金属塑性加工技术及模具-挤压课件.ppt

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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

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