個(ge)班內,擠(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)不同斷面的(de)(de)產品(pin)很容易實現(xian)。
同時,一般當擠(ji)(ji)壓機的(de)(de)(de)噸位確定之后,擠(ji)(ji)壓筒的(de)(de)(de)規(gui)格(ge)可選擇3~6個(ge)系(xi)列,相應的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓坯料(liao)和工模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)規(gui)格(ge)也就在3-6個(ge)系(xi)列范圍(wei)內與工模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)準備比較(jiao)簡單。
因此,擠(ji)壓法(fa)(fa)對(dui)于小批量制品的(de)生(sheng)產是經(jing)濟而合理的(de),甚至當(dang)制品的(de)形狀能夠用其他的(de)壓力加工方法(fa)(fa)生(sheng)產時(shi)也(ye)是如此。
擠(ji)壓(ya)過程所特有(you)的(de)(de)應力狀(zhuang)態為各向不均勻(yun)的(de)(de)壓(ya)縮。由(you)于工(gong)(gong)模具(ju)形(xing)(xing)狀(zhuang)、摩擦力的(de)(de)影響與變(bian)形(xing)(xing)金屬(shu)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)不均勻(yun)性(xing)(xing),導致(zhi)在坯料(liao)(liao)金屬(shu)內除了(le)壓(ya)應力以外,還會(hui)產(chan)生(sheng)附加的(de)(de)剪應力。但(dan)是研究與生(sheng)產(chan)經驗表明,在采取降(jiang)低摩擦力與材(cai)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能(neng)不均勻(yun)性(xing)(xing)的(de)(de)措(cuo)施以及選擇形(xing)(xing)狀(zhuang)合適的(de)(de)工(gong)(gong)模具(ju)后(hou),可使(shi)擠(ji)壓(ya)具(ju)有(you)比其他壓(ya)力加工(gong)(gong)方(fang)法(如(ru)自(zi)由(you)鍛或(huo)軋制)更為有(you)利的(de)(de)塑性(xing)(xing)變(bian)形(xing)(xing)條件(jian),從而提高了(le)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)能(neng)力,使(shi)擠(ji)壓(ya)法可以實現任何低塑性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)壓(ya)力加工(gong)(gong)。并且擠(ji)壓(ya)加工(gong)(gong)后(hou)的(de)(de)制品內部組織致(zhi)密、性(xing)(xing)能(neng)均勻(yun)。
生(sheng)產(chan)(chan)經驗(yan)還(huan)證(zheng)明(ming),擠(ji)(ji)壓(ya)制品(pin)(pin)的(de)表面質量與尺寸精度并不比熱軋制品(pin)(pin)低,有時還(huan)要高一些(表0-1)。德國工廠的(de)試(shi)驗(yan)表明(ming),在同(tong)樣的(de)條件下(xia)所生(sheng)產(chan)(chan)的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)產(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)機械性能,完(wan)全在DN標(biao)準所規定的(de)范(fan)圍之內,并且稍優于軋制產(chan)(chan)品(pin)(pin)。擠(ji)(ji)壓(ya)所得到的(de)在制品(pin)(pin)長度方向上較高的(de)抗拉強(qiang)度可能是擠(ji)(ji)壓(ya)產(chan)(chan)品(pin)(pin)一個很大的(de)優點(dian)。
石油(you)化學工業的迅速發(fa)展(zhan)和新(xin)建(jian)熱電站用(yong)材料的升(sheng)級換(huan)代,需要(yao)更大量地(di)使用(yong)各種高(gao)性能的耐(nai)蝕(shi)鋼管、不銹鋼管和耐(nai)熱鋼(gang)管,以及相當(dang)大一部分輕型的(de)(de)經濟斷面異型材(cai)(cai)。這些材(cai)(cai)料用軋制的(de)(de)方法(fa)是很難(nan)生產(chan)(chan)(chan)的(de)(de),而這一領域的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品只(zhi)能用擠壓(ya)法(fa)來生產(chan)(chan)(chan)。因(yin)此,擠壓(ya)工藝(yi)技術(shu)在我國(guo)有著(zhu)廣闊的(de)(de)發展前景。