【文章內(nèi)容簡介】 平衡相圖 Ac?~Ac?線之間擠壓，此時很多高強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℃時工件的氧化變得劇烈，低于 650℃時工件的變形抗力迅速增大。 由于工件的變形程度較大，故將溫擠壓溫度定在 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，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 溫擠壓成型 斷面變形程度的計算 釬套溫擠壓件的斷面變形程度： 010()100%f FFF? ??? 式中； Fo 為溫擠壓變形前毛坯的橫斷面積 (mm) 1F 為溫擠壓變形后制件的橫斷面積 (㎜178。 ) 10 010()100%f FFF? ??? =(1422985)/1422 100% =31% 在 700℃時 T10A 的許用變形程度為 60%，因此可一次成形。 溫擠壓壓力 溫擠壓壓力大小對溫擠壓變形工藝的制定、壓力機的噸位的選用、模具結(jié)構(gòu)的設計以及對模具壽命的影響等，都有有很大的作用。 影響溫擠壓壓力的因素 與冷擠壓一個樣，影響溫擠壓壓力和因素也很多，其主要有化學材料成分、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，溫擠壓力也明顯下降。 與冷擠壓相比，低溫溫擠壓變形抗力要降低于 15%，中溫或高溫溫擠壓變形抗力要下降 50%~70%，由此可見，溫擠壓壓力較冷擠壓有明顯的下降，這對于擠壓加工硬化敏感材料更為突出。 溫擠壓壓力的計算 溫擠壓壓力計算有圖算法和公式計算法，由于公式計算法相對方便一點，在此就用公式計算法，用理論計算法求得溫擠壓時的單位擠壓力的精確值是比較困難的，在生產(chǎn)實際中一般用經(jīng)驗公式 [9]， 反擠壓壓力計算 T10 溫擠壓單位擠壓 T10 在 700℃的變形程度為 60%，所以由上表可以查得此時 的單位擠壓力為了 1090Mpa。則總擠壓力由公式： P=pF =1090 4? 178。 =1259718N = 6 溫擠壓模具設計 模具材料的要求及選用 溫擠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)時模具溫度可達 300~500℃或更高。 因此作為溫擠壓模具材料應具備如下特點。 11 (1) 模具溫升后模具材料的屈服強度應高于擠壓時作用在模具上的單位擠壓力。 (2)模具材料除具有高強度 高硬度 一定的韌度外， 還應具有高 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，熱處理硬度要求達到 50～ 63HRC。 凹模對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)預應力圈與凹模和外預應力圈是過盈配合， 內(nèi)預應力圈的材料必須具有足夠的強度與韌性，選用 Cr12Mo，熱處理硬度達到 60~62HRC，外預應力圈選用 45＃鋼。這樣提高了凹模的強度，延長了模具的壽命， 還可以減少昂貴的高級模具材料的消耗，大大地降低模具成本。 模具結(jié)構(gòu) 溫擠壓成形用的模具， 要能承受溫擠壓塑性成形時引起的較大軸向壓力和徑向壓力， 要求其強度高，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。溫擠壓模具的結(jié) 構(gòu)設計如圖 3 所示。工作部分由凹模、凸模和下頂出器組成。在開始溫擠壓之前應使用噴燈或在模具工作部分放上燒紅的鋼塊進行預熱， 使模具工作部分具有約 150~300℃的溫度。 每次溫擠壓以后，用壓縮空氣冷卻凸凹模等工作部分，并增加每次溫擠壓工序之間的間隔時間 [10]。 工作零件的設計 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，同時有利于擠壓時金屬的流動成形。 反擠壓凸模 反擠壓凸模一般由夾緊和成形兩部分組成，當反擠壓凸模在擠壓時靠?？趯驎r，則還需增加導向部分。 12 圖 61 溫擠壓模具結(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，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，當毛坯表面不平時，擠壓時凸模要歪斜，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： （ 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，擠壓件粘在凸模上； （ 3）擠壓時，不會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，也是模孔重要的組成部分。 正確選擇工作帶長度，有利于 提高擠壓制品質(zhì)量與金屬流動的均勻性。工作帶長度的選擇應根據(jù)擠壓機的結(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)擠壓時金屬與模孔工作帶最大有效接觸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，應視情況不同而有所區(qū)別。例如，一些簡單斷面實心型材，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 取值也應不相同，要參照生產(chǎn)實際經(jīng)驗確定。 反擠壓凸模尺寸參數(shù)設計 反擠壓凸模所受到的單位擠壓力比正擠壓時大。同時由于坯料放 偏斜或坯料端面不平整，會使凸模在反擠壓時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，因此必須合理設計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)設計計算 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 工作帶高度取： 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 應當越短越好，這樣可以避免凸模在擠壓時產(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)點是： （ 1）顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時的承載能力，提高內(nèi)凹模的強度。 （ 2）節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來整個凹模要用高級合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級合金 工具鋼即可，預應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)。當內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模，預應力圈仍可繼續(xù)使用。 (4)內(nèi)凹?？梢圆捎糜操|(zhì)合金，大大地延長模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性