金屬(shu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)加(jia)工(gong)時(shi),坯(pi)料在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)下從(cong)封閉的擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)通(tong)過(guo)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模的模孔流出(chu)而(er)得(de)到制品,這種壓(ya)(ya)(ya)力(li)加(jia)工(gong)過(guo)程稱為(wei)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過(guo)程可(ke)以(yi)采用兩種方法來(lai)實現:正擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)和反擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi),金屬(shu)坯(pi)料被(bei)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿通(tong)過(guo)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊(dian)推(tui)著(zhu),整個坯(pi)料金屬(shu)向(xiang)緊固在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)前(qian)部的擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模方向(xiang)流動(dong)。反擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi),金屬(shu)坯(pi)料保持不動(dong),而(er)由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)朝著(zhu)金屬(shu)坯(pi)料移動(dong)的結果產生金屬(shu)流動(dong)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)方法及工(gong)模具配置如圖0-1所示。
采用這兩種方(fang)法(fa)擠(ji)壓(ya)時,擠(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)橫截(jie)面的(de)(de)(de)形狀(zhuang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)決(jue)定于金屬流動(dong)所通過(guo)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)模(mo)(mo)(mo)孔的(de)(de)(de)形狀(zhuang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)。因此,為(wei)了得到實心截(jie)面的(de)(de)(de)制(zhi)品(pin),擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)孔要給(gei)予(yu)相應的(de)(de)(de)形狀(zhuang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)。為(wei)了得到空(kong)心的(de)(de)(de)制(zhi)品(pin)(管子和空(kong)心異型材),在擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)孔內必(bi)須插(cha)入芯棒。芯棒與(yu)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)之間(jian)形成(cheng)環狀(zhuang)間(jian)隙(xi),此間(jian)隙(xi)的(de)(de)(de)形狀(zhuang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)決(jue)定著擠(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)形狀(zhuang)與(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)。
在擠(ji)壓(ya)空(kong)心(xin)制品(pin)時,利用兩種方法來形(xing)成(cheng)環形(xing)間(jian)隙(xi)。其(qi)一(yi)(yi),采用較(jiao)長的(de)(de)芯棒狀(zhuang)與(yu)尺寸。此時,芯棒不僅穿(chuan)過擠(ji)壓(ya)模,而且(qie)穿(chuan)過整個(ge)金屬坯料(liao)(liao);其(qi)二(er),環狀(zhuang)間(jian)隙(xi)的(de)(de)形(xing)成(cheng)借助于較(jiao)短的(de)(de)芯棒來達到,短芯棒被直接(jie)緊固在擠(ji)壓(ya)模專門(men)的(de)(de)橋架(舌形(xing)梁)上,或(huo)者與(yu)擠(ji)壓(ya)模做成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)整體。對于鋼等高變形(xing)抗力的(de)(de)材料(liao)(liao),擠(ji)壓(ya)其(qi)空(kong)心(xin)制品(pin)(鋼管及空(kong)心(xin)型材)時,只(zhi)能(neng)(neng)采用較(jiao)長的(de)(de)芯棒形(xing)成(cheng)環形(xing)間(jian)的(de)(de)方法進(jin)行(xing)擠(ji)壓(ya)。此時,根據被加工材料(liao)(liao)的(de)(de)性能(neng)(neng),金屬坯料(liao)(liao)的(de)(de)中(zhong)心(xin)孔可(ke)以(yi)通過在立式穿(chuan)孔機(ji)上直接(jie)穿(chuan)孔得到,也可(ke)以(yi)通過機(ji)械加工預鉆孔后在擴(kuo)(kuo)孔機(ji)上進(jin)行(xing)擴(kuo)(kuo)孔后得到。
采(cai)用(yong)短芯棒(bang)來形(xing)成(cheng)環(huan)狀間隙的(de)(de)(de)方法(fa)進行空(kong)心制品的(de)(de)(de)擠壓,當(dang)坯料推(tui)入擠壓模時,金(jin)(jin)屬(shu)流入夾(jia)持芯棒(bang)的(de)(de)(de)橋(qiao)架(jia)孔中,在(zai)橋(qiao)架(jia)下面(mian)包圍(wei)著芯棒(bang),且熔焊(han)成(cheng)管(guan)子(zi)。利用(yong)這種(zhong)擠壓方法(fa),得到優質管(guan)子(zi)的(de)(de)(de)必要條件是確保(bao)變形(xing)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)熔焊(han)條件,并且不(bu)能采(cai)用(yong)潤(run)滑劑。因此,這種(zhong)擠壓方法(fa)只適(shi)用(yong)于(yu)擠壓溫度與變形(xing)抗力比較低的(de)(de)(de)材料,如鋁合金(jin)(jin)。
有色金屬管材(cai)的(de)擠(ji)壓(ya)一般都采(cai)用帶有內置式(shi)穿(chuan)孔(kong)系統的(de)擠(ji)壓(ya)機(ji),實心坯料(liao)的(de)穿(chuan)孔(kong)和擠(ji)壓(ya)在同(tong)一臺擠(ji)壓(ya)機(ji)上完成(cheng),不(bu)(bu)設置專用的(de)立(li)式(shi)穿(chuan)孔(kong)機(ji)。由于(yu)擠(ji)壓(ya)過程所(suo)具有的(de)金屬流動的(de)特性,采(cai)用擠(ji)壓(ya)方法可以(yi)制(zhi)造用其(qi)他壓(ya)力加(jia)工方法(如軋制(zhi)方法)所(suo)不(bu)(bu)能制(zhi)造的(de)、形狀(zhuang)非(fei)常(chang)復雜的(de)制(zhi)品(pin)(圖0-2)。
擠(ji)(ji)壓(ya)過程還具有很(hen)大的(de)(de)(de)靈活性。在現(xian)有的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)裝(zhuang)備上,只需要(yao)更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)具的(de)(de)(de)個別零件(jian)(如擠(ji)(ji)壓(ya)棒(bang)材時(shi)(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo);擠(ji)(ji)壓(ya)管材時(shi)(shi),更(geng)換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)和擠(ji)(ji)壓(ya)芯棒(bang)),其產品就可以(yi)從一種(zhong)制(zhi)(zhi)品轉換(huan)為另(ling)一種(zhong)制(zhi)(zhi)品,且(qie)更(geng)換(huan)工模(mo)具非常(chang)簡單和迅速,只需要(yao)幾分(fen)鐘就可以(yi)完(wan)成。根據德(de)國施維爾特(te)鋼廠的(de)(de)(de)經驗,在8小(xiao)時(shi)(shi)工作制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)一個班內,擠(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)不同斷面的(de)(de)(de)產品很(hen)容易實現(xian)。
同時,一般(ban)當(dang)擠壓(ya)機的(de)(de)噸(dun)位確定之后(hou),擠壓(ya)筒(tong)的(de)(de)規格(ge)可選擇3~6個系列,相應的(de)(de)擠壓(ya)坯料和工模具的(de)(de)規格(ge)也(ye)就(jiu)在3-6個系列范圍內(nei)與工模具的(de)(de)準備比較簡單(dan)。
因(yin)此,擠壓法對(dui)于(yu)小批量制品的(de)生(sheng)產(chan)是經濟而合(he)理的(de),甚至當制品的(de)形狀能(neng)夠用其(qi)他的(de)壓力加工方法生(sheng)產(chan)時(shi)也是如此。
擠(ji)壓(ya)(ya)過程所特有(you)的(de)(de)(de)應力(li)狀(zhuang)態為各向不均勻(yun)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)縮。由(you)于工(gong)(gong)模(mo)具(ju)形狀(zhuang)、摩(mo)擦力(li)的(de)(de)(de)影響與變形金屬性(xing)能的(de)(de)(de)不均勻(yun)性(xing),導致(zhi)在坯(pi)料(liao)金屬內除了壓(ya)(ya)應力(li)以外,還會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)附加的(de)(de)(de)剪應力(li)。但是研究與生(sheng)產(chan)(chan)經驗表(biao)明,在采取降低(di)摩(mo)擦力(li)與材(cai)料(liao)性(xing)能不均勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)措施(shi)以及選擇(ze)形狀(zhuang)合適的(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)后,可(ke)使擠(ji)壓(ya)(ya)具(ju)有(you)比其他壓(ya)(ya)力(li)加工(gong)(gong)方(fang)法(如(ru)自(zi)由(you)鍛或軋制(zhi)(zhi))更為有(you)利(li)的(de)(de)(de)塑性(xing)變形條件,從而提(ti)高了材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)變形能力(li),使擠(ji)壓(ya)(ya)法可(ke)以實現任何低(di)塑性(xing)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)加工(gong)(gong)。并且(qie)擠(ji)壓(ya)(ya)加工(gong)(gong)后的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)品內部組織致(zhi)密、性(xing)能均勻(yun)。
生(sheng)產經驗還證明,擠壓(ya)制品(pin)(pin)的(de)表面質量與尺寸(cun)精(jing)度(du)并不(bu)比熱軋制品(pin)(pin)低,有時還要(yao)高(gao)一(yi)(yi)些(表0-1)。德國工廠的(de)試驗表明,在同(tong)樣的(de)條件(jian)下(xia)所生(sheng)產的(de)擠壓(ya)產品(pin)(pin)的(de)機械性能,完全(quan)在DN標準所規定的(de)范圍之(zhi)內,并且(qie)稍優于(yu)軋制產品(pin)(pin)。擠壓(ya)所得到的(de)在制品(pin)(pin)長度(du)方向上較高(gao)的(de)抗拉強度(du)可(ke)能是擠壓(ya)產品(pin)(pin)一(yi)(yi)個很大的(de)優點。
石(shi)油化學工業的(de)迅速(su)發展和新建熱電站用材料的(de)升級(ji)換代,需(xu)要更大(da)量地使用各種高性能的(de)耐蝕(shi)鋼管、不銹鋼管和耐熱鋼管,以及(ji)相當大一部分輕型的(de)經濟斷(duan)面異(yi)型材。這些材料用(yong)軋制的(de)方法是很難生產(chan)的(de),而這一領域的(de)產(chan)品只能用(yong)擠壓(ya)法來(lai)生產(chan)。因(yin)此,擠壓(ya)工藝技(ji)術在我國有(you)著廣(guang)闊的(de)發展前景。