1．2有色金屬塑性加工方法及加工材的構(gòu)成特點(diǎn)1)加工方法板帶箔材——軋制棒型材——擠壓管材——擠壓、拉拔線材——軋制、拉拔鍛件——鍛壓2.2擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)1）圓棒材正向擠壓（典型）擠壓過程三階段：填充擠壓、穩(wěn)定擠壓、擠壓終了★填充擠壓階段特點(diǎn)：a.D坯＜D筒，先橫向流動(dòng)填充擠壓筒（為什么？），少部分流出模孔b.擠壓力隨擠壓軸行程增加而增大★穩(wěn)定擠壓特點(diǎn)（代表擠壓變形基本特征）：a.變形金屬充滿擠壓筒，連續(xù)穩(wěn)定流出模孔，金屬與筒壁摩擦大b.擠壓力隨擠壓軸行程增加而減小C.彈性變形、塑性變形、剛性（死區(qū)）三區(qū)（重點(diǎn)分析）d.變形不均勻（重點(diǎn)分析），內(nèi)應(yīng)力大★紊流擠壓（擠壓終了）特點(diǎn)a、坯料長度接近壓縮錐高度b、擠壓力隨擠壓軸行程增加而急劇增加c、有擠壓尾縮d、徑向流動(dòng)金屬比重增加，變形區(qū)金屬流動(dòng)紊亂問題：管材正向擠壓、型材正向擠壓？（作業(yè)）反向擠壓的特點(diǎn)：a、塑性變形區(qū)集中在模孔或出口間隙附近b、摩擦小，變形區(qū)小，擠壓力較正擠壓力小c、變形流動(dòng)較均勻，縮尾與壓余小d、A-粘滯區(qū)（剛性區(qū)）,B-塑性變形區(qū),C-彈性區(qū)問題：復(fù)合擠壓的特點(diǎn)？3）影響擠壓金屬流動(dòng)的因素（1）摩擦與潤滑的影響摩擦，變形區(qū)和死區(qū)，金屬流動(dòng)不均勻性高強(qiáng)材料擠壓由于摩擦影響因素減低比低強(qiáng)材料流動(dòng)均勻，潤滑減小摩擦而改善變形和受力（2）溫度的影響溫度，塑性，變形抗力，金屬流動(dòng)性注意：預(yù)熱模具，鋁合金對(duì)模具有粘著性（4）變形程度的影響相同情況下，變形程度增加，變形不均勻性增加，當(dāng)變形大于85%，變形趨于均勻。原因：剪切變形深入中心部。注意：如制品無二次變形，又有性能均勻性要求，需將變形大于85%。3)擠壓比擠壓比——表征擠壓變形程度，主要受模具強(qiáng)度和使用壽命限制（提問：其它工藝還受材料塑性、工藝參數(shù)等影響嗎？）（2）粗晶環(huán)：部分有色金屬擠壓制品出現(xiàn)外層沿主應(yīng)變方向被拉長的粗大晶粒組織產(chǎn)生原因：外層金屬彎曲變形大，畸變大，勢(shì)能高，再結(jié)晶溫度降低，再結(jié)晶時(shí)晶粒急劇長大。主要解決辦法：①增加Mn、Cr等能提高再結(jié)晶溫度的“有益合金”含量；②采用低溫?cái)D壓；③使擠壓筒溫度高于坯料溫度；④適當(dāng)降低淬火加熱溫度；⑤附加拉應(yīng)力使“有益合金”容易析出等……根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性加以解決。（3）層狀組織：制品折斷面呈現(xiàn)分層方向與軸線平行的木質(zhì)狀斷口產(chǎn)生原因：無權(quán)威解釋，鑄錠組織缺陷擠壓時(shí)拉長？主要解決辦法：使鑄造組織均勻化2）力學(xué)性能特征：性能不均勻，有擠壓效應(yīng)現(xiàn)象（1）性能不均勻：未熱處理狀態(tài)，制品內(nèi)部前端強(qiáng)度低、延伸率高，制品外層后端強(qiáng)度高、延伸率低，縱向強(qiáng)度指標(biāo)大于橫向指標(biāo)。

為什么？為什么變形程度大于85%后性能趨于均勻？2.4擠壓力1、各種因素對(duì)擠壓力的影響1）擠壓溫度、變形抗力及摩擦2）變形程度3）坯料長度如無溫度降低，因摩擦力增加而4）擠壓速度受加工硬化、熱效應(yīng)等多因素影響，有增有降5）模角金屬彎曲變形與接觸面大小綜合作用，存合理模角★模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、步驟（1）上下（左右）兩部分應(yīng)有足夠的同心度（2）工作部分安裝、拆卸方便，固定可靠（3）裝出料（坯）方便、安全、順暢（4）整體結(jié)構(gòu)有足夠的剛度（5）熱、溫?cái)D壓有冷卻模具或預(yù)熱與保溫模具措施實(shí)心——擠壓棒型材空心——擠壓管棒材結(jié)構(gòu)——整體形式、根部與桿部過盈組裝形式直徑:：臥式擠壓機(jī)（過大過小如何？）立式擠壓機(jī)D0——擠壓筒內(nèi)徑長度：LT——擠壓同長度2）抗壓強(qiáng)度與抗彎剛度校核：略，LT/DZ＜103）材料及精度要求：5CrNiMo,4CrNiW,3Cr2W8V；HRC45-49；桿身與根部不同心度≤0.1mm；兩端面對(duì)軸線的跳動(dòng)度≤0.1mm；桿外圓和內(nèi)孔表面粗造度為1.23-2.503、擠壓墊片設(shè)計(jì)1）結(jié)構(gòu)與尺寸dd（1）圓柱式針用途：多用于空心坯擠壓管材特征：工作部分為圓柱，決定管材內(nèi)徑，固定針頭部帶錐度，隨動(dòng)針全長帶錐度（為減小針受拉力，便于抽針）錐度：針工作長度直徑差為0.5-1.5mm(臥式擠壓）、0.2-0.5mm(立式擠壓），以管壁厚負(fù)差為限斷面尺寸：由空心材內(nèi)孔尺寸確定工作部分長度：L工作=L錠長+L墊片厚+L工作帶長+L伸出工作帶長缺點(diǎn)：內(nèi)孔≤20-30mm的厚壁管或供立式擠壓坯，易出現(xiàn)偏心、針被拉細(xì)或拉斷、墊片劃傷針表面影響制品內(nèi)孔質(zhì)量等（為什么？）（２）瓶式針用途：擠壓內(nèi)孔≤20-30mm的厚壁管或供立式擠壓坯，特征：針頭部分為工作部分，針桿大，抗彎斷面尺寸：由空心材內(nèi)孔尺寸確定工作部分長度：L工作=L余量+

L工作帶長+L伸出工作帶長L余量=20-30mm,要小于壓余厚度，防止金屬回流入空心軸結(jié)構(gòu)：高溫合金擠壓宜用整體式，一般用組裝式，針頭與針身300-500過渡，針頭長度直徑差0.2-0.3mm（3）浮動(dòng)穿孔針浮動(dòng)套與連接桿存在1-3mm間隙，擠壓時(shí)模孔金屬受理后可以自動(dòng)調(diào)心（為什么？）（4）強(qiáng)度校核穩(wěn)定性校核（長徑比＜5時(shí)不校核），抗拉彎強(qiáng)度校核，略（5）材料：3Cr2W8V；HRC41-54★圓孔、扁孔：圓孔優(yōu)點(diǎn)——受力均勻，制造與裝拆容易；扁孔用于擠壓大型壁板，受力不均勻★單層、多層：多層優(yōu)點(diǎn)——預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力峰值，增大承載能力，只換內(nèi)襯套★襯套結(jié)構(gòu)圓柱面配合：加工簡便，裝內(nèi)套困難圓錐面配合：加工困難，更換容易圓錐圓柱面配合：凸臺(tái)結(jié)構(gòu)柱面配合：便于裝配，防止工作中脫出好2）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度校核abrq1q2★圓擠壓筒受力情況★強(qiáng)度校核層數(shù)由內(nèi)襯套最大單位壓力確定每層用強(qiáng)度理論校核3）擠壓筒預(yù)熱設(shè)計(jì)熱錠法專用加熱爐電阻元件筒外加熱預(yù)設(shè)筒內(nèi)加熱孔電阻或電感加熱4）擠壓筒與模子的支承配合雙錐面配合單錐面配合錐面配合對(duì)中性好，承載力低錐模配合平面配合：鋁棒型材擠壓，抗壓，密封和對(duì)中性較差5）尺寸確定（1）內(nèi)孔尺寸已系列化，查表，受材料強(qiáng)度、擠壓比、墊片強(qiáng)度、擠壓軸剛度、設(shè)備噸位等限制（孔過大、過小有何弊端？）（2）長度尺寸主要受擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)和擠壓軸剛度限制L=LMAX+l+t+s；一般L/D0≤3-4LMAX——錠坯最大長度，實(shí)心錠擠棒型材（3-4）D0；空心錠擠管材（2-3）D0；鋁鎂合金擠棒型材（4-6）D0，擠管材小于3D0；扁擠壓筒（3-5）a(短軸）l—錠坯料穿孔金屬回流增加的長度，無穿孔為0T—模子進(jìn)入擠壓筒深度s—擠壓墊片厚度（3）襯套厚度確定先經(jīng)驗(yàn)后校核，也可用有限元計(jì)算一般平模：擠壓表面質(zhì)量好，擠壓力大，模孔受力差，常用于有色金屬擠壓錐模：金屬流動(dòng)均勻，擠壓力較小，適用于表面質(zhì)量要求不高的有色金屬、難變形金屬擠壓雙錐模：兼顧平模與錐模優(yōu)點(diǎn)，與平模比較模具壽命提高，與錐模比較軸向壓力增加可增加擠壓速度，適用于有色金屬金屬管材擠壓平錐模：介于平模與錐模之間，但比雙錐模模具強(qiáng)度好（為什么？），適用于鋼、鈦合金擠壓流線模：與平錐模相似，金屬流動(dòng)比平錐模優(yōu)，加工難度稍大平流線模：介于平模與流線模之間碗形模：利于潤滑，用于潤滑擠壓和無壓余擠壓（為什么？尾縮小）2）可拆卸模（用于變斷面擠壓）3）舌模（橋式模）特點(diǎn)：模子與舌芯一體，用于實(shí)心錠擠壓空心材，有焊縫，壓余長凸橋式、半凸橋式、隱橋式（各自有優(yōu)缺點(diǎn)）4）分流組合模特點(diǎn)：金屬經(jīng)陽模分流在陰模焊合，用于帶空心型材擠壓，有焊縫孔道式（常用）、叉架式6.2模子結(jié)構(gòu)與尺寸1）普通整體模★模角鋁合金、純銅、黃銅：90°鎂合金：25°鋅合金：30°鈦合金：60°★定徑帶長度h作用：平衡金屬流動(dòng)，保證模具壽命，確定制品形狀尺寸及精度。太小出現(xiàn)模子磨損、壓傷制品、出現(xiàn)壓痕、橢圓、制品超差、扭曲等缺陷；過大易粘附金屬、制品表面出現(xiàn)劃痕、毛刺、麻面等，增加擠壓力尺寸：輕金屬2-8，銅8-12，詳見手冊(cè)

★定徑帶尺寸dC1—裕量系數(shù)，與金屬熱漲、模子彈性變形、拉伸矯直、公差等影響，對(duì)只有負(fù)偏差且易粘附模孔擠壓（如銅棒材）C1要大一些，鋁合金溫度低模孔磨損變大C1要小一些（有拉伸轎直的綜合考慮，模孔設(shè)計(jì)用正偏差）。詳見手冊(cè)★出口尺寸、入口圓角半徑、模子外形尺寸★多孔模用途：常用于直徑小于30—40的棒材和簡單斷面型材模孔數(shù)：F0—擠壓筒斷面積F1—一制品的斷面積—平均擠壓比，一般≤40—50，過大易扭絞、擦傷、增加操作難度和廢品模孔排布原則：盡可能保證金屬均勻流動(dòng)一般均勻分布在同心圓上a=2.5—2.8，n大時(shí)取下限，D0大時(shí)取上限模孔間距、模孔距外邊緣最小距離：見手冊(cè)主要問題：金屬流動(dòng)均勻性、模具強(qiáng)度減輕金屬流動(dòng)不均勻性的常用措施：（1）型材重心盡量靠近模子中心，薄壁難流動(dòng)部分靠近模子中心，盡量通過流動(dòng)仿真確定（2）采用多孔模對(duì)稱布置（3）采用不等長定徑帶壁薄、斷面形狀復(fù)雜處，h越短，過長效果不明顯（冷縮，模子出口彈性變大，可設(shè)計(jì)一錐度），定徑帶加工困難（4）采用阻流角、促流角、導(dǎo)流角可在定徑帶超出極限時(shí)采用（5）采用平衡孔（6）采用工藝裕量型材模孔設(shè)計(jì)：圓角、圓弧與圓角：（1）無公差要求圓角、圓弧，按名義尺寸設(shè)計(jì)；（2）有公差要求圓角、圓弧及由圓角、圓弧組成的型材，按前公式計(jì)算；（3）帶角度型材，角度與名義角度相同，易并口者（如角型型材）加1-20，易張口（如U型型材）減1-20不等長定徑帶：

——計(jì)算時(shí)先定最小處，再依次確定其它斷面，可用CAE進(jìn)行流動(dòng)校核，目標(biāo)函數(shù)——模孔各部分單位壓力相等，流動(dòng)均勻2)舌型模★橋式突刀設(shè)計(jì)形狀及尺寸梭子形：易分離殘余，缺點(diǎn)是刀高棱形：可降低刀高，缺點(diǎn)焊合室金屬殘留多水滴形：理想形狀，使金屬流動(dòng)均勻尺寸設(shè)計(jì)見教材（略）★焊合室設(shè)計(jì)高度：保證焊合，要深淺適度h2=k(dt-50)+60K≈0.0138d-舌頭直徑t-管壁厚h=10—40，小噸位壓機(jī)取下限★優(yōu)點(diǎn)比舌型模加工容易，強(qiáng)度高，分離殘余方便，殘余少，可擠壓復(fù)雜型材，95%以上建筑型材采用該模擠壓★結(jié)構(gòu)上、下模結(jié)構(gòu)，平面分流★分流孔分流比：分流孔中心圓直徑：D=0.7D0(此時(shí)擠壓力最小）★分流橋橋?qū)挘築=b+3-20(大尺寸取下限）分流橋截面形狀：矩形—強(qiáng)度高，易成死區(qū)，不利于金屬流動(dòng)與焊合矩形倒角型水滴型較好★模孔尺寸外形尺寸——A=Am(1+K)K=0.007-0.015，6063材料K≈0.012壁厚尺寸——B=Bm+Bm＜3,=0.1Bm＞3,=0.2適當(dāng)加大難成形處壁厚尺寸★擠壓比民用建筑裝飾型材2．6擠壓工藝及設(shè)備選擇1、錠坯尺寸選擇依據(jù)：制品形狀體積、金屬損耗、模具強(qiáng)度、擠壓機(jī)能力等綜合選定順序：①制品形狀體積—計(jì)算擠壓力—選擠壓筒—錠坯形狀尺寸；②制品形狀體積—擠壓比—擠壓機(jī)及其擠壓筒—錠坯形狀尺寸坯料直徑、長度（可計(jì)算，可查表）：2、工藝參數(shù)確定溫度、速度、擠壓比、潤滑、熱處理●6063等無潤滑擠壓，大多材料潤滑擠壓●熱處理：坯料、中間、成品退火；淬火與時(shí)效3、擠壓機(jī)要求：會(huì)選選擠壓機(jī)：立式、臥式單動(dòng)、復(fù)動(dòng)機(jī)械、液壓（泵直接傳動(dòng)、泵—蓄能器傳動(dòng)）棒型材擠壓機(jī)、管材擠壓機(jī)、零件擠壓機(jī)噸位用途：管、線、棒、型優(yōu)點(diǎn)：制品尺寸精度高、表面質(zhì)量好、模具和設(shè)備簡單缺點(diǎn)：道次變形量和兩次退火間總變形量較小，多用于成品加工和精加工工序3．1拉拔工藝分類冷、溫、熱實(shí)心材——整體模、輥模空拉：減徑適于小徑管、異型管、盤管、減徑和整形固定芯頭拉拔：不宜拉薄壁、長和盤管，減徑和減壁游動(dòng)芯頭拉拔：適于拉長管和盤管，減徑和減壁空心材長芯桿拉拔：適于薄壁及低塑性材拉拔，減徑和減壁道次變形大，需芯杠多，脫桿難，少用頂管、擴(kuò)管、旋管等3．2拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形1、拉拔系數(shù)（變形程度）2、拉拔變形的基本條件

K=1.4~2.0，安全系數(shù)，小直徑制品取上限其中：棒材、厚壁管和型材取1.35~1.4薄壁管和型材取1.6直徑0.015~1.0線材取1.4~2.0思考：為什么K＞1，過大過小會(huì)出現(xiàn)和問題？3、拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形1）棒材拉拔應(yīng)力與應(yīng)變金屬流動(dòng)中心部近于理想拉壓變形，遠(yuǎn)離中心剪切變形越嚴(yán)重2）管材拉拔★空拉（減徑）應(yīng)力與應(yīng)變：金屬流動(dòng)：內(nèi)壁自由表面，內(nèi)側(cè)金屬較外側(cè)流動(dòng)快壁厚變化：自由——入口，入口——出口，增加，入口壁增厚影響因素——厚徑比、材料硬度、道次加工率、模角、反拉力增加，壁厚增加趨勢(shì)越弱空拉糾偏作用——同一圓周軸向拉應(yīng)力相同，周向壓應(yīng)力不同，薄壁處周向壓應(yīng)力大于厚壁處，使壁薄處增厚趨勢(shì)加強(qiáng)（注意大變形使薄壁失穩(wěn)）★固定芯頭拉拔應(yīng)力與變形金屬流動(dòng)壁中部較內(nèi)外側(cè)金屬流動(dòng)快壁厚變化：減徑區(qū)（壁厚有所增加）≈空拉減壁區(qū)（內(nèi)徑不便）≈棒材拉拔★游動(dòng)芯頭拉拔應(yīng)力與變形、金屬流動(dòng)及壁厚變化五區(qū)：入口空拉區(qū)、減徑區(qū)、中間空拉區(qū)、減壁區(qū)、定徑區(qū)穩(wěn)定拉拔條件★長芯桿拉拔應(yīng)力與變形金屬流動(dòng)內(nèi)側(cè)較外側(cè)金屬流動(dòng)快壁厚變化：與圓柱形固定芯頭拉拔基本相同，但摩擦不是阻力，可采用較大拉拔系數(shù)，有利于較差塑性材料的拉拔3）反向拉力及其對(duì)應(yīng)力與變形的影響一定大小的反向拉力Q，對(duì)應(yīng)力與變形的影響不大，但可以顯著降低金屬對(duì)模壁的壓力，減少潤滑劑的擠出，Q不宜過大。PQ4、拉拔殘余應(yīng)力及處理1）殘余應(yīng)力分布2）殘余應(yīng)力的消除（1）減少不均勻變形（2）矯直（3）去應(yīng)力退火3.3拉拔力

1、各種因素對(duì)拉拔力的影響

模具振動(dòng)——聲波25~500赫（低頻）、超聲波10~800千赫（高頻）可降低拉力，原因：可使變形抗力（高頻）或接觸摩擦（低頻）降低2、拉拔力的計(jì)算理論推導(dǎo)公式（作業(yè)：讀懂教材中理論推導(dǎo)內(nèi)容）經(jīng)驗(yàn)公式實(shí)測(cè)（直接測(cè)量、間接測(cè)量3．4拉拔模具設(shè)計(jì)包括模子與芯頭設(shè)計(jì)1、模子設(shè)計(jì)1）結(jié)構(gòu)形狀—圓孔模（圓錐、弧線模），異形模組合—整體模，組合模材料—鑄鐵模、工具鋼模、硬質(zhì)合金模、金屬陶瓷模、金剛石模2）尺寸★入口段Lr作用：坯料、潤滑易進(jìn)入錐角太大潤滑劑不易儲(chǔ)存，過小金屬碎屑不易流出★工作段Lg作用:使金屬變形錐形用于大變形，弧線用于直徑小于1毫米的絲線拉拔★定徑段Ld作用：定尺寸、保證模具壽命★出口段Lc作用：防止制品劃傷★模子外形、高度尺寸盡量系列化2、芯頭設(shè)計(jì)1)固定芯頭設(shè)計(jì)直徑大于30mm用空心，小于5mm用鋼絲制作，錐形用于薄壁管拉拔