擠壓與拉拔技術概述擠壓與拉拔技術概述1

3.1.1

擠壓成型的特點和基本方法

擠壓就是采用擠壓軸（凸模）將放在密閉的擠壓筒（凹模）內的坯料壓出模孔而成型的塑性加工方法。擠壓時金屬坯料受到三向壓應力，有利于低塑性金屬變形（脆性材料變形）。擠壓多用于生產有色金屬及合金的棒材、薄壁和超厚壁復雜斷面型材和管材，高合金鋼材及低塑性合金鋼材。冷擠壓也用于生產機械零件。定義3.1.1擠壓成型的特點和基本方法擠壓就是采用擠壓軸21.擠壓時金屬坯料受到三向壓應力,適于低塑性材料成型加工;一次可給予金屬材料大的變形。2.品種規格多樣,生產靈活,適于少批量多品種復雜管材、棒材、型材及線坯的生產;3.產品尺寸精度和表面質量較高;4.設備投資少，廠房面積小;5.易實現自動化生產.

擠壓成型的特點優點1.擠壓時金屬坯料受到三向壓應力,適于低塑性材料成型加工;一37.金屬損失大,成材率低,且工具消耗大,生產成本高;8.金屬與工模具間摩擦系數大,金屬在變形區內流動不均勻,產品組織性能沿長度和斷面上不均勻；9.與軋制成型相比生產率低。缺點7.金屬損失大,成材率低,且工具消耗大,生產成本高;缺點4

典型擠壓材的橫截面形狀

典型擠壓材的橫截面形狀5按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓、復合擠壓及特殊擠壓（靜液擠壓等）按擠壓溫度：熱擠壓--（在冶金工業應用）

溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）按潤滑狀態：玻璃潤滑擠壓、靜液擠壓按制品種類：管材擠壓、棒材擠壓、型材擠壓擠壓成型的基本方法按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓6

工業上常用的擠壓方法（a）正擠壓；（b）反擠壓；（c）側向擠壓；（d）玻璃潤滑擠壓；（e）靜液擠壓；（f）連續擠壓工業上常用的擠壓方法7溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）空心材拉拔主要包括管材、空心異型材拉拔。拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢等采用溫拔和熱拔。1)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。△S=SH-Sht——模子進入擠壓筒的深度；固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）作用是使金屬產生徑向壓縮和長度方向拉伸變形。出口直徑不能過小，否則易劃傷制品表面。擠壓比：擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F按制品截面形狀分為：但與固定短芯頭拉拔相比，游動芯頭拉拔的工藝條件與技術水平要求較高。從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；△S=SH-Sh正擠壓特點：①擠壓時坯料與擠壓筒之間產生相對滑動，存在很大的有害外摩擦（基本特征）；②擠壓力大，能耗高；③金屬流動不均勻，制品組織性能不均勻；④強烈的摩擦發熱限制了擠壓速度的提高，加劇了模具的磨損，降低了生產率和產品表面質量。⑤擠壓時更換模具簡單、迅速，所需輔助時間少。

擠壓成型基本方法的特點

正擠壓金屬流動方向與擠壓軸的運動方向相同。溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）正擠壓特點：擠壓成型8反擠壓特點：①反擠壓時金屬坯料與擠壓筒壁之間無相對滑動；②擠壓力小，一般比正擠降低30％～40％，能耗低；③金屬流動主要集中在模孔附近的領域，制品的組織性能沿長度是均勻的；④操作較為復雜，間隙時間較正擠壓長，且制品質量的穩定性不足。

反擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向相反。反擠壓特點：反擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向相反。9金屬流動方向與擠壓軸運動方向垂直，又稱橫向擠壓。側擠壓特點：①擠壓模與坯料軸線成90°角,將使制品縱向力學性能差異最小；變形程度較大，擠壓比可達100；②制品強度高；③要求模具和工具具有高的強度及剛度。

側向擠壓在電纜包鉛套和鋁套上應用最廣泛。

側向擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向垂直，又稱橫向擠壓。側擠10

采用連續擠壓機，在壓力和摩擦力的作用下，使金屬坯料連續不斷地送入擠壓機，獲得無限長制品的擠壓方法。

冷擠壓時金屬沿擠壓桿和擠壓筒之間的空間以及擠壓模孔兩個相反方向同時流動的擠壓方法。

利用封閉在擠壓筒內坯料周圍的高壓液體,迫使坯料產生塑性變形，并從模孔中擠出的加工方法。

連續擠壓

靜液擠壓

復合擠壓采用連續擠壓機，在壓力和摩擦力的作用下11擠壓成型過程

——包括開始擠壓、基本擠壓和終了擠壓三個階段開始擠壓階段擠壓初始錠坯與擠壓筒存在間隙，錠坯在擠壓軸的壓力作用下發生鼓形變形而形成封閉空間，隨后金屬向間隙處流動充滿擠壓筒，同時部分金屬流入模孔，這一階段為開始擠壓階段，又稱充填擠壓階段。

3.1.2

擠壓成型過程擠壓成型過程3.1.2擠壓成型過程12從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。L——錠坯的最大長度；由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。變形程度較大，擠壓比可達100；③要求模具和工具具有高的強度及剛度。坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。擠壓多用于生產有色金屬及合金的棒材、薄壁和超厚壁復雜斷面型材和管材，高合金鋼材及低塑性合金鋼材。△D＝dH-dh坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫采取“壓余”措施：留一部分金屬在擠壓筒內不全部擠出，使縮尾不流入制品中。利用封閉在擠壓筒內坯料周圍的高壓液體,迫使坯料產生塑性變形，并從模孔中擠出的加工方法。在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。基本擠壓階段開始擠壓階段完成后，錠坯在擠壓軸的壓力作用下，由模孔流出形成制品，直至筒內錠坯長度接近變形區壓縮錐高度，這一階段為基本擠壓階段，又稱平流擠壓階段。擠壓過程中，錠坯任一橫截面上的金屬質點皆以相同速度或一定的速度差流入變形區壓縮錐。從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；基本擠壓階段13終了擠壓階段筒內錠坯長度接近變形區壓縮錐高度的擠壓階段，這一階段錠坯的外層金屬向中心劇烈流動，兩個難變形區中的金屬向模孔流動，形成擠壓所特有的“擠壓縮尾”。有：中心縮尾、環形縮尾和皮下縮尾三種類型。采取“壓余”措施：留一部分金屬在擠壓筒內不全部擠出，使縮尾不流入制品中。

終了擠壓階段14

擠壓工具包括：模子、擠壓軸、擠壓筒、擠壓墊、穿孔針、模支撐、模墊、支撐環、沖頭、針座等1.模子擠壓模是使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀尺寸的最重要的工具。作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。基本類型：平模和錐模3.1.3

擠壓成型工具擠壓工具包括：模子、擠壓軸、擠壓筒、擠壓墊、穿孔針、模支151)模角α模子軸線與其工作端面的夾角；α=90°為平模；從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；從保證產品質量的角度，合理模角為55°～70°通常取60°～65°

1)模角α162)定徑帶及定徑帶長度hd模子中用于保證制品的尺寸和表面質量的工作段稱為定徑帶，又稱工作帶。定徑帶長度主要影響制品的表面質量和形狀精度，通常根據材質和規格采用經驗法選取。定徑帶長度過短,模子易磨損,制品產生壓痕和橢圓.定徑帶長度過長,易粘結金屬,制品產生毛刺和麻面.2)定徑帶及定徑帶長度hd173)定徑帶直徑dd根據制品尺寸及偏差、模子裕量系數、模子的壽命確定定徑帶直徑dd。4)出口直徑dc模子的出口段主要作用是導出制品。出口直徑不能過小，否則易劃傷制品表面。一般dc>dd取3～5mm，薄壁管材取10～20mm3)定徑帶直徑dd182.擠壓軸作用：將擠壓力傳遞到金屬體，使之產生塑性變形從模孔中流出。擠壓軸直徑根據擠壓軸的抗壓強度和壓彎穩定性進行計算確定。一般，臥式擠壓機擠壓軸比擠壓筒內徑小4～10mm

立式擠壓機擠壓軸比擠壓筒內徑小2～3mm。臥式擠壓機擠壓軸工作長度等于擠壓筒長度加5mm余量。2.擠壓軸19空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的減徑拉拔與整形拉拔。拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。③要求模具和工具具有高的強度及剛度。變速度。（d）游動芯頭拉拔；該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。按潤滑狀態：玻璃潤滑擠壓、靜液擠壓在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。擠壓時金屬坯料受到三向壓應力，有利于低塑性金屬變形（脆性材料變形）。作用是使金屬產生徑向壓縮和長度方向拉伸變形。該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。定徑帶長度主要影響制品的表面質量和形狀精度，通常根據材質和規格采用經驗法選取。拉拔工具主要指：拉模（模子）、芯頭/芯桿拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢等采用溫拔和熱拔。3.擠壓筒作用：使錠坯產生塑性變形，并向模孔流動。擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。擠壓筒內徑最大值應保證單位擠壓壓力不小于金屬的變形抗力；最小值應保證擠壓軸的強度。空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的20擠壓筒長度Lt

＝（L+l）+t+s

L——錠坯的最大長度；

l——長度為錠坯穿孔時金屬向后流動增加的；

t——模子進入擠壓筒的深度；

s——墊片厚度。擠壓比：擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F

通常擠壓比為6～100，一次擠壓的棒、型材λ>10,鍛造用毛坯λ>5，二次擠壓用毛坯λ可不限。擠壓筒長度Lt＝（L+l）+t+s21基本工藝流程坯料準備→加熱→擠壓成型→精整→檢驗→入庫精整主要包括：熱處理、矯直、剪切等。由于材質、坯料種類、制品品種以及擠壓方式的不同，其工藝流程有所區別。

3.1.4

擠壓成型工藝基本工藝流程3.1.4擠壓成型工藝22擠壓工藝參數

坯料準備－包括坯料材質、種類、規格的選擇和檢查，表面處理和預先熱處理（如預退火、均勻化退火等）。擠壓速度V擠－－金屬流出速度V流＝λV擠變形速度－－最大主變形與變形時間之比，也稱應變速度。擠壓工藝參數23擠壓工藝參數擠壓溫度－根據三圖“合金狀態圖、塑性圖、再結晶圖”使金屬具有最好的塑性及較低的變形抗力，同時保證制品獲得均勻良好的組織性能等。由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。

擠壓工藝參數24擠壓比－擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F

擠壓潤滑:

潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。擠壓鋁合金使用的潤滑劑：汽缸油＋石墨等擠壓重金屬使用的潤滑劑：45號機油＋片狀石墨等擠壓鋼、鎳、鈦等合金時目前大多采用玻璃潤滑劑。擠壓比－擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F25是將已經軋制的金屬坯料（型、管、制品等）在外加拉力的作用下，通過模孔以獲得與模孔形狀和尺寸相同的實心或空心制品的塑性成型方法，稱之為拉拔。通常以軋制材、擠壓材和鍛壓材為坯料。多用于冷加工絲、棒和管材，可生產極細的金屬絲和毛細管。拉拔絲的直徑：6～0.001mm；拉拔棒材的直徑：3～80mm

拉拔管材外徑：200～0.1mm，壁厚最薄到0.01mm3.2.1

拉拔成型的特點和基本方法是將已經軋制的金屬坯料（型、管、制品等）在外加拉力的作用下，26拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。實心材拉拔主要有棒材、型材、線材的拉拔。空心材拉拔主要包括圓管及異型管材的拉拔。

拉拔示意圖拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。27

典型拉拔異型材的橫截面形狀

典型拉拔異型材的橫截面形狀281)拉拔制品形狀和尺寸精確、表面光潔Ra≤0.01微米;2)投資小，生產工具和設備簡單，操作維護方便;3)制品強度較高;4)道次變形率小，成型道次多，酸洗、退火工序多，成材率較低;5)適于生產小斷面的長線制品，生產可實現連續化和高速化。

拉拔成型的特點1)拉拔制品形狀和尺寸精確、表面光潔Ra≤0.01微米;拉291)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。拉拔絲的直徑：6～0.潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。定徑帶長度過短,模子易磨損,制品產生壓痕和橢圓.管坯通過模孔后外徑減小，壁厚一般略有變化。溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）臥式擠壓機擠壓軸工作長度等于擠壓筒長度加5mm余量。按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓、復合擠壓及特殊擠壓（靜液擠壓等）從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；作用是保證制品獲得精確的尺寸和形狀。用延伸系數表示，即λ＝l／L＝F0／F，工業上常用的擠壓方法△S=SH-Sh擠壓就是采用擠壓軸（凸模）將放在密閉的擠壓筒（凹模）內的坯料壓出模孔而成型的塑性加工方法。由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。按制品截面形狀分為：實心材拉拔主要有棒材、型材、線材的拉拔。空心材拉拔主要包括管材、空心異型材拉拔。管材拉拔的基本方法——空拉、長芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動芯頭拉拔、頂管法、擴徑拉拔。

拉拔成型的基本方法1)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。按制品30

空心管材拉拔的基本方法（a）空拉；（b）長芯桿拉拔；（c）固定芯頭拉拔；（d）游動芯頭拉拔；（e）頂管；（f）擴徑拉拔空心管材拉拔的基本方法31空拉管坯內無芯頭或芯桿的拉拔稱為空拉。管坯通過模孔后外徑減小，壁厚一般略有變化。空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的減徑拉拔與整形拉拔。空拉32長芯桿拉拔拉拔時在管坯內套入長芯桿，使管坯和芯桿同時通過模孔以實現減徑和減壁。長芯桿拉拔主要用于薄壁管或塑性較差的鎢、鉬類管材的加工，一般管材生產中較少采用。

長芯桿拉拔33固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）通過芯桿將芯頭固定在模孔適當的位置，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。固定芯頭拉拔管材的內表面質量比空拉時好。在實際管材生產中應用最廣泛。固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）34游動芯頭拉拔在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。但與固定短芯頭拉拔相比，游動芯頭拉拔的工藝條件與技術水平要求較高。

游動芯頭拉拔35頂管法將芯桿套入帶底的管坯中，對芯桿施加推力迫使管坯通過模孔而實現減徑、減壁。常用于生產難熔金屬和貴金屬短管材。主要用于φ300～φ400mm以上大直徑管材的生產。頂管法36擴徑拉拔將管坯的一端固定，套入一端帶有直徑大于管坯內徑芯頭的芯桿，拉拔力施加在芯桿上，拉拔時管坯直徑增大，壁厚和長度減小。主要用于設備能力受到限制而不能生產大直徑管材的生產工序。擴徑拉拔37拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢等采用溫拔和熱拔。對于具有六方晶格的鋅、鎂合金為提高塑性也采用溫拔。拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢38拉拔工具主要指：拉模（模子）、芯頭/芯桿1.模子1)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。2)基本類型：普通拉模和圓弧拉模3)普通拉模的結構：由4個部分組成，即入口錐、工作錐、定徑帶、出口錐。

3.2.2

拉拔成型工具拉拔工具主要指：拉模（模子）、芯頭/芯桿3.2.2拉拔成39管材拉拔的基本方法——空拉、長芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動芯頭拉拔、頂管法、擴徑拉拔。管材拉拔的基本方法——空拉、長芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動芯頭拉拔、頂管法、擴徑拉拔。潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫空心材拉拔主要包括管材、空心異型材拉拔。金屬流動方向與擠壓軸的運動方向相同。①擠壓時坯料與擠壓筒之間產生相對滑動，存在很大的有害外摩擦（基本特征）；從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；冷擠壓時金屬沿擠壓桿和擠壓筒之間的空間以及擠壓模孔兩個相反方向同時流動的擠壓方法。根據制品尺寸及偏差、模子裕量系數、模子的壽命確定定徑帶直徑dd。利用封閉在擠壓筒內坯料周圍的高壓液體,迫使坯料產生塑性變形，并從模孔中擠出的加工方法。拉拔絲的直徑：6～0.①反擠壓時金屬坯料與擠壓筒壁之間無相對滑動；一般坯料需要經過幾次拉拔才能獲得所需要的外形

模子的結構管材拉拔的基本方法——空拉、長芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動芯404)入口錐作用是在拉拔時使潤滑劑便于進入模孔，保證制品充分潤滑和冷卻，防止制品表面劃傷。5)工作錐（壓縮錐、變形區）作用是使金屬產生徑向壓縮和長度方向拉伸變形。6)定徑帶作用是保證制品獲得精確的尺寸和形狀。7)出口錐作用是防止模子定徑帶剝落和劃傷制品表面。4)入口錐412.芯頭/芯桿是管材拉拔時的配套工具，拉拔中處于管材中心。作用：與模孔形成環形空間，實現減壁和確定管材內徑尺寸，并加工整平管材內徑面。常用的型式：固定芯頭、游動芯頭、芯桿（芯棒）2.芯頭/芯桿42一般坯料需要經過幾次拉拔才能獲得所需要的外形尺寸、力學性能和表面質量的優良制品。生產工藝流程——屬于冷加工坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫

3.2.3

拉拔成型工藝一般坯料需要經過幾次拉拔才能獲得所需要的外形3.2.3拉43工藝參數1.變形量λ用延伸系數表示，即λ＝l／L＝F0／F，

F0、F為材料拉伸前、后的橫截面積；

L、l為材料拉伸前、后的長度。通常λ=1.5～2.2。

工藝參數441.變形量λ

對于管材可用減徑量(△D)或減壁量(△S)表示：△D＝dH-dh

△S=SH-ShdH、dh和SH、Sh分別為減徑和減壁前后之內徑和壁厚。1.變形量λ45擠壓與拉拔技術概述擠壓與拉拔技術概述46

3.1.1

擠壓成型的特點和基本方法

擠壓就是采用擠壓軸（凸模）將放在密閉的擠壓筒（凹模）內的坯料壓出模孔而成型的塑性加工方法。擠壓時金屬坯料受到三向壓應力，有利于低塑性金屬變形（脆性材料變形）。擠壓多用于生產有色金屬及合金的棒材、薄壁和超厚壁復雜斷面型材和管材，高合金鋼材及低塑性合金鋼材。冷擠壓也用于生產機械零件。定義3.1.1擠壓成型的特點和基本方法擠壓就是采用擠壓軸471.擠壓時金屬坯料受到三向壓應力,適于低塑性材料成型加工;一次可給予金屬材料大的變形。2.品種規格多樣,生產靈活,適于少批量多品種復雜管材、棒材、型材及線坯的生產;3.產品尺寸精度和表面質量較高;4.設備投資少，廠房面積小;5.易實現自動化生產.

擠壓成型的特點優點1.擠壓時金屬坯料受到三向壓應力,適于低塑性材料成型加工;一487.金屬損失大,成材率低,且工具消耗大,生產成本高;8.金屬與工模具間摩擦系數大,金屬在變形區內流動不均勻,產品組織性能沿長度和斷面上不均勻；9.與軋制成型相比生產率低。缺點7.金屬損失大,成材率低,且工具消耗大,生產成本高;缺點49

典型擠壓材的橫截面形狀

典型擠壓材的橫截面形狀50按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓、復合擠壓及特殊擠壓（靜液擠壓等）按擠壓溫度：熱擠壓--（在冶金工業應用）

溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）按潤滑狀態：玻璃潤滑擠壓、靜液擠壓按制品種類：管材擠壓、棒材擠壓、型材擠壓擠壓成型的基本方法按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓51

工業上常用的擠壓方法（a）正擠壓；（b）反擠壓；（c）側向擠壓；（d）玻璃潤滑擠壓；（e）靜液擠壓；（f）連續擠壓工業上常用的擠壓方法52溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）空心材拉拔主要包括管材、空心異型材拉拔。拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢等采用溫拔和熱拔。1)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。△S=SH-Sht——模子進入擠壓筒的深度；固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）作用是使金屬產生徑向壓縮和長度方向拉伸變形。出口直徑不能過小，否則易劃傷制品表面。擠壓比：擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F按制品截面形狀分為：但與固定短芯頭拉拔相比，游動芯頭拉拔的工藝條件與技術水平要求較高。從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；△S=SH-Sh正擠壓特點：①擠壓時坯料與擠壓筒之間產生相對滑動，存在很大的有害外摩擦（基本特征）；②擠壓力大，能耗高；③金屬流動不均勻，制品組織性能不均勻；④強烈的摩擦發熱限制了擠壓速度的提高，加劇了模具的磨損，降低了生產率和產品表面質量。⑤擠壓時更換模具簡單、迅速，所需輔助時間少。

擠壓成型基本方法的特點

正擠壓金屬流動方向與擠壓軸的運動方向相同。溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）正擠壓特點：擠壓成型53反擠壓特點：①反擠壓時金屬坯料與擠壓筒壁之間無相對滑動；②擠壓力小，一般比正擠降低30％～40％，能耗低；③金屬流動主要集中在模孔附近的領域，制品的組織性能沿長度是均勻的；④操作較為復雜，間隙時間較正擠壓長，且制品質量的穩定性不足。

反擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向相反。反擠壓特點：反擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向相反。54金屬流動方向與擠壓軸運動方向垂直，又稱橫向擠壓。側擠壓特點：①擠壓模與坯料軸線成90°角,將使制品縱向力學性能差異最小；變形程度較大，擠壓比可達100；②制品強度高；③要求模具和工具具有高的強度及剛度。

側向擠壓在電纜包鉛套和鋁套上應用最廣泛。

側向擠壓金屬流動方向與擠壓軸運動方向垂直，又稱橫向擠壓。側擠55

采用連續擠壓機，在壓力和摩擦力的作用下，使金屬坯料連續不斷地送入擠壓機，獲得無限長制品的擠壓方法。

冷擠壓時金屬沿擠壓桿和擠壓筒之間的空間以及擠壓模孔兩個相反方向同時流動的擠壓方法。

利用封閉在擠壓筒內坯料周圍的高壓液體,迫使坯料產生塑性變形，并從模孔中擠出的加工方法。

連續擠壓

靜液擠壓

復合擠壓采用連續擠壓機，在壓力和摩擦力的作用下56擠壓成型過程

——包括開始擠壓、基本擠壓和終了擠壓三個階段開始擠壓階段擠壓初始錠坯與擠壓筒存在間隙，錠坯在擠壓軸的壓力作用下發生鼓形變形而形成封閉空間，隨后金屬向間隙處流動充滿擠壓筒，同時部分金屬流入模孔，這一階段為開始擠壓階段，又稱充填擠壓階段。

3.1.2

擠壓成型過程擠壓成型過程3.1.2擠壓成型過程57從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。L——錠坯的最大長度；由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。變形程度較大，擠壓比可達100；③要求模具和工具具有高的強度及剛度。坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。擠壓多用于生產有色金屬及合金的棒材、薄壁和超厚壁復雜斷面型材和管材，高合金鋼材及低塑性合金鋼材。△D＝dH-dh坯料準備→酸洗→軋頭→拉拔→退火→酸洗→精整→檢驗→入庫采取“壓余”措施：留一部分金屬在擠壓筒內不全部擠出，使縮尾不流入制品中。利用封閉在擠壓筒內坯料周圍的高壓液體,迫使坯料產生塑性變形，并從模孔中擠出的加工方法。在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。基本擠壓階段開始擠壓階段完成后，錠坯在擠壓軸的壓力作用下，由模孔流出形成制品，直至筒內錠坯長度接近變形區壓縮錐高度，這一階段為基本擠壓階段，又稱平流擠壓階段。擠壓過程中，錠坯任一橫截面上的金屬質點皆以相同速度或一定的速度差流入變形區壓縮錐。從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；基本擠壓階段58終了擠壓階段筒內錠坯長度接近變形區壓縮錐高度的擠壓階段，這一階段錠坯的外層金屬向中心劇烈流動，兩個難變形區中的金屬向模孔流動，形成擠壓所特有的“擠壓縮尾”。有：中心縮尾、環形縮尾和皮下縮尾三種類型。采取“壓余”措施：留一部分金屬在擠壓筒內不全部擠出，使縮尾不流入制品中。

終了擠壓階段59

擠壓工具包括：模子、擠壓軸、擠壓筒、擠壓墊、穿孔針、模支撐、模墊、支撐環、沖頭、針座等1.模子擠壓模是使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀尺寸的最重要的工具。作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。基本類型：平模和錐模3.1.3

擠壓成型工具擠壓工具包括：模子、擠壓軸、擠壓筒、擠壓墊、穿孔針、模支601)模角α模子軸線與其工作端面的夾角；α=90°為平模；從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；從保證產品質量的角度，合理模角為55°～70°通常取60°～65°

1)模角α612)定徑帶及定徑帶長度hd模子中用于保證制品的尺寸和表面質量的工作段稱為定徑帶，又稱工作帶。定徑帶長度主要影響制品的表面質量和形狀精度，通常根據材質和規格采用經驗法選取。定徑帶長度過短,模子易磨損,制品產生壓痕和橢圓.定徑帶長度過長,易粘結金屬,制品產生毛刺和麻面.2)定徑帶及定徑帶長度hd623)定徑帶直徑dd根據制品尺寸及偏差、模子裕量系數、模子的壽命確定定徑帶直徑dd。4)出口直徑dc模子的出口段主要作用是導出制品。出口直徑不能過小，否則易劃傷制品表面。一般dc>dd取3～5mm，薄壁管材取10～20mm3)定徑帶直徑dd632.擠壓軸作用：將擠壓力傳遞到金屬體，使之產生塑性變形從模孔中流出。擠壓軸直徑根據擠壓軸的抗壓強度和壓彎穩定性進行計算確定。一般，臥式擠壓機擠壓軸比擠壓筒內徑小4～10mm

立式擠壓機擠壓軸比擠壓筒內徑小2～3mm。臥式擠壓機擠壓軸工作長度等于擠壓筒長度加5mm余量。2.擠壓軸64空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的減徑拉拔與整形拉拔。拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。③要求模具和工具具有高的強度及剛度。變速度。（d）游動芯頭拉拔；該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。按潤滑狀態：玻璃潤滑擠壓、靜液擠壓在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。擠壓時金屬坯料受到三向壓應力，有利于低塑性金屬變形（脆性材料變形）。作用是使金屬產生徑向壓縮和長度方向拉伸變形。該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。定徑帶長度主要影響制品的表面質量和形狀精度，通常根據材質和規格采用經驗法選取。拉拔工具主要指：拉模（模子）、芯頭/芯桿拉拔一般在冷狀態下進行，對強度高、塑性差的合金鋼和鉬、鈹、鎢等采用溫拔和熱拔。3.擠壓筒作用：使錠坯產生塑性變形，并向模孔流動。擠壓筒內徑根據制品的變形抗力、擠壓比和擠壓力確定。擠壓筒內徑最大值應保證單位擠壓壓力不小于金屬的變形抗力；最小值應保證擠壓軸的強度。空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的65擠壓筒長度Lt

＝（L+l）+t+s

L——錠坯的最大長度；

l——長度為錠坯穿孔時金屬向后流動增加的；

t——模子進入擠壓筒的深度；

s——墊片厚度。擠壓比：擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F

通常擠壓比為6～100，一次擠壓的棒、型材λ>10,鍛造用毛坯λ>5，二次擠壓用毛坯λ可不限。擠壓筒長度Lt＝（L+l）+t+s66基本工藝流程坯料準備→加熱→擠壓成型→精整→檢驗→入庫精整主要包括：熱處理、矯直、剪切等。由于材質、坯料種類、制品品種以及擠壓方式的不同，其工藝流程有所區別。

3.1.4

擠壓成型工藝基本工藝流程3.1.4擠壓成型工藝67擠壓工藝參數

坯料準備－包括坯料材質、種類、規格的選擇和檢查，表面處理和預先熱處理（如預退火、均勻化退火等）。擠壓速度V擠－－金屬流出速度V流＝λV擠變形速度－－最大主變形與變形時間之比，也稱應變速度。擠壓工藝參數68擠壓工藝參數擠壓溫度－根據三圖“合金狀態圖、塑性圖、再結晶圖”使金屬具有最好的塑性及較低的變形抗力，同時保證制品獲得均勻良好的組織性能等。由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。

擠壓工藝參數69擠壓比－擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F

擠壓潤滑:

潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。擠壓鋁合金使用的潤滑劑：汽缸油＋石墨等擠壓重金屬使用的潤滑劑：45號機油＋片狀石墨等擠壓鋼、鎳、鈦等合金時目前大多采用玻璃潤滑劑。擠壓比－擠壓筒與模孔斷面面積的比，λ＝F0／F70是將已經軋制的金屬坯料（型、管、制品等）在外加拉力的作用下，通過模孔以獲得與模孔形狀和尺寸相同的實心或空心制品的塑性成型方法，稱之為拉拔。通常以軋制材、擠壓材和鍛壓材為坯料。多用于冷加工絲、棒和管材，可生產極細的金屬絲和毛細管。拉拔絲的直徑：6～0.001mm；拉拔棒材的直徑：3～80mm

拉拔管材外徑：200～0.1mm，壁厚最薄到0.01mm3.2.1

拉拔成型的特點和基本方法是將已經軋制的金屬坯料（型、管、制品等）在外加拉力的作用下，71拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。實心材拉拔主要有棒材、型材、線材的拉拔。空心材拉拔主要包括圓管及異型管材的拉拔。

拉拔示意圖拉拔加工方法按制品種類分為實心材拉拔和空心材拉拔。72

典型拉拔異型材的橫截面形狀

典型拉拔異型材的橫截面形狀731)拉拔制品形狀和尺寸精確、表面光潔Ra≤0.01微米;2)投資小，生產工具和設備簡單，操作維護方便;3)制品強度較高;4)道次變形率小，成型道次多，酸洗、退火工序多，成材率較低;5)適于生產小斷面的長線制品，生產可實現連續化和高速化。

拉拔成型的特點1)拉拔制品形狀和尺寸精確、表面光潔Ra≤0.01微米;拉741)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。拉拔絲的直徑：6～0.潤滑目的——為了使擠壓時金屬流動均勻，提高制品表面質量，延長擠壓工具的使用壽命和降低擠壓力，減少能量消耗，在擠壓時應對擠壓筒、擠壓模、穿孔針進行潤滑。定徑帶長度過短,模子易磨損,制品產生壓痕和橢圓.管坯通過模孔后外徑減小，壁厚一般略有變化。溫擠壓、冷擠壓--（在機械工業應用）臥式擠壓機擠壓軸工作長度等于擠壓筒長度加5mm余量。按金屬流動方向及變形特征：正擠壓、反擠壓、側向擠壓、連續擠壓、復合擠壓及特殊擠壓（靜液擠壓等）從擠壓力的角度，合理模角為45°～60°；作用是保證制品獲得精確的尺寸和形狀。用延伸系數表示，即λ＝l／L＝F0／F，工業上常用的擠壓方法△S=SH-Sh擠壓就是采用擠壓軸（凸模）將放在密閉的擠壓筒（凹模）內的坯料壓出模孔而成型的塑性加工方法。由于擠壓變形熱效應大，一般擠壓溫度比熱軋的溫度低些。按制品截面形狀分為：實心材拉拔主要有棒材、型材、線材的拉拔。空心材拉拔主要包括管材、空心異型材拉拔。管材拉拔的基本方法——空拉、長芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動芯頭拉拔、頂管法、擴徑拉拔。

拉拔成型的基本方法1)作用：使金屬產生塑性變形并獲得模孔形狀和尺寸。按制品75

空心管材拉拔的基本方法（a）空拉；（b）長芯桿拉拔；（c）固定芯頭拉拔；（d）游動芯頭拉拔；（e）頂管；（f）擴徑拉拔空心管材拉拔的基本方法76空拉管坯內無芯頭或芯桿的拉拔稱為空拉。管坯通過模孔后外徑減小，壁厚一般略有變化。空拉適合于小直徑圓管材、異型管材、盤管拉拔，以及減徑量很小的減徑拉拔與整形拉拔。空拉77長芯桿拉拔拉拔時在管坯內套入長芯桿，使管坯和芯桿同時通過模孔以實現減徑和減壁。長芯桿拉拔主要用于薄壁管或塑性較差的鎢、鉬類管材的加工，一般管材生產中較少采用。

長芯桿拉拔78固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）通過芯桿將芯頭固定在模孔適當的位置，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。固定芯頭拉拔管材的內表面質量比空拉時好。在實際管材生產中應用最廣泛。固定芯頭拉拔（短芯頭拉拔）79游動芯頭拉拔在拉拔過程中，芯頭依靠本身特有的外形所建立的力平衡而被穩定在模孔中，使管坯通過模孔以實現減徑和減壁。該法是管材拉拔中較為先進的一種方法，特別適合于長管與盤管拉拔，對于提高拉拔生產率、成品率和管材內表面質量均十分有利。但與固定短芯頭拉拔相比，游動芯頭拉拔的工