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1、湖南大学材料学院金属材料专业核心课程金属塑性加工技术及模具——挤压技术及模具主讲教师：袁武华夏伟军2010年3月12日一挤压的基本概念挤压--采用挤压杆(或凸模)将放在挤压筒(或凹模)内的坯料压出模孔,获得一定端面形状和尺寸的塑性加工方法。挤压可以生产管、棒、型、线材以及各种机械零件等。挤压类型可分许多种：按金属流动及变形特征：正向、反向、侧向、连续挤压及特殊挤压（静液挤压、有效摩擦挤压、扩展模挤压、半固态挤压等）。按挤压温度：热、温及冷。在冶金工业系统主要应用热挤压。基本挤压方法实心（正、反）、
2、空心材（正、反）1正向挤压（1）实心材正向挤压普通正向挤压、脱皮挤压、变断面型材挤压变断面型材挤压变断面型材挤压（2）空心材正向挤压带独立穿孔系统、不带独立穿孔系统、联合挤压、焊合挤压（3）其他正向挤压方法：水封挤压、恒张力挤压2反向挤压（1）实心材反向挤压（2）空心材反向挤压（4）连续挤压：连续挤压(conformcastex）连续挤压（3）侧向挤压（5）静液挤压（6）等通道角挤压（7）半固态挤压（8）其他挤压：有效摩擦挤压、冷挤压、温挤压、扩展模挤压、液态挤压、层状复合材料挤压、粉末挤压……
3、二、挤压时金属的流动影响组织、性能、尺寸、形状、表面状态等。1、挤压时金属的流动特点填充阶段、基本挤压阶段、紊流压出阶段模角Ⅲ区气体等对制品表面的影响？梯温加热、排气…（1）填充阶段死区、塑性变形区、后端弹性变形区特点；死区的形成：近似三向等值应力状态。摩擦、冷却降温导致；对挤型材表面质量的影响？影响死区大小因素：模角、模孔位置、挤压比、摩擦、金属强度。（2）平流压出阶段（3）紊流挤压阶段挤压力增加，死区金属被挤出2影响金属流动的因素（1）金属强度：强度高（如合金），流动均匀。（f）（2）摩擦：挤
4、压筒、模面、挤压垫片摩擦的影响…（3）温度：芯/表温度差、相变、摩擦条件变化…（4）工具形状：模角、垫片（5）变形程度：，均匀性降低，>85%后趋于均匀；（6）挤压速度：，流动更不均匀、塑性降低、T脆性区…3挤压时金属的流动模型主要有四种情况：a反挤压和静液挤压，摩擦系数小，模子附近筒壁才有摩擦，金属流动均匀，其变形集中于模口附近。b在润滑挤压时，摩擦系数小，金属流动较均匀。c摩擦系数较大，锭坯内外温差大，则变形区域扩张到整个毛坯的高度上，在挤压后期出现较短缩尾。d摩擦力非常大的，锭坯内
5、外温差非常大，金属流动不均匀。（多出现于铜合金挤压）三、挤压制品的组织与性能1组织特征：径向、轴向组织不均（润滑挤压、静液挤压、反向挤压等趋于均匀）影响因素：f、T、v、合金相等……（1）层状组织制品在折断后,呈现出与木质相似的断口,分层的断口表面凹凸不平,带有布状裂纹,方向与挤压制品轴向平行。在制品纵向上力学性能影响不大,而在制品横向上力学性能降低30%左右。层状组织产生的原因：在铸锭组织中存在大量的微小气孔、缩孔或在铸锭晶界上分布着未被溶解的第二相或者杂质等,在挤压时都被拉长,从而呈现层状组织
6、。层状组织一般出现在制品的前端,这是由于在挤压后期金属变形程度大且流动紊乱,从而破坏了杂质薄膜的完整性,而使层状组织显现得不明显。防止层状组织出现的措施,应当从铸锭组织着手,减少铸锭柱状晶区,扩大等轴晶区,同时使晶间杂质分散或减少等。对于不同的合金还有不同的解决层状组织的办法，如铝合金的层状组织,减少合金中的氧化膜、金属化合物的晶内偏析可减少或消除层状组织。（2）粗晶环挤压棒、型材时，或挤压后的淬火处理后，在制品尾部靠外层出现粗大晶组织。如：黄铜、铝合金…室温强度降低20~30%.形成机理：以Al
7、、Al合金为例：为什么在制品外层会出现粗晶组织,内部为细晶组织?为什么纯铝等在挤压时即出现粗晶组织,而铝合金则在淬火加热时才出现粗组织?再结晶影响粗晶环的主要因素：Mn、Cr等合金元素（2A12：0.8~0.9Mn可避免）；铸锭均匀化（2A12等不均匀化，MnAl6，其他不含Mn影响不大）；挤压温度；挤压筒加热温度；淬火温度；应力状态。总体目标：减小不均匀变形、控制再结晶2挤压制品力学性能特征组织不均匀——性能不均匀一般棒材如右图。软铝合金相反。挤压效应：挤压制品与轧、锻、拉等制品经过相同的热处理
8、后，挤压制品强度较高，塑性较低。原因：（1）Al(fcc)[111]织构；（2）Mn、Cr等使芯部再结晶温度提高（∴表层挤压效应不明显）。影响因素：挤压温度、变形程度、二次挤压…3挤压裂纹4挤压缩尾皮下（表层）、中心、环行缩尾四、挤压设备机械式（少）、液压式（水、油）1分类：卧式-立式；单动式-复动式（带独立穿孔系统）；长行程-短行程；正-反向；水-油压2挤压机结构（1）挤压机主机结构棒材挤压机（固定针也可以挤管材）管材挤压机：后置式、侧置式、内置式等（2）挤压机主体结构机座（前机
