鋼鐵材料的擠壓與鋁、銅等有色金屬一樣,按擠壓方法分為正擠壓、反擠壓、復合擠壓等;按擠壓溫度分為冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓等幾類。
一、冷擠壓
從金屬學(xue)的(de)(de)(de)概念出發,冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)應定義為溫(wen)度(du)低(di)于(yu)回復(fu)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya),而對于(yu)鋁、銅、鈦等大(da)多數(shu)有色金屬以及鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)(liao),通常所說(shuo)的(de)(de)(de)冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)般(ban)是指在室(shi)溫(wen)下的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)主要(yao)用于(yu)零(ling)件的(de)(de)(de)直(zhi)接成(cheng)型(xing)或(huo)近凈(jing)形(xing)成(cheng)型(xing),具有節約原材料(liao)(liao)、制品尺寸(cun)精(jing)度(du)高(gao)、表面質量好(hao)、強度(du)高(gao)、生產率高(gao)等優點(dian)。適(shi)合于(yu)冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)應具有較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)、較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)加工(gong)硬化(hua)能(neng)(neng)力(li),例如中低(di)碳鋼(gang)、低(di)合金鋼(gang)等。鎳含量比較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)鋼(gang)一(yi)般(ban)不采用冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)進(jin)行成(cheng)型(xing)。冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)坯料(liao)(liao)的(de)(de)(de)形(xing)狀與(yu)尺寸(cun)主要(yao)根據成(cheng)型(xing)件的(de)(de)(de)形(xing)狀與(yu)尺寸(cun)、擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)成(cheng)型(xing)工(gong)藝(yi)來確(que)定。確(que)定坯料(liao)(liao)形(xing)狀的(de)(de)(de)主要(yao)原則為:形(xing)狀盡可能(neng)(neng)簡(jian)單,所需成(cheng)型(xing)工(gong)序(xu)盡可能(neng)(neng)少,有利(li)于(yu)獲得均(jun)勻的(de)(de)(de)金屬流(liu)動和(he)均(jun)勻性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)制品。冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)前的(de)(de)(de)坯料(liao)(liao)一(yi)般(ban)需要(yao)經(jing)過退火處理和(he)潤滑(hua)處理。冷(leng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)程(cheng)度(du)遠遠低(di)于(yu)相應的(de)(de)(de)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)形(xing)程(cheng)度(du)。
二、溫(wen)擠壓
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低于(yu)(yu)(yu)再結晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)而高(gao)于(yu)(yu)(yu)回(hui)復(fu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)時的擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)稱為溫(wen)(wen)(wen)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)。在溫(wen)(wen)(wen)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程中,被(bei)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)金屬的變(bian)形(xing)(xing)抗力(li)低,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)能耗下(xia)降(jiang);模具磨損減輕、壽(shou)命提高(gao);道次(ci)變(bian)形(xing)(xing)量大,可(ke)以減少成型(xing)工序(xu);金屬可(ke)成型(xing)性(xing)提高(gao),有利(li)于(yu)(yu)(yu)成型(xing)形(xing)(xing)狀(zhuang)較為復(fu)雜的制品(pin);可(ke)用于(yu)(yu)(yu)冷擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難加工材料的零部件成型(xing)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)于(yu)(yu)(yu)溫(wen)(wen)(wen)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)來說十分重要,選擇擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du),主要應綜合考慮產(chan)品(pin)的性(xing)能、形(xing)(xing)狀(zhuang)與尺寸精度(du)(du)、表面(mian)質量、工模具強度(du)(du)、設(she)備能力(li)等因素。表1-1為各種材料的溫(wen)(wen)(wen)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍。
潤(run)滑(hua)是溫擠(ji)壓的重(zhong)要(yao)(yao)工藝(yi)環節(jie),對制品(pin)的表面質(zhi)量、尺寸(cun)精度、擠(ji)壓能耗、模具(ju)壽命(ming)均(jun)有重(zhong)要(yao)(yao)影響,潤(run)滑(hua)劑(ji)的好(hao)壞甚至直接影響成型加工的可行(xing)性(xing)。對溫擠(ji)壓用潤(run)滑(hua)劑(ji)的主要(yao)(yao)要(yao)(yao)求如(ru)下:
(1) 耐高壓,可(ke)以承受2000MPa以上的(de)壓力作用。
(2) 在擠壓溫度范圍內具有足夠的(de)黏性和(he)較強(qiang)的(de)表面吸附能力(li)、較好的(de)流動性能。
(3) 盡可能(neng)低的摩(mo)擦(ca)系數。
(4) 良好的高溫穩定(ding)性,要求(qiu)在800℃以下(xia)的溫度范(fan)圍內(nei)不產生化學反應。
(5) 良好的抗金屬質點黏附性能。
三、熱擠(ji)壓
熱擠壓是在再結晶溫(wen)度以上的(de)(de)溫(wen)度條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)擠壓。鋼鐵(tie)材料(liao)熱擠壓成型技術取(qu)得(de)飛(fei)躍發(fa)展是在1941年(nian)法國的(de)(de)J.Sejournet 發(fa)明了玻璃潤滑劑擠壓法之(zhi)后(hou)。鋼鐵(tie)材料(liao)熱擠壓時,在擠壓溫(wen)度、擠壓壓力、擠壓速度、潤滑條(tiao)件(jian)與方式等方面,與鋁及鋁合(he)金、銅及銅合(he)金等有色(se)金屬的(de)(de)熱擠壓相比(bi),具(ju)有如下(xia)特點:
(1) 擠(ji)壓溫度高(gao),通常(chang)在1000~1250℃。
(2) 擠壓(ya)壓(ya)力(li)高,工(gong)模(mo)具工(gong)作(zuo)條件惡(e)劣(lie)。
(3) 為了防止(zhi)擠壓(ya)過程中工模具過度升(sheng)溫而影(ying)響其(qi)強度,通常選用快速擠壓(ya)。
(4) 為了確保高(gao)溫(wen)潤滑性能(neng),一(yi)般(ban)采用玻璃(li)潤滑劑熱擠壓(ya),擠壓(ya)完(wan)成后(hou)需(xu)對制品進行脫出玻璃(li)處理。
(5) 良好的玻(bo)璃(li)潤滑劑可以使金屬流動(dong)均勻性大為改善(shan)。
鋼(gang)鐵材料(liao)熱擠(ji)壓中,擠(ji)壓模(mo)、芯桿(gan)、擠(ji)壓筒(tong)、擠(ji)壓墊片等工模(mo)具(ju)的工作條件十分惡劣(lie)。用作工模(mo)具(ju)的材料(liao),既要(yao)(yao)求具(ju)有(you)(you)高強度(du),又要(yao)(yao)求具(ju)有(you)(you)優良的耐(nai)高溫、耐(nai)磨損性能(neng)。實際生產中所用的工模(mo)具(ju)材料(liao)主要(yao)(yao)有(you)(you)H13(美國)、SKD61、SKD62、SKD6(日本)、2Cr2W8V(中國)。由(you)于(yu)以(yi)上(shang)特點,鋼(gang)鐵材料(liao)的熱擠(ji)壓生產成本要(yao)(yao)比鋁合金(jin)及銅合金(jin)的高得多。