第二章铝合金挤压过程理论知识已修改讲义.doc

挤压过程的基本理论知识 目 录 1 挤压 2 1.1挤压加工 2 1.1.1介绍 2 1.1.2冷挤压和热挤压 2 1.1.3直接挤压 2 1.1.3.1有润滑剂的直接挤压 3 1.1.3.2没有润滑剂的直接挤压 3 1.1.3.2.1没有润滑剂没有外壳的直接挤压 3 1.1.3.2.2没有润滑剂有外壳的直接挤压 4 1.1.4间接挤压 4 1.1.4.1有润滑剂的间接挤压 5 1.1.4.2没有润滑剂的间接挤压 5 1.1.4.2.1没有润滑剂没有外壳的间接挤压 5 1.1.4.2.2没有润滑剂有外壳的间接挤压 6 1.1.5流体静力挤压 6 1.1.6流体膜加工 7 1.2材料流动研究 8 1.2.1矢量塑性Visioplasticity 8 1.2.2挤压中的材料流动 8 1.2.2.1冷挤压中的材料流动 8 1.2.2.2热挤压过程中的材料流动 10 1.2.2.2.1直接热挤压过程中的材料流动 11 1.2.2.2.2间接热挤压中的材料流动 12 1.3直接、间接、流体静力挤压中的轴向力检测 13 1.3.1介绍 13 1.3.2直接挤压中的轴向力 14 1.3.2.1使用润滑剂的直接挤压过程中的轴向力 15 1.3.2.2没有润滑剂的直接挤压中的轴向力 16 1.3.3间接挤压中的轴向力 17 1.3.3.1有润滑剂的间接挤压中的轴向力 17 1.3.3.2没有润滑剂的热间接挤压的轴向力 18 1.3.4流体静力挤压中的轴向力和流体静压力 18 1.4直接和间接挤压中的应力和动力 19 1.4.1介绍 19 1.4.2圆锥形模具中的几何geometry、运动学kinematics、变形和变形比 19 1.4.3作用在模具进口平面的轴向压缩应力compression stress检测 21 1.4.4变形区外将成型材料的应力 23 1.4.5轴向动力的检测 26 1.4.6屈服应力值的检测 28 1.4.7临界切变应力的检测 31 1 挤压 1.1挤压加工 挤压就是对放在挤压筒中的铝锭施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。最基本的挤压方法有正向挤压与反向挤压，它们的区别在于金属流动的方向与挤压杆的运动方向是否相同，是则为正向挤压，反则为反向挤压。特点区别在于金属与挤压筒内壁间有无相对运动，或者说有无外摩擦。除此之外，工业上常用的挤压方法还有：测向挤压、玻璃润滑挤压、静液挤压、连续挤压。 挤压过程可分为三个阶段：首先是填充阶段，在此阶段铝棒受到挤压杆的作用，首先充满挤压筒和模孔，此时压力急剧上升到100Kg/mm2左右，即从进料到脱气结束。其次是挤压平流阶段，挤压筒充满铝后，挤压力迅速上升到210Kg/mm2左右，开始出料。此阶段压力随着铝棒与挤压筒接触长度的缩短，外摩擦力不断减小，挤压力几乎呈直线下降。再次是挤压终了阶段，即挤压筒内铝棒长度减小到变形区压缩锥高度时到挤压完成。 图1：正、反向挤压时典型的挤压力与行程曲线 挤压加工的优点：⑴提高金属的变形能力。⑵制品综合质量高。⑶产品范围广。⑷生产灵活性大。⑸工艺流程简单、设备投资少。挤压加工的缺点：⑴制品组织性能不均匀。⑵挤压工模具的工作条件恶劣、工模具损耗大。⑶生产效率较低。 1.1.1介绍 以下内容将描述挤压加工的原理，在这里面，将简要说明各种加工的不同点和相同点。 1.1.2冷挤压和热挤压 在原理上，挤压加工可以分为冷挤压和热挤压两类。 冷挤压意味着挤压的棒在被放入挤压机之前没有预热。热挤压，更经常被称为“挤压”(因为它是通常的规则)，意味着棒在被放入盛锭筒之前需要预热。 冷挤压：棒被装载前没有预热，也就是说，在室温下。 热挤压：棒被预热，也就是说，在高于室温的温度下装载。 1.1.3直接挤压 图1.1：没有润滑剂和外壳的直接挤压原理 这种方法是迄今为止工业上最常见的，一般当一个人说到“挤压”的时候，说的就是直接挤压。 在这样的加工中，棒首先在盛锭筒中镦粗(镦粗=压缩而不弯曲，使其变得短些，粗些)并装满盛锭筒的内部。然后，被挤压杆挤出穿过模具。在这个过程中，在棒和盛锭筒之间发生了相对运动。因此，棒在盛锭筒中的移动必须克服它们之间的摩擦。 直接挤压的典型特征是棒和盛锭筒之间存在摩擦。 1.1.3.1有润滑剂的直接挤压 图1.2：有润滑剂的直接挤压原理 为了减少摩擦，棒可以在装入盛锭筒之前润滑。摩擦就会因棒和盛锭筒之间的润滑剂薄膜减小。为了保证变形的材料从模具中出来之前被润滑剂薄膜包围住，通常在用润滑剂的挤压中都使用圆锥形的模具。 用润滑剂的直接挤压用在钢铁等的热挤压和铝及其合金等的冷挤压中。 在用润滑剂的直接挤压中，棒和盛锭筒、模具和加工件之间的摩擦通过润滑剂有相当程度的减少。 1.1.3.2没有润滑剂的直接挤压