金(jin)(jin)(jin)屬(shu)壓(ya)力加工時,坯(pi)料(liao)(liao)在高(gao)壓(ya)下從(cong)封閉的(de)擠壓(ya)筒內(nei)通(tong)過(guo)擠壓(ya)模(mo)的(de)模(mo)孔流出而得到制品,這種壓(ya)力加工過(guo)程(cheng)稱為(wei)擠壓(ya)擠壓(ya)過(guo)程(cheng)可以采用(yong)兩(liang)種方法來實現(xian):正擠壓(ya)和(he)反(fan)擠壓(ya)。正擠壓(ya)時,金(jin)(jin)(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)被擠壓(ya)桿通(tong)過(guo)擠壓(ya)墊(dian)推著,整個坯(pi)料(liao)(liao)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)向緊固在擠壓(ya)筒前(qian)部的(de)擠壓(ya)模(mo)方向流動。反(fan)擠壓(ya)時,金(jin)(jin)(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)保持不動,而由(you)于擠壓(ya)模(mo)在擠壓(ya)筒內(nei)朝著金(jin)(jin)(jin)屬(shu)坯(pi)料(liao)(liao)移動的(de)結果產生金(jin)(jin)(jin)屬(shu)流動。擠壓(ya)方法及(ji)工模(mo)具配置如圖0-1所示。
采用這兩種方法擠(ji)(ji)壓(ya)時,擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)(pin)橫截面的(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)決(jue)定于金屬流動所通過的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)模(mo)孔的(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)。因此,為了得到實(shi)心截面的(de)制(zhi)品(pin)(pin),擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)模(mo)孔要給予相(xiang)應的(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)。為了得到空(kong)心的(de)制(zhi)品(pin)(pin)(管子和空(kong)心異(yi)型(xing)材),在(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)模(mo)孔內(nei)必須插入芯(xin)棒。芯(xin)棒與(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)之間形(xing)(xing)(xing)成環狀(zhuang)間隙(xi),此間隙(xi)的(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)決(jue)定著擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)(pin)的(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)(yu)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)。
在擠(ji)(ji)(ji)壓空心制(zhi)品(pin)時(shi),利用(yong)兩種(zhong)方法(fa)來(lai)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)環(huan)(huan)(huan)形(xing)(xing)間隙。其(qi)一,采用(yong)較(jiao)(jiao)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)芯棒(bang)(bang)(bang)狀與(yu)尺寸。此時(shi),芯棒(bang)(bang)(bang)不僅穿過擠(ji)(ji)(ji)壓模,而且穿過整(zheng)(zheng)個(ge)(ge)金(jin)屬坯料(liao);其(qi)二,環(huan)(huan)(huan)狀間隙的(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)借(jie)助于(yu)較(jiao)(jiao)短的(de)(de)(de)芯棒(bang)(bang)(bang)來(lai)達(da)到,短芯棒(bang)(bang)(bang)被直接緊固在擠(ji)(ji)(ji)壓模專門(men)的(de)(de)(de)橋架(舌形(xing)(xing)梁(liang))上,或者與(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓模做成(cheng)(cheng)一個(ge)(ge)整(zheng)(zheng)體。對(dui)于(yu)鋼等高變(bian)形(xing)(xing)抗力的(de)(de)(de)材料(liao),擠(ji)(ji)(ji)壓其(qi)空心制(zhi)品(pin)(鋼管(guan)及空心型材)時(shi),只能(neng)采用(yong)較(jiao)(jiao)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)芯棒(bang)(bang)(bang)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)環(huan)(huan)(huan)形(xing)(xing)間的(de)(de)(de)方法(fa)進行擠(ji)(ji)(ji)壓。此時(shi),根據被加工(gong)材料(liao)的(de)(de)(de)性能(neng),金(jin)屬坯料(liao)的(de)(de)(de)中心孔(kong)可(ke)以通過在立式穿孔(kong)機上直接穿孔(kong)得(de)到,也(ye)可(ke)以通過機械加工(gong)預(yu)鉆孔(kong)后在擴孔(kong)機上進行擴孔(kong)后得(de)到。
采(cai)用(yong)短芯棒來形成(cheng)環狀間隙的(de)方法進(jin)行(xing)空心制品的(de)擠(ji)壓(ya),當(dang)坯料推入(ru)擠(ji)壓(ya)模時,金(jin)屬(shu)流入(ru)夾持芯棒的(de)橋(qiao)架孔中(zhong),在橋(qiao)架下面包圍著芯棒,且熔(rong)焊成(cheng)管(guan)子。利用(yong)這種擠(ji)壓(ya)方法,得到優質管(guan)子的(de)必要條件(jian)是確(que)保變(bian)形金(jin)屬(shu)的(de)熔(rong)焊條件(jian),并且不(bu)能采(cai)用(yong)潤滑劑(ji)。因此,這種擠(ji)壓(ya)方法只適用(yong)于擠(ji)壓(ya)溫度與變(bian)形抗力比(bi)較(jiao)低的(de)材料,如鋁(lv)合(he)金(jin)。
有色金屬(shu)管材的(de)擠壓(ya)(ya)一般都采用(yong)帶有內置式(shi)穿孔系(xi)統的(de)擠壓(ya)(ya)機,實心(xin)坯(pi)料的(de)穿孔和擠壓(ya)(ya)在同(tong)一臺擠壓(ya)(ya)機上(shang)完成,不設(she)置專用(yong)的(de)立式(shi)穿孔機。由于擠壓(ya)(ya)過程(cheng)所(suo)(suo)具(ju)有的(de)金屬(shu)流動的(de)特性,采用(yong)擠壓(ya)(ya)方法可以制造用(yong)其他壓(ya)(ya)力加工方法(如軋制方法)所(suo)(suo)不能制造的(de)、形(xing)狀非常復(fu)雜的(de)制品(圖0-2)。
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程還具(ju)有很大的(de)(de)靈活(huo)性。在現有的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)裝備上,只需要更換擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)具(ju)的(de)(de)個別零件(如擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)棒材(cai)(cai)時(shi),更換擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)管材(cai)(cai)時(shi),更換擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)和(he)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)芯棒),其產品就可以從一種制(zhi)(zhi)品轉換為(wei)另一種制(zhi)(zhi)品,且(qie)更換工模(mo)具(ju)非(fei)常簡單和(he)迅速,只需要幾(ji)分鐘(zhong)就可以完成。根(gen)據德國(guo)施(shi)維爾特(te)鋼廠(chang)的(de)(de)經驗(yan),在8小(xiao)時(shi)工作制(zhi)(zhi)的(de)(de)一個班內,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)15~20種不同斷(duan)面(mian)的(de)(de)產品很容(rong)易實現。
同時,一般當擠(ji)(ji)壓(ya)機的(de)噸位(wei)確定之后,擠(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)規(gui)(gui)格可選擇3~6個系(xi)(xi)列,相應的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)坯料和工(gong)模具(ju)的(de)規(gui)(gui)格也就在3-6個系(xi)(xi)列范(fan)圍內與工(gong)模具(ju)的(de)準(zhun)備比較簡單。
因此,擠壓法對于小(xiao)批(pi)量制品的(de)生(sheng)產是(shi)經濟而合理的(de),甚至當制品的(de)形狀能夠用其他的(de)壓力加工方(fang)法生(sheng)產時也是(shi)如此。
擠壓(ya)(ya)過(guo)程所特有(you)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)狀(zhuang)態(tai)為各向不(bu)均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)縮。由于(yu)工(gong)(gong)模(mo)(mo)具(ju)形(xing)狀(zhuang)、摩擦力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)影響與(yu)變(bian)(bian)形(xing)金屬性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)不(bu)均勻(yun)(yun)性(xing)(xing),導致(zhi)在(zai)(zai)坯(pi)料金屬內(nei)除(chu)了(le)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)以外,還會產(chan)生(sheng)附加的(de)(de)(de)(de)剪應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。但(dan)是研(yan)究(jiu)與(yu)生(sheng)產(chan)經(jing)驗表明(ming),在(zai)(zai)采取降(jiang)低(di)摩擦力(li)(li)與(yu)材料性(xing)(xing)能(neng)不(bu)均勻(yun)(yun)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)措(cuo)施以及選擇形(xing)狀(zhuang)合適的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)(mo)具(ju)后,可使擠壓(ya)(ya)具(ju)有(you)比其他壓(ya)(ya)力(li)(li)加工(gong)(gong)方法(fa)(如自由鍛(duan)或軋(ya)制(zhi))更(geng)為有(you)利的(de)(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)條件,從(cong)而提高了(le)材料的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)能(neng)力(li)(li),使擠壓(ya)(ya)法(fa)可以實(shi)現任何低(di)塑性(xing)(xing)材料的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)加工(gong)(gong)。并且擠壓(ya)(ya)加工(gong)(gong)后的(de)(de)(de)(de)制(zhi)品內(nei)部組(zu)織(zhi)致(zhi)密、性(xing)(xing)能(neng)均勻(yun)(yun)。
生產(chan)經驗還證明,擠壓制品的(de)表面質量與尺寸精度并不比(bi)熱軋制品低,有時(shi)還要高一(yi)些(表0-1)。德國工廠(chang)的(de)試驗表明,在同樣的(de)條件下所(suo)生產(chan)的(de)擠壓產(chan)品的(de)機械(xie)性能,完全在DN標(biao)準所(suo)規定(ding)的(de)范圍之內(nei),并且(qie)稍優于(yu)軋制產(chan)品。擠壓所(suo)得到的(de)在制品長度方向上較(jiao)高的(de)抗拉(la)強度可能是擠壓產(chan)品一(yi)個很大(da)的(de)優點。
石(shi)油化學工(gong)業(ye)的迅速發展(zhan)和(he)新(xin)建熱電(dian)站(zhan)用(yong)材料的升(sheng)級換代,需要更大量(liang)地使(shi)用(yong)各種高性能(neng)的耐(nai)蝕鋼管、不(bu)銹鋼管(guan)和耐熱鋼(gang)管,以(yi)及相(xiang)當大一部分(fen)輕型的(de)經濟(ji)斷(duan)面異型材。這些(xie)材料用軋(ya)制的(de)方法(fa)是很難生(sheng)產(chan)(chan)的(de),而(er)這一領(ling)域的(de)產(chan)(chan)品只(zhi)能用擠壓(ya)法(fa)來生(sheng)產(chan)(chan)。因此,擠壓(ya)工藝(yi)技術在我國(guo)有著廣闊的(de)發展前景。