金(jin)(jin)屬(shu)(shu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)加工(gong)時(shi),坯(pi)料在高壓(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)從封閉的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內通(tong)過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)的模(mo)(mo)(mo)孔流出(chu)而得到(dao)制品,這種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)加工(gong)過程稱為擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)過程可以采用兩種(zhong)方(fang)法來實現:正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)和反(fan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。正擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)(jin)屬(shu)(shu)坯(pi)料被擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿通(tong)過擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊推著,整(zheng)個(ge)坯(pi)料金(jin)(jin)屬(shu)(shu)向(xiang)(xiang)緊(jin)固在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒前部(bu)的擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)方(fang)向(xiang)(xiang)流動(dong)。反(fan)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi),金(jin)(jin)屬(shu)(shu)坯(pi)料保持不動(dong),而由于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)(mo)在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內朝(chao)著金(jin)(jin)屬(shu)(shu)坯(pi)料移(yi)動(dong)的結果(guo)產生金(jin)(jin)屬(shu)(shu)流動(dong)。擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)方(fang)法及工(gong)模(mo)(mo)(mo)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)品橫截面的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺寸決(jue)定(ding)于金屬(shu)流動所(suo)通過的(de)(de)擠(ji)壓(ya)模(mo)模(mo)孔(kong)(kong)的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺寸。因此,為了(le)得(de)(de)到實(shi)心(xin)截面的(de)(de)制(zhi)品,擠(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)模(mo)孔(kong)(kong)要給予相應(ying)的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺寸。為了(le)得(de)(de)到空心(xin)的(de)(de)制(zhi)品(管子(zi)和空心(xin)異型(xing)材),在(zai)擠(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)模(mo)孔(kong)(kong)內必須插(cha)入芯(xin)棒(bang)。芯(xin)棒(bang)與(yu)擠(ji)壓(ya)模(mo)之(zhi)間形(xing)成環(huan)狀(zhuang)(zhuang)間隙,此間隙的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺寸決(jue)定(ding)著擠(ji)壓(ya)制(zhi)品的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)與(yu)尺寸。
在擠(ji)(ji)壓(ya)空心(xin)制品(pin)時,利(li)用(yong)兩種方法來形成環形間(jian)隙。其一,采用(yong)較長的(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)狀(zhuang)與尺寸。此時,芯(xin)棒(bang)(bang)不僅穿(chuan)過擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo),而且穿(chuan)過整個金(jin)屬坯料;其二,環狀(zhuang)間(jian)隙的(de)(de)形成借助于(yu)較短的(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)來達到(dao),短芯(xin)棒(bang)(bang)被(bei)直接緊固在擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)專門的(de)(de)橋架(jia)(舌形梁)上,或者與擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)做(zuo)成一個整體。對(dui)于(yu)鋼等高變形抗力(li)的(de)(de)材(cai)(cai)料,擠(ji)(ji)壓(ya)其空心(xin)制品(pin)(鋼管及空心(xin)型材(cai)(cai))時,只能采用(yong)較長的(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)形成環形間(jian)的(de)(de)方法進行(xing)(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)。此時,根據被(bei)加工材(cai)(cai)料的(de)(de)性(xing)能,金(jin)屬坯料的(de)(de)中(zhong)心(xin)孔可以(yi)通過在立式穿(chuan)孔機上直接穿(chuan)孔得(de)到(dao),也可以(yi)通過機械(xie)加工預(yu)鉆孔后在擴孔機上進行(xing)(xing)擴孔后得(de)到(dao)。
采(cai)用(yong)短芯棒(bang)來(lai)形成環狀間隙(xi)的(de)方法(fa)進行空(kong)心制品的(de)擠壓,當坯料推入擠壓模時(shi),金屬流入夾(jia)持芯棒(bang)的(de)橋架(jia)孔中,在橋架(jia)下面包圍著芯棒(bang),且熔焊成管子(zi)。利用(yong)這種(zhong)擠壓方法(fa),得(de)到優質管子(zi)的(de)必要(yao)條件(jian)是確保變(bian)形金屬的(de)熔焊條件(jian),并且不能采(cai)用(yong)潤滑劑。因此(ci),這種(zhong)擠壓方法(fa)只適用(yong)于擠壓溫度與(yu)變(bian)形抗力比較(jiao)低的(de)材料,如鋁合金。
有色金屬管材的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)般都采(cai)(cai)用(yong)帶有內置式(shi)穿孔(kong)系統(tong)的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機,實(shi)心坯料的(de)(de)穿孔(kong)和擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)在同(tong)一(yi)臺擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機上(shang)完成,不設置專(zhuan)用(yong)的(de)(de)立式(shi)穿孔(kong)機。由(you)于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)過程所具有的(de)(de)金屬流動(dong)的(de)(de)特性,采(cai)(cai)用(yong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)方(fang)法(fa)可以制(zhi)(zhi)造用(yong)其(qi)他(ta)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力加工方(fang)法(fa)(如(ru)軋制(zhi)(zhi)方(fang)法(fa))所不能制(zhi)(zhi)造的(de)(de)、形(xing)狀非常復雜的(de)(de)制(zhi)(zhi)品(pin)(圖(tu)0-2)。

擠(ji)(ji)壓(ya)過程還具有很大(da)的(de)靈活性(xing)。在現(xian)有的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)裝備上,只需要(yao)更(geng)換擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)具的(de)個別零件(如擠(ji)(ji)壓(ya)棒材時,更(geng)換擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo);擠(ji)(ji)壓(ya)管材時,更(geng)換擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)和擠(ji)(ji)壓(ya)芯棒),其產(chan)(chan)品(pin)(pin)就(jiu)可以從一種(zhong)制(zhi)品(pin)(pin)轉換為(wei)另(ling)一種(zhong)制(zhi)品(pin)(pin),且(qie)更(geng)換工模(mo)具非常簡單和迅速,只需要(yao)幾分(fen)鐘就(jiu)可以完成。根據德國(guo)施維(wei)爾(er)特鋼廠的(de)經驗,在8小時工作制(zhi)的(de)一個班內(nei),擠(ji)(ji)壓(ya)15~20種(zhong)不同斷面的(de)產(chan)(chan)品(pin)(pin)很容(rong)易實現(xian)。
同時,一(yi)般當擠壓機的(de)(de)噸位確定(ding)之后(hou),擠壓筒的(de)(de)規(gui)格可選擇3~6個(ge)系列,相應的(de)(de)擠壓坯料和工(gong)模(mo)具的(de)(de)規(gui)格也(ye)就(jiu)在3-6個(ge)系列范圍內(nei)與工(gong)模(mo)具的(de)(de)準備比較簡單。
因(yin)此,擠(ji)壓法對(dui)于小批量制(zhi)品的(de)(de)生產是(shi)經濟而(er)合(he)理(li)的(de)(de),甚(shen)至當制(zhi)品的(de)(de)形狀能(neng)夠用(yong)其他的(de)(de)壓力加工方(fang)法生產時(shi)也是(shi)如此。
擠(ji)壓(ya)過程所特有(you)的(de)(de)應(ying)力狀(zhuang)態為(wei)各向(xiang)不(bu)(bu)均(jun)(jun)勻的(de)(de)壓(ya)縮。由于工(gong)模(mo)具(ju)形(xing)狀(zhuang)、摩擦(ca)力的(de)(de)影響與(yu)變形(xing)金(jin)屬性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)(jun)勻性(xing)(xing)(xing),導致在(zai)坯料(liao)金(jin)屬內除了(le)壓(ya)應(ying)力以(yi)外,還(huan)會(hui)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)(de)剪應(ying)力。但是研究與(yu)生(sheng)產(chan)經驗表(biao)明,在(zai)采取降(jiang)低(di)摩擦(ca)力與(yu)材(cai)(cai)料(liao)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)(bu)均(jun)(jun)勻性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)措施以(yi)及(ji)選擇(ze)形(xing)狀(zhuang)合適的(de)(de)工(gong)模(mo)具(ju)后(hou)(hou),可(ke)使(shi)擠(ji)壓(ya)具(ju)有(you)比(bi)其他(ta)壓(ya)力加(jia)工(gong)方法(如自由鍛或軋制)更為(wei)有(you)利的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)變形(xing)條(tiao)件,從而提(ti)高了(le)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)變形(xing)能力,使(shi)擠(ji)壓(ya)法可(ke)以(yi)實現(xian)任何低(di)塑性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)壓(ya)力加(jia)工(gong)。并且擠(ji)壓(ya)加(jia)工(gong)后(hou)(hou)的(de)(de)制品(pin)內部(bu)組織(zhi)致密、性(xing)(xing)(xing)能均(jun)(jun)勻。
生(sheng)產經驗還證明,擠(ji)(ji)壓(ya)制(zhi)品(pin)的(de)(de)表面質(zhi)量(liang)與尺寸精(jing)度(du)(du)并(bing)不比熱軋制(zhi)品(pin)低,有時(shi)還要(yao)高(gao)一些(表0-1)。德國工廠(chang)的(de)(de)試驗表明,在(zai)同樣的(de)(de)條件下所(suo)生(sheng)產的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)產品(pin)的(de)(de)機械性能(neng),完全在(zai)DN標準所(suo)規(gui)定的(de)(de)范(fan)圍之內(nei),并(bing)且稍優(you)于軋制(zhi)產品(pin)。擠(ji)(ji)壓(ya)所(suo)得到(dao)的(de)(de)在(zai)制(zhi)品(pin)長(chang)度(du)(du)方向上較(jiao)高(gao)的(de)(de)抗拉強度(du)(du)可能(neng)是擠(ji)(ji)壓(ya)產品(pin)一個很大(da)的(de)(de)優(you)點。

石油化(hua)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,需要更大量地(di)使用各種高(gao)性能的(de)耐蝕(shi)鋼管、不(bu)銹鋼管(guan)和耐熱鋼管,以及相(xiang)當(dang)大一部(bu)分(fen)輕型的經濟斷面異型材。這些(xie)材料用軋制的方法(fa)是很難生(sheng)產(chan)的,而這一領(ling)域的產(chan)品只能用擠(ji)壓法(fa)來(lai)生(sheng)產(chan)。因(yin)此,擠(ji)壓工藝(yi)技術在我國(guo)有著廣闊的發展前(qian)景。

