金屬擠壓加工技術(shù)探討

林大慶

（鞍山鋼鐵集團(tuán)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(tuán)公司，遼寧 鞍山 114000）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，金屬加工制造業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。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(shí)擠壓加工也是各種粉末材料、先進(jìn)材料制備與加工的重要方法。金屬擠壓制品在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。連續(xù)擠壓技術(shù)又對(duì)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(jī)是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機(jī)。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，壓力機(jī)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(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶驅(qū)動(dòng)大皮帶輪 (通常兼作飛輪)，經(jīng)過齒輪副和離合器帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)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(duì)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(shí)際是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始的，因?yàn)楫a(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)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(jì)形狀。而產(chǎn)品的形狀決定了擠壓模具的形狀。設(shè)計(jì)的問題一旦解決了，則實(shí)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(jī)的盛錠筒內(nèi)，然后由大功率的油壓缸推動(dòng)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(qiáng)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(diǎn)，應(yīng)如何控制。經(jīng)雙方確認(rèn)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(jī)械零件加工，而是介于機(jī)械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計(jì)。除了應(yīng)參考機(jī)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(jì)好以后需要進(jìn)行加熱，同時(shí)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(duì)尺寸表面等進(jìn)行仔細(xì)地檢驗(yàn)，如果不合格，應(yīng)該制定詳細(xì)的模具返修方案，待確認(rèn)后，可再進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行表面處理，如氧化，噴涂，拋光等等，表面處理后在進(jìn)行成品檢驗(yàn)，包括尺寸形位公差，表面是否劃傷，硬度檢驗(yàn)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(jìn)和完善正、反向擠壓方法及其工藝之外，出現(xiàn)了許多強(qiáng)化擠壓過程的新工藝和新方法，并獲得了實(shí)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?cái)D壓、特種拉伸-輥矯、形變熱處理等新技術(shù)新工藝，對(duì)于擴(kuò)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(shí)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(gè)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(gè)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(diǎn)。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(dòng)機(jī)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(shí)的溫度相適應(yīng)。變形溫度對(duì)金屬的塑性有著重大影響，就大多數(shù)金屬而言，總的趨勢(shì)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(qiáng)度時(shí)，就會(huì)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(jìn)行冷卻。

3.3 材料的流動(dòng)性

所謂流動(dòng)性是指金屬充滿腔體及模具型腔的能力。若合金的流動(dòng)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(jì)、擠壓生產(chǎn)效率等，均與金屬流動(dòng)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(jìn)的問題

發(fā)展金屬擠壓加工理論與技術(shù)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的項(xiàng)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(shí)間的產(chǎn)量及節(jié)省勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)高速化、自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)；清潔生產(chǎn)，改善環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；降低造價(jià)，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(jìn)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(jī)是實(shí)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(jī)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(jìn)的制造技術(shù)，在原材料價(jià)格不斷上漲、市場競爭日趨劇烈的情況下，開拓了進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用的廣闊前景。

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

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

U21

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