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挤压加工简介

挤压加工是指将预先制备的坯料放入挤压筒,施加压力,使材料由容器的开口处被挤出成形。挤压时材料处于不等三向压应力状态,应变状态为沿轴向伸长。

挤压加工的发展

将预先制备的坯料放入挤压筒(或凹模),施加压力,使材料由容器的开口处被挤出成形(图1)。挤压时材料处于不等三向压应力状态,应变状态为沿轴向伸长。三向压应力状态有利于提高材料塑性,使许多难加工的低塑性材料可以成形或开坯。挤压时材料的变形量可以很大,可做到一次挤压成材。与其他加工方法相比,挤压模具的制造容易,更换简单,便于生产小批量多品种的产品和复杂断面的产品。主要缺点是挤压时所需的单位压力比其他加工方法高,因此能耗较高,设备较大,模具磨损较快(见金属塑性加工)。

早在1797年就出现了类似于挤压的铅管制造方法的专利。1894年德国人迪克(G.A.Dick)首先得到了卧式挤压机的专利,用以挤压黄铜等有色金属。1905~1915年期间已经出现了2000吨级的大型挤压机,同时开始采用耐热钢制作模具。目前,挤压主要用于加工铝、铜及其合金,在钢及稀有金属加工中也得到了应用。中国东北轻合金加工厂挤压铝型材的某些断面照片。

按制品流出方向分类,挤压可分为正挤压和反挤压。正挤压时挤压杆前进方向与金属流动方向相同,反挤压则相反。按温度分类,挤压可分为热挤压、冷挤压和温挤压。一般认为,热挤压时坯料加热到再结晶温度以上;冷挤压温度在回复温度以下,通常在室温下进行;回复温度以上和再结晶温度之下为温挤压的温度范围。热挤压和冷挤压是挤压加工的两大分支。温挤压发展比较晚,应用范围也小。

挤压加工应用

热挤压 广泛用于生产铝、铜等有色金属管材、棒材、线材和型材。20世纪50年代,法国于日内-塞儒尔内(Ugine-Sejournet)将玻璃润滑法用于热挤压的成功和推广,使钢及稀有金属的挤压得到了迅速发展。70年代,由于设备及技术的发展和完善,反挤压取得了较大的发展。通常挤压产品沿长度方向具有相同的形状及截面尺寸,采用更换模子的方法或特殊模子结构,可以加工沿长度方向形状和截面尺寸不同的阶段变断面型材和逐渐变断面型材。热挤压主要采用液压机,有立式和卧式两种。大型挤压机大多为卧式。目前,世界最大的挤压机达20000吨。60年代中国已制造了12500吨大型卧式挤压机。大型挤压机主要用于加工飞机用的大型铝合金异型材。

挤压加工挤压方法

①静液挤压。处压力通过流体的传递作用于坯锭,使其流出模口成形的挤压方法称为静液挤压。由于流体传递力的各向同性,坯锭所受到三向压应力较一般挤压方法更为均匀。此外,坯锭不与挤压筒接触,可避免产生摩擦。因此,金属流动均匀,附加应力小。同时,高静液压力下的大变形有利于提高金属塑性和金属内部微缺陷的愈合。因此,适合于加工低塑性金属,而且制品的力学性能高于一般加工方法的制品。由于加工时模具处于高压状态(可达一万至数万大气压),设备结构及操作比较复杂。现已初步应用。

②连续挤压。通常,无论热挤压或冷挤压,加工都是周期性进行。连续挤压时,坯锭可以不同方式连续不断地进入变形区。这样,可以加工很长的制品,减少辅助操作时间,提高生产率。尚属研究阶段。其他挤压方法还有电缆包套挤压、半熔融金属挤压等。

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