金属材料成形工艺及控制-孙玉福,张春香-ppt

材料成形工艺及控制 第三篇 塑性成形技术及工艺第10章 金属挤压及拉拔工艺

(塑性部分9节)郑州大学 2010年3月3日

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10.3 金属挤压工艺10.3.1 管棒型材挤压工艺概述用挤压法生产管棒型材的工艺流程，如图10.41所示。 在挤压生产过程中，基本工艺参数的选择对产品的质量有着质量重要的影 响，为了获得高质量的产品，必须正确地选择工艺参数。 所谓基本工艺参数包括制品设计和锭坯尺寸、挤压温度和速度、润滑条件

等。

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图10.41 挤压法生产管棒型材的工艺流程示意

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10.3.2 锭坯尺寸的选择1.锭坯尺寸选择的原则 锭坯尺寸选择的原则具体包括以下几点： (1) 锭坯质量。对锭坯质量的要求，根据合金、制品的技术要求和生产的 工艺而定。 (2) 变形程度。根据合金塑性图确定适当变形量，一般为保证挤压制品断 面组织和性能均匀，应使挤压时的变形程度大于80%,可取90%以上。 (计算公式) (3) 挤压压余。在挤压定尺和倍尺产品时，应考虑压余的大小及切头尾所 需的金属量。 (4) 设备能力。在确定铸锭尺寸时，必须考虑设备的能力和挤压工具的强 度。

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(5) 填充系数。为保证操作顺利进行，在挤压筒与铸锭之间，空心锭坯的 内径与穿孔针之间都应留有一定的间隙。在确定这一间隙时，应考虑锭 坯热膨胀的影响。△外为挤压筒内径与锭坯外径间的间隙；△内为锭坯 (空心的)内径与穿孔针外径间的间隙，根据经验可按表10-2选取。 (计算公式)

表10-2 △外与△内之值合金种类 挤压机类型 △外/mm △内/mm

铝及其合金重有色金属 稀有金属

卧式 立式卧式 立式 卧式 立式

6~10 2~35~10 1~2 2~4 1~2

4~8 3~41~5 3~5 1~1.5

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2.挤压比λ的选择

挤压比为制品横断面积与坯料横断面积的比。选择挤压比λ时应考虑合金塑性、产品性能以及设备能力等因素。实际生产中主要考虑挤压工具的 强度和挤压机允许的最大压力。 为了获得均匀和较高的力学性能，应尽量选用大的挤压比进行挤压，一 般要求： 一次挤压的棒、型材 锻造用毛坯 二次挤压用毛坯 λ>10 λ>5 λ可不限

一般轻金属挤压比λ值的范围为8~60,纯金属与软合金允许的值较大，硬 金属较小。挤压型材时λ=10~45,挤压棒材时λ=10~25。为保证焊缝质量， 使用组合模挤压时λ≥25。 重金属挤压比λ一般在4~90范围内选取，对组织与性能有一定要求的挤压 制品，挤压比一般不低于4~6。(变形程度=?)

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3.锭坯长度的确定 按挤压制品所要求的长度来确定锭坯的长度时，可用下式计算： (10-1)

式中，L0—锭坯长度； D0—锭坯直径；

Dt—挤压筒直径；Kt—填充系数， Lz—制品长度； ,一般取为1.05~1.1;

LQ—切头、切

尾长度；hy—压余厚度。

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10.3.3 挤压温度与速度的选择1.挤压温度的选择确定挤压温度的原则是：在所选择的温度范围内，保证金属具有最好的塑性 及较低的变形抗力，同时要保证制品获得均匀良好的组织性能等。

挤压与轧制相比，由于挤压变形热效应大，所以一般来说挤压温度要比热轧的温度低些。合理的挤压温度范围，应该是根据“三图”定温的原则： (1) 合金的状态图。它能够初步给出加热温度范围，挤压上限低于固相线的

温度T0,为了防止铸锭加热时过热和过烧，通常热加工温度上限取(0.85~0.90)T0,而下限对单相合金(0.65~0.70)T0。

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(2) 金属与合金的塑性图。塑性图是金属和合金的塑性在高温下随变形状 态以及加载方式而变化的综合曲线图，这些曲线可以是冲击韧性αK、断 面收缩率ψ、延伸率δ、扭转角θ以及镦粗出现第一个裂纹时的压缩率等。 (3) 第二类再结晶图。挤压制品的温度，对制品组织与性能影响很大，参 照第二类再结晶图，可以控制制品的晶粒度。挤压终了温度太高会发生

聚集再结晶,温度过低金属引起加工硬化和能耗大。总之，“三图”定温是确定热加工温度的主要理论依据，同时还要考虑 挤压加工的特点，如挤压的金属与合金、挤压方法、热效应等。常用钢

种、轻金属及重金属挤压温度控制范围列于表10-3。

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表10-3 常用金属挤压温度控制范围牌号 挤压温度 /℃ 碳素钢 低合金钢 滚珠轴承钢 铬不锈钢 1200±100 1200±70 1125±25 1175±25 镁合金 紫铜(棒) 紫铜(管) H96-H80 300~350 750~830 800~880 790~870 HAl77-2 QAl10-3-1.5 QA19-2,QA19-4 QSn6.5-0.1 牌号 挤压温度/℃ 牌号 挤压温度 /℃ 720~820 750~800 750~850 650~700

铬镍不锈钢纯铝 防锈铝 锻铝

1180±30320~480 320~480 370~520

H68H62 HPb59-1 HSn70-1

700~770600~710 600~650 650~750

B30镍及其合金 铅及其合金 锌

900~10001000~1200 200~250 250~350

硬铝超硬铝

380~450380~450

HSn62-1

650~750