加工与成型3范例.pptx

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黄光胜 材料加工与成型3 3.1 常用塑性加工工艺简介 主要内容: 挤压 轧制 锻造 冲压 3 塑性加工 3.1.1 挤压 挤压是采用挤压杆(或凸模)将放在挤压筒(或凹模)内的坯料压出模孔或流入特定的孔隙而成型的塑性加工方法。挤压可以生产管、棒、型、线材以及各种机械零件。挤压类型可分许多种。 一、概述 挤压机 挤压方法的分类 正向挤压(正挤压) 正向挤压(反挤压) 侧向挤压 玻璃润滑挤压 静液挤压 连续挤压     将金属挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向相同的挤压,称为正挤压。是最基本的挤压方法,具有技术最成熟、工艺操作简单、生产灵活性大等特点。     正挤压的基本特征是,挤压时坯料与挤压筒之间产生相对滑动,存在着很大的外摩擦,且在大多数情况下,这种摩擦是有害,它使金属流动不均匀,导致制品的组织与性能不均匀。 正挤压     金属挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向相反的挤压,称为反挤压。     由于金属坯料与挤压筒壁之间无相对滑动,挤压能耗较低(所需挤压力较小)。金属流动主要集中在模孔附近的领域,因而制品沿长度方向的性能均匀。     但是该技术目前还不完善,主要体现在挤压操作较为复杂,间隙时间较正挤压长,挤压制品质量的稳定性仍需进一步提高等。 反挤压     金属挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向垂直的挤压称为侧向挤压。     由于其设备结构和金属流动特点,侧向挤压主要用于电线电缆行业各种复合导线的成形,以及一些特殊的包覆材料成形。也利用其强烈剪切变形来制备高性能新材料的研究。 侧向挤压 主要用于钢铁以及钛合金、钼金属等高熔点材料的管棒材和简单型材的成形。主要特征是在变形材料与工具之间有一层处于高黏性的熔融玻璃,以减轻坯料与工具之间的摩擦,并起到隔热作用。使用温度范围一般为600~1200 ℃ . 玻璃润滑挤压    静液挤压时坯料不直接与挤压筒内表面产生接触,二者之间介以高压介质,施加于挤压轴上的挤压力通过高压介质传递到坯料上而实现挤压。    静液挤压时,坯料与挤压筒内表面之间几乎没有摩擦存在,接近于理想润滑状态,金属流动均匀。同时,坯料周围存在较高的静水压力,有利于提高坯料的变形能力。    主要用于各种包覆材料、低温超导材料、难加工材料、精密型材等的成形。由于使用了高压介质,生产率低。 静液挤压    是英国原子能局的D. Green于1971年发明的Conform连续挤压法,使挤压真正实现连续挤压。是利用变形金属与工具之间的摩擦力而实现挤压的。    由旋转槽轮上的矩形断面槽和固定模座所组成的环行通道起到普通挤压法中挤压筒的作用,当槽轮旋转时,借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压。 连续挤压 1、优点 (1)因处于挤压加工状态的金属,受三向压应力的作用,所以可以得到比轧制、锻造更大的塑性变形; (2)在生产过程中,改变挤压制品的品种方便,往往只需改变挤压工具即可办到; (3)挤压制品的精度高,挤压制品有较高的机械性能; (4)从铸锭到挤压制品一次挤压即可成形,所用时间短。 挤压加工技术的特点 2、缺点 (1)挤压工具处于高温、高压条件下工作,挤压工具要用优质耐热钢材,对加工及热处理要求严格,因而挤压工具成本较高,消耗量较大; (2)铸锭尺寸受挤压筒限制,生产过程又间断进行,故与轧制相比,生产效率低; (3)金属废料损失较大,收得率低; (4)挤压制品长度方向的组织和机械性能不够均匀。 1、装料  挤压时,为了便于将坯料装入挤压筒内,一般根据挤压筒内径大小不同,坯料直径应比挤压筒内径小0.5-10mm,小挤压筒取下限,大挤压筒取上限。理论上用填充系数Rf来表示这一差值: 式中 Ft:挤压筒面积;   F0:坯料原始断面积 二 挤压过程  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,直到金属充满挤压筒。这一过程一般又称为填充挤压过程或填充挤压阶段。  当坯料原始长度与直径之比在3~4以下时,填充时坯料在挤压筒内首先会产生单鼓,金属向与挤压筒壁之间的空隙流动,同时一小部分金属流入模孔。 2、填充挤压阶段(镦粗)  当坯料的长度过长时,即长度与直径比大于4~5时,填充时会产生双鼓形变形。    在挤压筒的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,或者在未能焊合出模孔后形成起皮。    当然,当长径比小于3~4时,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(如图),同

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