金屬壓(ya)(ya)(ya)力加工時,坯(pi)(pi)料(liao)在(zai)(zai)(zai)高壓(ya)(ya)(ya)下(xia)從封閉(bi)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內(nei)通過(guo)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模的(de)模孔流(liu)出而得到制品(pin),這種壓(ya)(ya)(ya)力加工過(guo)程(cheng)稱(cheng)為擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過(guo)程(cheng)可以采用(yong)兩(liang)種方(fang)法來實現:正(zheng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)和反擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)。正(zheng)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時,金屬坯(pi)(pi)料(liao)被擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿通過(guo)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊推(tui)著,整個(ge)坯(pi)(pi)料(liao)金屬向緊固(gu)在(zai)(zai)(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒前部的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模方(fang)向流(liu)動。反擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時,金屬坯(pi)(pi)料(liao)保持不動,而由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模在(zai)(zai)(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內(nei)朝著金屬坯(pi)(pi)料(liao)移動的(de)結果產生金屬流(liu)動。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)方(fang)法及(ji)工模具配置如圖0-1所示(shi)。
采用這兩(liang)種(zhong)方(fang)法擠壓(ya)(ya)時,擠壓(ya)(ya)制(zhi)(zhi)品(pin)橫截(jie)面的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)尺(chi)寸決定(ding)于金屬流動(dong)所通過的(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)模模孔(kong)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)尺(chi)寸。因此(ci),為(wei)了得(de)到(dao)實心(xin)截(jie)面的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)品(pin),擠壓(ya)(ya)模的(de)(de)(de)模孔(kong)要給予相應的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)尺(chi)寸。為(wei)了得(de)到(dao)空心(xin)的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)品(pin)(管子和空心(xin)異型材(cai)),在(zai)擠壓(ya)(ya)模的(de)(de)(de)模孔(kong)內(nei)必須插入芯棒。芯棒與(yu)擠壓(ya)(ya)模之間形(xing)(xing)成環狀(zhuang)間隙,此(ci)間隙的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)尺(chi)寸決定(ding)著擠壓(ya)(ya)制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)與(yu)尺(chi)寸。
在擠(ji)壓(ya)空心(xin)制(zhi)品(pin)時(shi),利用兩(liang)種方(fang)(fang)法來形(xing)(xing)(xing)成環形(xing)(xing)(xing)間(jian)隙。其一,采(cai)用較長的(de)芯棒(bang)(bang)狀與(yu)(yu)尺寸。此時(shi),芯棒(bang)(bang)不僅穿(chuan)(chuan)過擠(ji)壓(ya)模,而且(qie)穿(chuan)(chuan)過整(zheng)(zheng)個金屬坯料;其二,環狀間(jian)隙的(de)形(xing)(xing)(xing)成借助(zhu)于較短的(de)芯棒(bang)(bang)來達到(dao),短芯棒(bang)(bang)被直接緊固在擠(ji)壓(ya)模專門(men)的(de)橋架(舌(she)形(xing)(xing)(xing)梁(liang))上(shang),或者與(yu)(yu)擠(ji)壓(ya)模做成一個整(zheng)(zheng)體。對于鋼等高(gao)變形(xing)(xing)(xing)抗力的(de)材料,擠(ji)壓(ya)其空心(xin)制(zhi)品(pin)(鋼管及空心(xin)型材)時(shi),只(zhi)能采(cai)用較長的(de)芯棒(bang)(bang)形(xing)(xing)(xing)成環形(xing)(xing)(xing)間(jian)的(de)方(fang)(fang)法進(jin)行(xing)(xing)擠(ji)壓(ya)。此時(shi),根據被加(jia)工材料的(de)性能,金屬坯料的(de)中(zhong)心(xin)孔(kong)(kong)可(ke)以通過在立式(shi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)上(shang)直接穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)得到(dao),也(ye)可(ke)以通過機(ji)械加(jia)工預(yu)鉆孔(kong)(kong)后在擴孔(kong)(kong)機(ji)上(shang)進(jin)行(xing)(xing)擴孔(kong)(kong)后得到(dao)。
采(cai)用(yong)(yong)短(duan)芯(xin)棒(bang)來形(xing)成(cheng)環(huan)狀(zhuang)間隙的(de)(de)方法(fa)進行空(kong)心制品的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya),當坯料(liao)推(tui)入擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模時(shi),金屬(shu)流(liu)入夾持芯(xin)棒(bang)的(de)(de)橋(qiao)架孔(kong)中,在橋(qiao)架下(xia)面包圍著(zhu)芯(xin)棒(bang),且熔焊成(cheng)管(guan)子。利用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)方法(fa),得到優質管(guan)子的(de)(de)必要條件是(shi)確保變形(xing)金屬(shu)的(de)(de)熔焊條件,并且不(bu)能(neng)采(cai)用(yong)(yong)潤(run)滑劑。因此,這(zhe)種(zhong)(zhong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)方法(fa)只適(shi)用(yong)(yong)于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)溫(wen)度與變形(xing)抗(kang)力比(bi)較低(di)的(de)(de)材(cai)料(liao),如鋁合金。
有色(se)金(jin)屬(shu)管材的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)一(yi)般都采(cai)用(yong)帶有內置(zhi)(zhi)式穿(chuan)孔系統的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,實心坯料的(de)穿(chuan)孔和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)在同一(yi)臺擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機上完成,不設置(zhi)(zhi)專用(yong)的(de)立式穿(chuan)孔機。由于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)過程所(suo)具有的(de)金(jin)屬(shu)流動的(de)特(te)性,采(cai)用(yong)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)方(fang)法可以制(zhi)造(zao)用(yong)其他壓(ya)(ya)(ya)力加工方(fang)法(如軋制(zhi)方(fang)法)所(suo)不能制(zhi)造(zao)的(de)、形狀非常復雜的(de)制(zhi)品(圖0-2)。
擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)過程(cheng)還(huan)具有很(hen)大(da)的(de)靈活性。在現有的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)裝備上(shang),只(zhi)需要(yao)更(geng)換(huan)(huan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)具的(de)個(ge)別零(ling)件(如擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)棒(bang)材時,更(geng)換(huan)(huan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo);擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)管材時,更(geng)換(huan)(huan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模(mo)和擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)芯棒(bang)),其產(chan)品(pin)(pin)就可以從一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)制(zhi)(zhi)品(pin)(pin)轉換(huan)(huan)為(wei)另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)制(zhi)(zhi)品(pin)(pin),且更(geng)換(huan)(huan)工模(mo)具非(fei)常簡單(dan)和迅速,只(zhi)需要(yao)幾分鐘就可以完成。根據德國施維爾特鋼廠的(de)經驗,在8小時工作制(zhi)(zhi)的(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)班內,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)(zhong)不同斷面的(de)產(chan)品(pin)(pin)很(hen)容易實現。
同時,一(yi)般(ban)當擠(ji)壓(ya)機的(de)噸位(wei)確定之后,擠(ji)壓(ya)筒的(de)規(gui)格可選擇3~6個系(xi)列(lie),相應的(de)擠(ji)壓(ya)坯料和工模(mo)(mo)具(ju)的(de)規(gui)格也(ye)就在3-6個系(xi)列(lie)范圍內與工模(mo)(mo)具(ju)的(de)準備(bei)比較簡單(dan)。
因此,擠壓法對于小批量制(zhi)(zhi)品的生產(chan)是(shi)經濟而合理的,甚至當制(zhi)(zhi)品的形狀能夠(gou)用其他的壓力加工方法生產(chan)時也是(shi)如此。
擠壓(ya)(ya)過程所特有(you)的(de)(de)應力(li)狀態為各向(xiang)不(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)壓(ya)(ya)縮。由于工(gong)模具形(xing)狀、摩擦(ca)力(li)的(de)(de)影響與(yu)(yu)變形(xing)金屬性(xing)能(neng)的(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)性(xing),導致在坯料(liao)金屬內除了(le)壓(ya)(ya)應力(li)以(yi)外,還會產生附(fu)加(jia)的(de)(de)剪應力(li)。但是研究與(yu)(yu)生產經(jing)驗(yan)表明(ming),在采(cai)取降低摩擦(ca)力(li)與(yu)(yu)材料(liao)性(xing)能(neng)不(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)措施以(yi)及選擇形(xing)狀合(he)適的(de)(de)工(gong)模具后(hou),可使擠壓(ya)(ya)具有(you)比其他壓(ya)(ya)力(li)加(jia)工(gong)方法(如(ru)自(zi)由鍛或軋制(zhi))更(geng)為有(you)利的(de)(de)塑性(xing)變形(xing)條件,從(cong)而提高了(le)材料(liao)的(de)(de)變形(xing)能(neng)力(li),使擠壓(ya)(ya)法可以(yi)實現任何低塑性(xing)材料(liao)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)加(jia)工(gong)。并且擠壓(ya)(ya)加(jia)工(gong)后(hou)的(de)(de)制(zhi)品內部組織(zhi)致密、性(xing)能(neng)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)。
生產(chan)(chan)經驗還證明,擠壓(ya)制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)質量與(yu)尺寸精度并不比熱(re)軋制(zhi)品(pin)(pin)低,有時還要高(gao)一些(表(biao)0-1)。德國(guo)工廠的(de)(de)(de)試驗表(biao)明,在(zai)同樣的(de)(de)(de)條件下所生產(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠壓(ya)產(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)機械性(xing)能(neng),完全在(zai)DN標準所規定的(de)(de)(de)范(fan)圍之內,并且稍優(you)(you)于軋制(zhi)產(chan)(chan)品(pin)(pin)。擠壓(ya)所得到的(de)(de)(de)在(zai)制(zhi)品(pin)(pin)長度方(fang)向(xiang)上(shang)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)抗(kang)拉(la)強(qiang)度可能(neng)是擠壓(ya)產(chan)(chan)品(pin)(pin)一個很大的(de)(de)(de)優(you)(you)點。
石油(you)化(hua)學工業的迅速發(fa)展和新建熱(re)電站用(yong)材料的升級換代,需(xu)要更大量(liang)地使用(yong)各種高(gao)性(xing)能的耐蝕(shi)鋼管、不銹(xiu)鋼(gang)管和耐熱鋼(gang)管,以(yi)及相當大(da)一(yi)部分(fen)輕(qing)型(xing)的(de)(de)經濟斷面異型(xing)材(cai)。這些材(cai)料用軋制的(de)(de)方(fang)法是很難(nan)生產(chan)的(de)(de),而這一(yi)領域(yu)的(de)(de)產(chan)品只能用擠壓法來生產(chan)。因此,擠壓工藝技術在我國(guo)有著廣闊的(de)(de)發展前景。