【文章內(nèi)容簡介】 平衡相圖 Ac?~Ac?線之間擠壓，此時(shí)很多高強(qiáng)度鋼及合金在相變區(qū)內(nèi)正處于珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，塑性好，變形抗力小，有利于擠壓成形。 T10A 的溫塑性變形溫度通常在 650~750℃之間，高于 750℃時(shí)工件的氧化變得劇烈，低于 650℃時(shí)工件的變形抗力迅速增大。 由于工件的變形程度較大，故將溫?cái)D壓溫度定在 700℃在這溫度下 T10A 的變形抗力為常溫下的 10 氧化極微?？紤]到加熱溫度的波動(dòng)，最終將擠壓溫度定為 (700177。 20)℃ [8]。 9 圖 42 T10 的溫度曲線 坯料加熱后的直徑 tD 可按公式： 0 (1 )ttDD ??? 式中： 0D —— 溫室時(shí)毛坯直徑 ? —— 材料的線性膨脹系數(shù)， t—— 坯料高于室溫的溫差， 查表得 T10 的線性膨脹系數(shù)為 10 其中擠壓定為 720℃，室溫為 20℃ 則 tD =38（ 1+） = 5 溫?cái)D壓成型 斷面變形程度的計(jì)算 釬套溫?cái)D壓件的斷面變形程度： 010()100%f FFF? ??? 式中； Fo 為溫?cái)D壓變形前毛坯的橫斷面積 (mm) 1F 為溫?cái)D壓變形后制件的橫斷面積 (㎜178。 ) 10 010()100%f FFF? ??? =(1422985)/1422 100% =31% 在 700℃時(shí) T10A 的許用變形程度為 60%，因此可一次成形。 溫?cái)D壓壓力 溫?cái)D壓壓力大小對(duì)溫?cái)D壓變形工藝的制定、壓力機(jī)的噸位的選用、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及對(duì)模具壽命的影響等，都有有很大的作用。 影響溫?cái)D壓壓力的因素 與冷擠壓一個(gè)樣，影響溫?cái)D壓壓力和因素也很多，其主要有化學(xué)材料成分、組織狀態(tài)、變形程度、擠壓方式模具結(jié)構(gòu)、擠壓件形狀尺寸及加熱溫度。 除了加熱溫度以外，其它影響因素與冷擠壓因素相似，隨著溫度的升高，擠壓變形抗力逐漸下 降，溫?cái)D壓力也明顯下降。 與冷擠壓相比，低溫溫?cái)D壓變形抗力要降低于 15%，中溫或高溫溫?cái)D壓變形抗力要下降 50%~70%，由此可見，溫?cái)D壓壓力較冷擠壓有明顯的下降，這對(duì)于擠壓加工硬化敏感材料更為突出。 溫?cái)D壓壓力的計(jì)算 溫?cái)D壓壓力計(jì)算有圖算法和公式計(jì)算法，由于公式計(jì)算法相對(duì)方便一點(diǎn)，在此就用公式計(jì)算法，用理論計(jì)算法求得溫?cái)D壓時(shí)的單位擠壓力的精確值是比較困難的，在生產(chǎn)實(shí)際中一般用經(jīng)驗(yàn)公式 [9]， 反擠壓壓力計(jì)算 T10 溫?cái)D壓單位擠壓 T10 在 700℃的變形程度為 60%，所以由上表可以查得此時(shí) 的單位擠壓力為了 1090Mpa。則總擠壓力由公式： P=pF =1090 4? 178。 =1259718N = 6 溫?cái)D壓模具設(shè)計(jì) 模具材料的要求及選用 溫?cái)D壓模具在擠壓成形過程中 %要經(jīng)受高壓及變形的作用，在連續(xù)生產(chǎn)時(shí)模具溫度可達(dá) 300~500℃或更高。 因此作為溫?cái)D壓模具材料應(yīng)具備如下特點(diǎn)。 11 (1) 模具溫升后模具材料的屈服強(qiáng)度應(yīng)高于擠壓時(shí)作用在模具上的單位擠壓力。 (2)模具材料除具有高強(qiáng)度 高硬度 一定的韌度外， 還應(yīng)具有高 的熱硬性 高溫耐磨及耐熱疲勞性。 (3)模具材料的熱膨脹率要小，熱導(dǎo)率要大 %比熱容也要大。 (4)制造工藝好，有利于熱鍛 熱處理及切削加工等。 凸模對(duì)抗壓性能有很高的要求，而且溫度可 300～ 500℃或更高，故選用W18Cr4V 高速 W18Cr4V 具有較高的變形抗力 耐磨性及斷裂抗力。有很高的熱硬性，熱處理硬度要求達(dá)到 50～ 63HRC。 凹模對(duì)耐磨性有較高的要求， 一般需用組合凹模。凹模選用 YG20 硬質(zhì)合金，其加熱到 800℃時(shí)還能保持高的熱硬性和耐磨性。 YG20 硬質(zhì)合金沖擊韌性很差，性脆、易 開裂，所以選用三層組合式凹模結(jié)構(gòu)見圖 4，內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈與凹模和外預(yù)應(yīng)力圈是過盈配合， 內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈的材料必須具有足夠的強(qiáng)度與韌性，選用 Cr12Mo，熱處理硬度達(dá)到 60~62HRC，外預(yù)應(yīng)力圈選用 45＃鋼。這樣提高了凹模的強(qiáng)度，延長了模具的壽命， 還可以減少昂貴的高級(jí)模具材料的消耗，大大地降低模具成本。 模具結(jié)構(gòu) 溫?cái)D壓成形用的模具， 要能承受溫?cái)D壓塑性成形時(shí)引起的較大軸向壓力和徑向壓力， 要求其強(qiáng)度高，剛度和精度都能適用各種成形工序的要求，尤其是模架，要通用性好，便于安裝、調(diào)整與更換。溫?cái)D壓模具的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 3 所示。工作部分由凹模、凸模和下頂出器組成。在開始溫?cái)D壓之前應(yīng)使用噴燈或在模具工作部分放上燒紅的鋼塊進(jìn)行預(yù)熱， 使模具工作部分具有約 150~300℃的溫度。 每次溫?cái)D壓以后，用壓縮空氣冷卻凸凹模等工作部分，并增加每次溫?cái)D壓工序之間的間隔時(shí)間 [10]。 工作零件的設(shè)計(jì) 正確選擇凸、凹模工作部分尺寸和形狀，可以保證模具有較高的壽命，降低擠壓力，同時(shí)有利于擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)成形。 反擠壓凸模 反擠壓凸模一般由夾緊和成形兩部分組成，當(dāng)反擠壓凸模在擠壓時(shí)靠?？趯?dǎo)向時(shí)，則還需增加導(dǎo)向部分。 12 圖 61 溫?cái)D壓模具結(jié)構(gòu) 反擠壓凸模形式 合理的反擠壓凸模成形部分形狀和尺寸，可以有利于金屬的流動(dòng)，降低單位擠壓力，從而提高模具的使用壽命。按反擠壓凸模成形部分的形狀不同有三種常用形式，圖 4 中的尖頂錐形凸模，斜角 越大則單位擠壓力越小，生產(chǎn)中一般斜角為 5~9176。但是斜角越大，當(dāng)毛坯表面不平時(shí)，擠壓時(shí)凸模要歪斜，造成零件壁厚不均勻。平底凸模用于擠壓件內(nèi)孔要求平底或單 位擠壓力較低的場合。因此我們選用尖頂錐形凸模。 反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為 h 的圓柱形表面，稱之為工作帶，工作帶以上的凸模直徑略小些，工作帶的作用有以下三點(diǎn)： （ 1）減小凸模與擠壓金屬的接觸面積，可大大降低摩擦阻力； （ 2）防止擠壓結(jié)束時(shí)，擠壓件粘在凸模上； （ 3）擠壓時(shí)，不會(huì)由于凸模工作帶以上部分的彈性變形而產(chǎn)生的直徑增大，影響擠壓件內(nèi)孔的尺寸精度。 工作帶又稱為定徑帶，是模具中垂直模具工作端面并保證擠壓制品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的區(qū)段，也是?？字匾慕M成部分。 正確選擇工作帶長度，有利于 提高擠壓制品質(zhì)量與金屬流動(dòng)的均勻性。工作帶長度的選擇應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（立式或臥式）、被擠壓的金屬材料、制品的形狀和尺寸等因素來確定。若工作帶長度 太長，則擠壓金屬殘料易粘結(jié)在工作帶表面，使制品表面出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷，同時(shí)增大模具與被擠壓金屬的摩擦力，金屬流速變慢，增大擠壓力等現(xiàn)象；若工作帶長度 過短，則會(huì)加快模孔的磨損，使制品尺寸不穩(wěn)定，出現(xiàn) 13 超差現(xiàn)象，且因金屬流速較快致使制品斷面各部分金屬流動(dòng)不均勻而形成波浪、扭擰、彎曲等缺陷。 工作帶合理長度的確定原則如下： （ 1）按照擠壓時(shí)能 保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的耐磨性來確定的最小值。一般來說，工作帶的最小值為 ~。 （ 2）根據(jù)擠壓時(shí)金屬與?？坠ぷ鲙ё畲笥行Ы佑|寬度來確定工作帶長度的最大值。超過此值的那部分工作帶，就將失去塑性成形的定徑和調(diào)節(jié)金屬流速的作用。 （ 3）擠壓型材的模具工作帶長度取值時(shí)，應(yīng)視情況不同而有所區(qū)別。例如，一些簡單斷面實(shí)心型材，如等壁厚角形、丁字形、工字形之類，?？赘鞑课坏墓ぷ鲙чL度可以是相同的，一般取值為 ；而對(duì)于建筑型材，因擠壓比大，擠壓速度快，制品長度較長，即使是等截面等壁厚的情況，模具工作帶 取值也應(yīng)不相同，要參照生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。 反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 反擠壓凸模所受到的單位擠壓力比正擠壓時(shí)大。同時(shí)由于坯料放 偏斜或坯料端面不平整，會(huì)使凸模在反擠壓時(shí)受到偏心載荷而彎曲折斷。所以其工作條件比正擠壓凸模更為惡劣，因此必須合理設(shè)計(jì)和正確選擇反擠壓凸模的尺寸參數(shù) [11]。 反擠壓凹模各部分尺寸參數(shù)的確定如下 反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 工作帶高度 h 2~3mm 底部平坦部分直徑 錐頂角 7～ 27176。 非工作部分直 d1 （ ～ ） d 斜面與工作帶交接處 r0 ～ 斜面與平坦部分交接處 r ～ 定位直徑 d2 (～ ) d 定位高度 h2 (～ ) d 支承部分直徑 d3 (～ ) d 支承部分高度 h3 (～ ) d3 支承部分錐半角 5～ 15176。 支承錐面與 d2交接處 R1 D 與 d2交接處 R2 D 與 d1交接處 R3 依據(jù)上表可得出突模的尺寸參數(shù)如下： 工作帶直徑： d=25mm 工作帶高度?。? h=4mm 錐頂角取 9 度： 14 非工作部分直徑： d1== 25= 斜面與工作帶交接處： r0=1mm 定位直徑： d2== 25=35mm 定位高度： h2== 25= 支撐部分直徑： d3== 25= 支撐部分高度： h3== 支撐部分錐半角度 10 度： 反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施 反擠壓凸模的成形部分長度 h1 應(yīng)當(dāng)越短越好，這樣可以避免凸模在擠壓時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲而失穩(wěn)。 凸模的成形部分長度按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，其許用范圍如下： h1/d1≤ ~3。 圖 62 凸模 反擠壓凹模 組合凹模的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。 （ 2）節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來整個(gè)凹模要用高級(jí)合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級(jí)合金 工具鋼即可，預(yù)應(yīng)力圈可改用較差一些的合金鋼或中碳鋼來制成。 （ 3）由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量，同時(shí)小尺寸規(guī)格模具鋼的碳化物偏析情況得到改善，提高了模具鋼的原始材質(zhì)。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模，預(yù)應(yīng)力圈仍可繼續(xù)使用。 (4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性