内容发布更新时间 : 2024/12/28 12:43:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
挤压：挤压是对放在容器内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。
压余：为了防止挤压后期，锭坯表面脏污进入金属制品内部而将坯料的一小部分留在挤压筒内，这部分金属称为压余。 挤压优点：
（1提高金属的变形能力：强烈的三向压应力状态，充分发挥塑性，获得最大变形量 （2）制品综合质量高
（3）产品范围广：断面形状可以简单，也可以复杂
（4）生产灵活性大：同一台挤压机上只需换模具可实现多品种、多规格
（5）工艺流程简单、设备投资少：相对于穿孔轧制、孔型轧制等管材与型材生产工艺。 挤压缺点：
（1）废料损失较大 10%～15% （头部、尾部） （2）加工速度低（摩擦大、温度升高、易产生废品）
（3）长度与断面上组织和性能不均匀
（4）工模具消耗大（克服变形抗力使模具产生大量磨擦，选材料）
正挤压：金属挤压时制品流出方向和挤压轴运动方向相同的挤压
反挤压：金属挤压时制品流出方向和挤压轴运动方向相反的挤压
侧向挤压：金属挤压时制品流出方向和挤压轴运动方向垂直的挤压 挤压变形三个过程：
Ⅰ填充挤压阶段：即开始挤压阶段，金属充满模孔和挤压力急剧上升
Ⅱ基本挤压阶段：即稳定挤压阶段，挤压力随锭坯长度的减小而降低，摩擦力总量是减小的 Ⅲ终了挤压阶段：即紊流挤压阶段，工具对金属冷却、摩擦力变大、夹杂氧化皮流动到中间使挤压力变大
填充挤压阶段：（1）由于挤压坯料直径小于挤
压筒内径，因此在挤压轴压力的作用下，根据最小阻力定律，金属首先向间隙流动，产生镦粗，直至金属充满挤压筒（2）主要缺陷：坯料长度过大，产生双鼓形变形，在挤压筒中部产生一个封闭空间。随着填充的进行，此空间体积减少，气体压力增加，继而进入坯料表面的微裂纹中，这些裂纹通过模子
时被焊合，则在制品表面形成气泡，或者未能焊合出模孔后形成起皮；即使长径比小于3~4，在填充时产生单鼓形，也可能会在模子与筒壁交界部位形成密封空间，同样给挤压制品带来气泡、起皮等缺陷;由于填充挤压时坯料头部的一部分金属未经变形或变形很小即流入模孔导致挤制品头部的组织性能很差，一般的均需切除头部；挤制棒材制品头部开裂
基本挤压阶段：（1）金属流动特点：1、变形区
（压缩锥）：纵向线在进出变形区压缩锥时，发生了方向相反的两次弯曲，其弯曲的角度由外层向内层逐渐减小，挤压中心线上的纵向线不发生弯曲。当金属进入压缩锥后，径向与周向承受压缩变形，轴向延伸2、横向线弯曲，中心部分超前，越接近模孔出口面其弯曲越大，金属中心流速>边部流速。边部非矩形，中部矩形；边部剪切变形>中部剪切变形；边部总延伸>中部总延伸；纵向上的总延伸，前端<后端3、存在两个难变形区：前死区、后死区。一般指前死区；死区作用：提高制品表面质量。 因为死区的顶部能阻碍锭坯表面的杂质与缺陷进入变形区压缩锥，而流入制品表面4、剧烈剪切带：处于快速流动区与死区之间5、头部未变形区：棒材前端（直接进入模孔，无塑变）（2）主要缺陷：1、裂纹：裂纹的产生与金属在挤压过程中的受力与流动情况有关，分为表面裂纹和中心裂纹2、气泡与起皮3、粘结、条纹与显微条纹：影响粘结与条纹的主要因素是挤压温度与定径带的长度。显微条纹的产生与模具定径带的长度和表面精度无关，而与死区附近剧烈的剪切变形和粗大析出颗粒的存在密切关系4、扭拧、弯曲与波浪：这类缺陷的产生是由于模孔排列、模子定径带设计不当，模子加工精度差，模孔磨损以及模孔润滑不均匀等原因，造成制品断面上各处金属流速不均匀5、挤压制品尺寸的不均匀性
终了挤压阶段：（1）金属流动特点：金属径向流
动速度增加；挤压力迅速上升（2）主要缺陷：挤压缩尾：是在挤压过程中铸锭表面的氧化物、油污脏物及其他表面缺陷进入制品内部或出现在制品的表皮层，而形成漏斗状、环状、半环状的气孔或疏松状态的缺陷
根据这种缺陷在制品断面上的位置，分为中心缩尾．环形缩昆、皮下缩尾三种。①中心缩尾：中心流速快，体积供应不足，迫使边部金属向中部转移，氧化皮等缺陷带入中心，形成中心缩尾。②环形缩
尾后死区大（挤压垫和挤压筒交界角落处金属难变形区流入中间层，形成环形或部分环形。）③皮下缩尾剧烈剪切带与死区发生断裂或形成粘滞区，死区金属参与流动。
挤压制品的主要缺陷：填充时鼓形变形（双鼓变形或单鼓变形）；制品头部开裂；裂纹 ；气泡与起皮；粘结、条纹与显微条纹；扭拧、弯曲与波浪；挤压制品尺寸的不均匀性；挤压缩尾
影响死区的因素：（1）模角α。实验表明模角增加将使死区增大（2）摩擦条件。在同一模角和变形程度条件下，外摩擦越大，死区越大。（3）挤压比。挤压比增大时，无死区最大模角增加，当润滑充分时，挤压比大到一定程度后，甚至采用平模挤压也不会产生死区（4）挤压温度。挤压温度越高，死区越大，热挤压死区大于冷挤压
表面周期性裂纹产生过程：由于模子形状的约束和接触摩擦的作用而使坯料表面的流动受到了阻碍，使棒材中心部位的流速大于外层金属流速，从而使外层金属受到了拉附应力作用，中心受到了压附应力作用。附加应力的产生改变了变形区内的基本应力状态，使表面层轴向工作应力(基本应力与附加应力的迭加)有可能成为拉应力。而当这种拉应力达到金属的实际断裂强度极限时．在表面就会出现向内扩展的裂纹，其形状与金属通过变形区域的速度有关。裂纹的产生使得局部拉附应力降低，当裂纹扩展到位置K时，裂纹顶点处的工作应力降低到断裂强度极以下，第一个裂纹不再向内部扩展。随着金属变形不断的进行，棒材又会由于拉附应力的增长，其表面层工作应力超过金属的断裂强度极限，从而出现第二个裂纹。如此周而复始，在制品表面就会形成周期性裂纹。
防止和消除裂纹产生的措施：（1）在允许的条件下采用润滑挤压、锥模挤压等措施来减少不均匀变形（2）采取合理的温度——速度规程，使金属在变形区内具有较高的塑性。（3）增加变形区内基本压力参数。总之，一切有利于改善金属流动均匀性的措施，均能有效的防止裂纹的产生
形成起皮与气泡的原因：(1)铸锭方面的原因：铸锭内部有脏物、气孔、砂眼、裂纹等缺陷，挤压时不能焊合和压实。 (2)工艺操作方面的原因：润滑剂过量，形成大旦的气体，压入铸锭表面微裂纹内；或者填充挤压速度太快、填充变形量太大，使大量气体来不及排出而压入铸锭表面。这些压人铸锭表面的气体在通过模于时被焊合而形成气泡，或未被
焊合而形成起皮。（3）工具方面的原因：挤压筒和穿孔针表面不光滑，或穿孔针上有裂纹，将气体带入而形成气泡或起皮。
消除或减少显微条纹产生的方法：一是在模具设计上下功夫，尽量避免死区的形成；二是采用均匀化及随后快冷等措施，消除坯料中的粗大析出颗粒。 挤压制品尺寸的不均匀性的原因：(1)挤压时很高的静水压力使模子产生弹性变形，甚至能产生塑性变形，使模孔变小，从而造成制品尺寸超差。(2)制品出模孔后的冷却收缩，其线收缩量与制品的尺寸和 合金的性能以及挤压温度有关。(3)由于弹性恢复使制品出模口后的断面尺寸增大(4)由于非接触变形和金属流动不均匀使制品断面尺寸减小和外形不规整。
挤压缩尾克服措施：（1）留压余与切头。在挤压制品的尾端处于紊流挤压阶段，组织特征上有明显的挤压缩尾缺陷，切去一部分压余；制品前端由于变形量小，保持着一定的铸态组织，制品前端切去100~300mm的几何废料。（2）用适当的挤压工艺。如减少模子和挤压筒表面的粗糙度，减少金属同工具间的温差，降低挤压末期的挤压速度均可使缩尾减小（3）脱皮挤压（4）机械加工锭坯表面
影响金属流动因素：（1）制品的形状与尺寸。
对称度越低、宽高比越大、壁厚越不均匀、断面越复杂的型材，挤压时金属流动的均匀性越差。（2）挤压方法。有些通过外摩擦的大小不同而产生影响，有些通过金属流动方式的不同而产生影响。（3）金属与合金种类的影响。强度高的金属比强度低的金属流动均匀，合金比纯金属挤压流动均匀。同一种金属,低温时强度高,其流动比高温时均匀。（4）摩擦条件的影响。当挤压筒壁上的摩擦力很小时，变形区很小且集中在模孔附近；当该摩擦力很大时，变形区和死区的高度都会增大，金属流动得很不均匀，并会促使外层余属过早地向中心流动而形成较长的挤压缩尾。（5）挤压温度的影响。主要通过：1）锭坯横断面上温度分布不均的影响。2）合金相变的影响，不同合金相的变形抗力不同3）摩擦条件的影响，多数金属在热态时表面摩擦较大。（6）工具结构和形状的影响。挤压模:模角越大,流动越不均匀,死区大小及高度增大；挤压筒:挤压宽厚比很大的制品,用扁筒。（7）变形程度的影响。变形程度增大，流动不均匀。
挤压制品的组织：（1）挤压制品组织不均匀性。长度：前端晶粒粗大，后端细小；径向：中间晶粒粗
大，外层细小。原因：不均匀变形；挤压温度与速度的变化；合金相变的影响。（2）粗晶环。形成部位：常在制品尾部靠外层，金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。分布规律：径向：靠近挤压筒壁的部分出现较厚粗晶环，工作带摩擦阻力较大的部分具有较厚粗晶环；长度方向：头部薄尾部厚，严重情况下会在全断面上出现粗晶组织。减小或消除粗晶环措施：减小挤压时的不均匀变形、控制再结晶的发生。（3）层状组织：层状组织一般出现在制品的前端，对制品纵向力学性能影响不大，而使横向力学性能降低。原因：铸造组织不均匀，如存在大量的气孔、缩孔，或是晶界上分布有未溶入的第二相质点或杂质。 挤压时，在强烈的两压一拉的主应变状态下，铸造组织内所存在的这些缺陷在周向上被压薄，轴向上被拉长，形成了层状组织。
粗晶环分类：第一类是在挤压过程中就已形成的粗晶环，形成原因是金属的再结晶温度一般较低，在挤压温度下即可发生再结晶。第二类是在挤制品的热处理过程中形成的，这类粗晶环的形成原因除与不均匀变形有关外，还与合金中含Mn、cr等抗再结晶元素有关。Mn、cr等元素因溶于铝合金中能提高再结晶温度，合金中MnAl6、CrAl7、Mg2Si、CuAl2等化合物析出时又可以阻止再结晶晶粒的长大。
影响粗晶环的因素：（1）挤压温度。挤压温度升高，变形抗力下降，剪切严重，再结晶容易，粗晶环深度增加。（2）挤压筒加热的温度。挤压筒温度高于坯料温度将促使不均匀变形减小，减小粗晶环深度。（3）均匀化的影响。均匀化是促进第二相的溶解还是析出。（4）合金元素的影响。锰、铬、钛、铁等元素的含量及分布。（5）应力状态。拉应力促进Mn的析出，降低了其对再结晶的抑制作用（6）热处理加热温度。热处理加热温度越高，第二相弥散质点溶解越充分，粗晶环深度越大。
挤压制品的力学性能：①力学性能的不均匀性②挤压效应：某些铝合金挤压制品与其他加工制品（如轧制、拉伸和锻造等）经相同的热处理后，前者的强度比后者高，而塑性比后者低。
挤压效应的原因：（1）在三向压应力状态下形成了[111]织构，挤压制品纵向的强度很高。（2）Mn、Cr等可以抑制动态再结晶，使挤压制品在热处理后保持挤压时的加工织构。
影响挤压效应的因素：（1）坯料均匀化的影响。坯
料均匀化可减弱或消除挤压效应。（2）挤压温度的影响。随着挤压温度的升高，制品的强度极限提高。挤压温度低，会使金属产生冷作硬化，使晶粒间界破碎，产生再结晶，结果使挤压效应消失。（3）变形程度的影响。对于不含Mn或是少含Mn的LY12合金来说，增大变形程度，会使挤压效应降低。（4）二次挤压的影响。二次挤压对不同Mn含量的合金的力学性能的影响是使所有硬铝及锻铝合金的强度降低，而伸长率δ有某些提高，大大降低挤
压效应。
影响挤压力的因素：1、金属坯料的影响。（1）金属的变形抗力。挤压力随金属坯料的变形抗力的增加而线性的增加。（2）坯料状态。当坯料内部组织性能均匀时，所需的挤压力较小；经充分均匀化退火的铸锭比不进行均匀化退火的挤压力较低。挤压力还与挤压变形历史有关。（3）坯料长度。在正向挤压时，锭坯与挤压筒壁之间存在较大的摩擦作用，所以锭坯的长度对挤压力大小有较大影响。锭坯越长，则锭坯与挤压筒壁之间的摩擦阻力就越大，挤压力就越大。2、工艺参数的影响。（1）变形程度。变形程度与挤压力成正比关系，变形程度增大，挤压力增加。（2）变形温度。随温度的升高，金属的变形抗力下降，挤压力也下降。（3）变形速度。冷挤压时，挤压速度对挤压力的影响较小；热挤压时，挤压力与挤压速度成线性关系。3、外摩擦条件的影响。随着外摩擦的增加，金属流动不均匀程度增加，因而所需的挤压力也增加。4、模子形状与尺寸的影响。（1）模角的影响。挤压模角α由0°-45°变化，随模角增大，挤压力逐渐降低；当模角在45°-60°范围时，挤压力最小；继续增大模角，挤压力呈升高趋势。（2）模面形状。采用合适的模面形状能大大改善金属流动的均匀性，降低挤压力。（3）定径带长度的影响。随着定径带长度的增加，克服定径带摩擦阻力所需的挤压力增加。（4）其他因素的影响。挤压模的结构、模孔排列位置等对挤压力也有较大的影响5、制品断面形状的影响。在挤压变形条件一定的情况下，制品断面形状越复杂，所需的挤压力越大。6、挤压方法。不同的挤压方法挤压力不同。7、挤压操作。实际挤压生产中，因为工艺操作和生产技术等方面的原因而给挤压力的大小带来很大的影响。
铝合金挤压工艺参数的确定原则：1、挤压温度的确定。基本原则：必须考虑变形热效应的影响。三图定温的原则：（1）合金相图（2）金属或合金的