林大慶

（鞍山鋼鐵集團公司，遼寧 鞍山 114000）

金屬擠壓加工技術(shù)探討

林大慶

（鞍山鋼鐵集團公司，遼寧 鞍山 114000）

隨著經(jīng)濟發(fā)展的需求，金屬加工制造業(yè)的發(fā)展突飛猛進。作為金屬加工重要途徑之一擠壓是有色金屬、鋼鐵材料，合金材料加工中有著具足輕重的地位，同時擠壓加工也是各種粉末材料、先進材料制備與加工的重要方法。金屬擠壓制品在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。連續(xù)擠壓技術(shù)又對生產(chǎn)提供了新的技術(shù)手段和發(fā)展空間。

金屬；擠壓；輕型材料

1 金屬擠壓過程控制

1.1 壓力機是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點，壓力機可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。通過對金屬坯件施加強大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。機械壓力機工作時由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪 (通常兼作飛輪)，經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。

1.2 擠壓金屬型材產(chǎn)品的流程非常重要，做為企業(yè)金屬材擠壓，對產(chǎn)品的精度要求較高，所以好的制度流程尤為重要。金屬擠壓過程實際是從產(chǎn)品設(shè)計開始的，因為產(chǎn)品的設(shè)計是基于給定的使用要求，使用要求決定了產(chǎn)品的許多最終參數(shù)。如產(chǎn)品的機械加工性能、表面處理性能以及使用環(huán)境要求，這些性能和要求實際就決定了被擠壓金屬種類的選擇。而同一中金屬擠壓出來的金屬型材性能則取決于產(chǎn)品的設(shè)計形狀。而產(chǎn)品的形狀決定了擠壓模具的形狀。設(shè)計的問題一旦解決了，則實際的擠壓過程就是從擠壓用金屬鑄棒開始，金屬鑄棒在擠壓前必須加熱使其軟化，加熱好的金屬鑄棒放入擠壓機的盛錠筒內(nèi)，然后由大功率的油壓缸推動擠壓桿，擠壓桿的前端有擠壓墊，這樣被加熱變軟的金屬在擠壓墊的強大壓力作用下從模具精密成型孔擠出成型。

1.3 根據(jù)圖紙或者樣品了解此產(chǎn)品的規(guī)格尺寸，確定有無擠壓難點，應(yīng)如何控制。經(jīng)雙方確認圖紙就可以安排就行模具制造。金屬型材熱擠壓模具不同于一般的機械零件加工，而是介于機械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計。除了應(yīng)參考機械加工所需遵循的原則以外，尚需考慮熱擠壓條件下的各種工藝因素。模具設(shè)計好以后需要進行加熱，同時金屬棒應(yīng)該加熱到擠壓所需的溫度，然后擠壓試樣。接著，試樣出來的半成品需要由技術(shù)人員對尺寸表面等進行仔細地檢驗，如果不合格，應(yīng)該制定詳細的模具返修方案，待確認后，可再進行模具設(shè)計。最后進行表面處理，如氧化，噴涂，拋光等等，表面處理后在進行成品檢驗，包括尺寸形位公差，表面是否劃傷，硬度檢驗等等。在生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中，按區(qū)域推放，防止磁刮傷和表面的污染。

2 金屬擠壓技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

2.1 近些年來，除了改進和完善正、反向擠壓方法及其工藝之外，出現(xiàn)了許多強化擠壓過程的新工藝和新方法，并獲得了實際應(yīng)用。像舌型模擠壓、平面組合模擠壓、變斷面擠壓、水冷模擠壓、扁擠壓、寬展擠壓、精密氣、水（霧）冷在線淬火擠壓、半固態(tài)擠壓、高速擠壓、冷擠壓、高效反向擠壓、等溫擠壓、特種拉伸-輥矯、形變熱處理等新技術(shù)新工藝，對于擴大鋁型材的品種，提高擠壓速度和總的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，發(fā)掘鋁型材的潛力，減少擠壓力，節(jié)能節(jié)資，降低成本等方面，都有積極的意義。

2.2 連續(xù)擠壓時塑性變形過程包括擠壓型腔變形區(qū)和擠壓模腔變形區(qū)兩個過程，其中擠壓型腔變形區(qū)是指輪槽和擋料塊組成的變形區(qū)域，包括孔型軋制區(qū)、摩擦剪切變形區(qū)、鐓粗區(qū)、粘著區(qū)、直角彎曲擠壓區(qū)等五個變形分區(qū)。

2.3 目前，活塞材料主要是鋁合金，而鋁合金活塞應(yīng)用最多的鑄造工藝是擠壓鑄造，還有鍛造和金屬型鑄造，它們各有其優(yōu)缺點。金屬型鑄造加工簡單，生產(chǎn)成本較低，但容易產(chǎn)生縮孔、縮松等鑄造缺陷，導(dǎo)致活塞力學(xué)性能較低，難以滿足使用要求。鍛造活塞常溫力學(xué)性能高，高溫耐熱疲勞性好、塑性好，能滿足大功率發(fā)動機的要求。但鍛造活塞加工量大，生產(chǎn)成本高，僅適用于某些要求較高的大型活塞或高速活塞。擠壓鑄造為介于上述兩者之間的鋁活塞成形技術(shù)，是將液態(tài)金屬在高壓下充型和凝固的精確成形鑄造技術(shù)，又稱為液態(tài)模鍛。

3 影響金屬擠壓加工的工藝因素

3.1 擠壓速度和溫度

在連續(xù)擠壓加工母材的生產(chǎn)過程中，擠壓速度和溫度是影響金屬加工質(zhì)量和使用壽命的重要因素。一般而言，擠壓速度越大，被周圍介質(zhì)吸收的熱量就越少，則金屬塑性變形的溫度就越高，反之亦然。在擠壓過程中，擠壓速度與溫度密切相關(guān)。提高擠壓速度，則擠壓溫度也隨著升高，反之亦然。為了保持?jǐn)D出產(chǎn)品的形狀整體性，塑性變形區(qū)的溫度必須與金屬塑性最好時的溫度相適應(yīng)。變形溫度對金屬的塑性有著重大影響，就大多數(shù)金屬而言，總的趨勢是：隨著溫度的升高，塑性增加。

3.2 材料的冷卻收縮性

金屬在冷卻過程中，由于各部分收縮的非均勻性，容易造成材料表面受拉、內(nèi)層受壓，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力，影響其表面質(zhì)量。此外，金屬在冷卻過程中可能發(fā)生相變，相變過程導(dǎo)致的體積變化可能使材料晶粒內(nèi)部產(chǎn)生組織應(yīng)力，當(dāng)疊加的應(yīng)力超過金屬強度時，就會破壞產(chǎn)品的完整性，在材料的內(nèi)部或表面產(chǎn)生微觀和宏觀裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品形狀變形。為了避免金屬在冷卻過程中產(chǎn)生尺寸變形，必須選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，并按一定的冷卻規(guī)范進行冷卻。

3.3 材料的流動性

所謂流動性是指金屬充滿腔體及模具型腔的能力。若合金的流動性不佳，金屬則無法完全充滿模腔。擠壓制品的組織性能、表面質(zhì)量、外形尺寸和形狀精度、成材率、擠壓模具的正確設(shè)計、擠壓生產(chǎn)效率等，均與金屬流動有著十分密切的關(guān)系。

4 金屬擠壓加工加工技術(shù)需改進的問題

發(fā)展金屬擠壓加工理論與技術(shù)時需要重點考慮的項目主要有：減少功耗量，節(jié)能降耗；減少外部摩擦，提高變形效率；提高精度；利用各向異性、內(nèi)部應(yīng)力、變形熱處理等方法提高產(chǎn)品綜合性能；有效利用廢料和開發(fā)綜合利用技術(shù)，提高回收率和成品率；防止缺陷產(chǎn)生或利用缺陷；提高工模具品質(zhì)和使用壽命；減少工序；增加單位時間的產(chǎn)量及節(jié)省勞動力，實現(xiàn)高速化、自動化、連續(xù)化生產(chǎn)；清潔生產(chǎn)，改善環(huán)境，降低勞動強度；降低造價，降低成本；發(fā)展新用途、新功能、特種性能和多功能的新材料。金屬擠壓加工是利用金屬塑性成形原理進行壓力加工的一種重要方法，通過擠壓將金屬錠坯一次加工成管、棒、T型、L型等型材。金屬擠壓機是實現(xiàn)金屬擠壓加工的最主要設(shè)備。

結(jié)語

金屬擠壓工藝是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的少無切屑加工工藝，在汽車、機械、輕工、航天航空、軍工、電器等制造領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。金屬擠壓技術(shù)，作為一種先進的制造技術(shù)，在原材料價格不斷上漲、市場競爭日趨劇烈的情況下，開拓了進一步研究和推廣應(yīng)用的廣闊前景。

[1]趙穎，運新兵，李冰，等.連續(xù)擠壓與正擠壓在擴展成形中的對比分析[J].鍛壓技術(shù)，2009.

[2]彭昊，申昱，崔振山.微型正擠壓實驗研究[J].鍛壓技術(shù)，2008.

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