【文章內(nèi)容簡介】 頭尾矯直切定尺檢查入庫 擠壓方法 在擠壓生產(chǎn)中有許多擠壓方法，一般根據(jù)不同的特點后用途進行分類，如表24。在擠壓生產(chǎn)工藝中正擠壓和反擠壓是最常用的方法。兩者的區(qū)別主要是金屬流動方向與桿運動方向是否一致。一致則為正擠壓，正是由于這樣所以存在較大的摩擦力。反之則為反擠壓。顯然擠壓筒與錠坯沒有相對滑動，沒有外摩擦力。兩者的不同特點影響著擠壓過程、產(chǎn)品精度、成品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率等。對于空心型材和管材最常用的方法也是擠壓法。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)或者能力的影響，錠坯可以是空心的也可以是實心的。表24 擠壓法分類分類特征分 類擠壓方向正向擠壓反向擠壓側(cè)向擠壓變形特征平面變形擠壓軸對稱變形擠壓一般三維變形擠壓潤滑狀態(tài)無潤滑擠壓常規(guī)潤滑擠壓（潤滑穿孔針擠壓、普通潤滑劑全潤滑擠壓）特種潤滑擠壓擠壓溫度冷擠壓溫擠壓熱擠壓（普通熱擠壓、等溫擠壓）擠壓速度低速擠壓、高速擠壓、沖擊擠壓綜合所述，本次設(shè)計為管材擠壓，選擇擠壓方法為正向熱擠壓。 擠壓工藝參數(shù)確定 確定擠壓工藝參數(shù)時，一般要考慮各種因素的綜合作用對金屬壓力加工時的可擠壓性和對擠壓制品質(zhì)量的要求（形狀與尺寸的偏差、組織與性能、表面精度等），從而達到提高生產(chǎn)率和成品率的要求。熱擠壓進程當(dāng)中的基本參數(shù)是擠壓速率（金屬出口速率）和擠壓溫度，這兩個基本參數(shù)構(gòu)成為了溫度——速率前提，對擠壓進程的節(jié)制十分重要。在確定詳細(xì)的擠壓工藝參數(shù)規(guī)模時，找到一個既斟酌出產(chǎn)請求的理論方式和全部的影響因素是不易的。以是，在選擇擠壓工藝參數(shù)時，在理論闡發(fā)的基礎(chǔ)上舉行各類工藝實驗，考查產(chǎn)品質(zhì)量，并參照現(xiàn)實出產(chǎn)的經(jīng)驗值。一般擠壓工藝參數(shù)值見表25。表25 熱擠壓時金屬材料的工藝參數(shù)值金屬材料擠壓溫度/℃擠壓比流出速度 /m?s1單位擠壓力/MPa銅及銅合金純銅α+β黃銅，青銅10~13%Ni白銅20~30%Ni白銅820~910650~840700~780980~10010~40010~40010~200—~~~~300~650200~500600~800500~850 擠壓溫度（1） 金屬與合金的可擠壓性 擠壓成型的可能與否主要根據(jù)材料的可擠壓性，一般與材料有關(guān)。主要包含在高溫條件下金屬的變形抗力與塑形兩個指標(biāo)。~。所以，應(yīng)查找金屬熔點和成分合金在相圖上固定點溫度，確定擠壓溫度的上限，防止擠壓時出現(xiàn)熱脆性。其次，對于存在相變的合金，單相區(qū)最適合擠壓。金屬應(yīng)盡量在高溫塑形溫度范圍內(nèi)進行熱擠壓，避免產(chǎn)生周期性裂紋。同時，應(yīng)注意到金屬與合金在熱狀態(tài)下的表面性質(zhì)，防止錠坯表面過度氧化和粘接。（2）制品質(zhì)量要求 擠壓制品的溫度在?？壮隹诔鲅亻L度方向上下波動，冷卻后的斷面尺寸沿長度方向上也存在偏差。制品斷面尺寸出現(xiàn)波動時，首先檢查與調(diào)整錠坯的初始溫度，無法及時調(diào)整時應(yīng)控制擠壓速度。對于成分與組織狀態(tài)不同的合金，錠坯初始溫度影響著金屬流動不均勻性和組織性能。一般，錠坯表面易產(chǎn)生硬的氧化的金屬材料，擠壓溫度不宜過高；對有相變的合金應(yīng)制止在相變溫度區(qū)擠壓。為保證制品組織均勻性可采用等溫擠壓技術(shù)。易于粘接工具的錠坯，無論是擠壓工具的損傷還是粘接金屬，都會使擠壓制品表面質(zhì)量惡化。因此，此類金屬合金應(yīng)在較低的溫度下加熱。 （3）擠壓溫度控制值綜上所述，擠壓溫度范圍考慮到合金狀態(tài)圖、高溫塑形圖、再結(jié)晶圖，還要參考車間的實際生產(chǎn)規(guī)程和設(shè)備能力，用以保證成品率、生產(chǎn)率以及制品質(zhì)量要求等指標(biāo)，同時還應(yīng)估計到擠壓過程中的金屬熱量平衡關(guān)系。銅及其合金在不同擠壓條件下的實際擠壓溫度見表23。本次設(shè)計為H68黃銅擠壓，根據(jù)表2表26選擇擠壓溫度為700℃、錠坯原始溫度為800℃。表26 擠壓時錠坯加熱溫度 金屬種類合金及牌號錠坯原始溫度/℃擠壓筒溫度/℃棒材管材銅黃銅H68，HSn701H62，HSn621HFe5911HPb591HAl772HMn5732HSi803700~750640~690——580~630750~800580~630720~770780~840700~760—— 580~630770~820——600~650350~400 擠壓速率和金屬流出速率 擠壓速率有三種不同的表示方法：擠壓桿的移動速度率vg ；金屬流出模孔的速率 v= λvg，此法最常用、最直觀；金屬的變形速率 ε ，此方法實際生產(chǎn)中不用。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備能力（噸位、速度）的要求去選擇擠壓速率，一般選擇較大的擠壓速率。確定實際擠壓時的金屬流出速率，根據(jù)擠壓溫度已知的前提下，綜合考慮擠壓材料的變形抗力、合金的塑性、擠壓比以及工模具預(yù)熱的影響來確定金屬流出速率，銅及銅合金允許的金屬流出速率如表27所示。 表27 銅擠壓時的金屬流出速率 （m/min）金屬材料40=40~100100管材棒材管材棒材管材棒材H6HAl772~~~~~~H90、H8512~4812~60————————H6HPb59142~4824~90120~14036~180——60~240根據(jù)上述可知，擠壓金屬為H68黃銅、擠壓比1擠壓成品為管材，~，本設(shè)計取3m/min。 擠壓比擠壓比一般依據(jù)擠壓生產(chǎn)工藝流程來確定，其值一般控制在6~100范圍內(nèi)。 （1）金屬與合金的可擠壓性擠壓溫度確定后，擠壓制品流出?？椎臏囟扰c速度隨著擠壓比的增大而增加。選擇適合的擠壓比，可以防止擠壓成品產(chǎn)生裂紋和表面粗糙。 （2）制品質(zhì)量要求根據(jù)擠壓成品斷面上的性能與構(gòu)造不同，擠壓熱加工態(tài)的成品時，一樣平常擠壓比不得小于10~12。擠壓后需要繼續(xù)加工（如軋制、鍛造、拉伸、彎曲等）的坯料，擠壓比一般不小于5，擠壓制品為了獲得加好的表面質(zhì)量，擠壓比不得小于20。擠壓斷面較小的型材時，采取多?？讛D壓，削減金屬活動不均性，使擠壓比降低。利用組合模擠壓空心型材時，為保證擠壓成品焊縫質(zhì)量，應(yīng)盡可能選取較高的擠壓比。 （3）擠壓比與擠壓機的噸位有關(guān)，噸位越大擠壓比可以大些。 （4）不同的擠壓方式擠壓比也不同，如帶潤滑擠壓時大些；反向擠壓時大些 （5）模具結(jié)構(gòu)不同擠壓比也不同，組合模較平模大些。 （6）錠坯尺寸也會影響擠壓比的大小，錠坯越長擠壓比越小。根據(jù)以上分心以及式21計算可知擠壓比為120。 擠壓時的潤滑條件擠壓時一次變形量較大，金屬與工具接觸面上的正壓力很大（是金屬變形抗力的3~4倍，甚至更大），這是擠壓所具有的特殊的變形條件。在這種條件下金屬變形區(qū)表面更新劇烈，加重了金屬與工具之間的粘接。因此，擠壓時潤滑劑的作用是最大限度的降低表面摩擦，擠壓制品的表面質(zhì)量和工具的使用壽命得到提高，同時減小錠坯溫度的下降、保證擠壓溫度以及適當(dāng)減小擠壓能耗。擠壓銅及銅合金管棒材時，使用的潤滑劑一般是45號機油和20~30%鱗片狀石墨；當(dāng)擠壓青銅與白銅時，可將鱗片狀石墨粉量加到30~40%。在冬季，加入5~9%的煤油可以增加潤滑劑的流動性；夏季時，為了使石墨懸浮常加入一定量的松香。本設(shè)計為擠壓黃銅管材且防止錠坯表面擦傷，影響成品質(zhì)量以及減小摩擦力，采用帶潤滑擠壓，選擇45號機油作為本次設(shè)計的潤滑劑。 錠坯尺寸選擇考慮到擠壓成品的質(zhì)量、成品率、生產(chǎn)效率等技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)應(yīng)當(dāng)合理選擇錠坯尺寸。錠坯尺寸（直徑和長度）越大、擠壓成品越長，從而使幾何損失（切壓余、切頭尾）和所用輔助時間的比例減小。由于壓余引發(fā)的金屬幾何損失，增加長度和增大錠坯尺寸對成品率的影響不同。當(dāng)錠坯體積一定時，縮小直徑或者增大直徑使金屬幾何損失增加。反之，金屬幾何損失減少。 錠坯直徑的選擇在滿足擠壓成品斷面機械性能和均勻性要求的前提下，最大程度的采取最小的擠壓比。對于復(fù)雜形狀斷面型材，應(yīng)保證?？纵喞c積壓筒壁的距離太近，防止成品出現(xiàn)分層缺陷。多?？讛D壓時，還要斟酌?？组g的最小間隔，既要求各?？捉饘偎俾示鶆颍旨骖檾D壓模的強度。擠壓管、棒、型材、線材的錠坯通常采用實心圓柱錠坯。選擇錠坯直徑時，不能單獨考慮一個因素，以下因素需要考慮，如所選擠壓機的擠壓筒直徑、兩者之間的間隙、錠坯加熱膨脹系數(shù)等。 本設(shè)計錠坯與產(chǎn)品尺寸已經(jīng)給定，計算擠壓比采用式21計算： （21） 式中 F錠 —錠坯斷面積； F制 —制品斷面積；按照設(shè)計任務(wù)書可知錠坯直徑280cm，產(chǎn)品尺寸為303mm，則擠壓比=120。根據(jù)表28擠壓筒與錠坯的見間隙值取5mm，所以擠壓筒直徑為290mm。表28 擠壓筒與錠坯的間隙值擠 壓 機擠壓筒直徑/mm間 隙 值/mm類 型噸 位/MN臥 式—≤1001～31～5100～3005≥30010立 式675～1201～2 錠坯長度選擇 （22）式中： —成品長度，mm； —切頭長度，mm； —切尾長度，mm； —擠壓比，120； —壓余厚度，全潤滑時=3mm左右，無潤滑時=25～60mm； —擠壓填充系數(shù)，=～本次設(shè)計錠坯長度1000mm。第3章 擠壓設(shè)備的計算與選擇 擠壓力及擠壓設(shè)備擠壓過程中，為了使金屬能夠順利從?？字辛鞒?，需要施加一個通過擠壓桿與擠壓墊作用在錠坯的外力稱為擠壓力。由于擠壓力通過擠壓桿，所以擠壓力受其的影響。平時所說的擠壓力為擠壓突破壓力即Pmax。擠壓力是制定擠壓工藝、選擇與校核擠壓設(shè)備與工模具的強度的重要依據(jù)。 影響擠壓力的主要因素：（1）擠壓力與材料抵抗變形的有關(guān)，抵抗能力越強擠壓力越大；（2）錠坯的組織狀態(tài)不同，擠壓力也就不同，金屬組織越均勻擠壓力越?。唬?）擠壓力的大小與錠坯的規(guī)格也有關(guān)，主要是產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)對其影響。粗、長的錠坯，擠壓力大； （4）擠壓比越大擠壓力也就越大，一般來說兩者成正比關(guān)系；（5）變形溫度主要是通過變形抗力的大小對擠壓力產(chǎn)生影響。隨著溫度增大，金屬軟化，變形能力增大，擠壓力變小。（6）擠壓速率也會影響到擠壓力，內(nèi)因也是由于變形能力的影響。在相同情況下，擠壓力隨擠壓速率直線增大。（7）由于摩擦的存在阻礙錠坯的運動會增大擠壓力。（8）模角增大會使錠坯在變形區(qū)會產(chǎn)生附加彎矩增大，同時又會降低變形區(qū)的空間，減小與變形區(qū)接觸的長度，這兩方面互相疊加影響，則會形成一個模角使得擠壓力最小，即最佳模角。一般情況下，最佳模角根據(jù)模子結(jié)構(gòu)而變化。最佳模角確定如圖31所示。 圖31擠壓力分量與模角的關(guān)系 擠壓力計算已知條件：在臥式擠壓機上將2801000mm的錠坯擠壓成303mm的銅管。擠壓筒D0=290mm；擠壓溫度Tj=700℃:；擠壓比=120；。采用皮爾林公式公式計算擠壓力。皮爾林公式在結(jié)構(gòu)上由四部分組成，其表達式為：P＝Rs＋Tt＋Tzh＋TgRs—使錠坯產(chǎn)生塑性變形的力；Tt—抵消擠壓筒內(nèi)壁的摩擦力；Tzh—抵消變形區(qū)內(nèi)壁的摩擦力；Tg—抵消工作帶對其產(chǎn)生的摩擦力。（1）使錠坯產(chǎn)生塑性變形的力Rs （31) 式中 D0—擠壓筒內(nèi)徑，mm； —邊線球壓縮錐入口的 值與變形區(qū)壓縮錐出口的值 的算術(shù)平均值。但是，有的研究者認(rèn)為，擠壓時的變形程度很大，建議采用幾何平均值確定 值，即： （32） 錠坯經(jīng)過變形區(qū)的時間ts： （33）式中 λ —擠壓比,120； —金屬流出速度， m/s； —擠壓筒直徑,290mm； —制品直徑,30mm。代入數(shù)據(jù)得： =根據(jù)上述計算得到擠壓比以及錠坯經(jīng)過變形區(qū)ts確定硬化系數(shù)Cy可得 ：Cy＝ 。帶入公式（32）得： MPa 將 代入公式（31）得：Rs＝（2）抵消擠壓筒內(nèi)壁的摩擦力 （34）式中 —為填充擠壓后的錠坯長度，L0＝LpD2p/D20=932mm； —金屬塑性剪切應(yīng)力，潤滑擠壓時St= =； —為摩擦系數(shù)。潤滑擠壓時可取ft＝fzh＝；代入公式得： = =（3）抵消變形區(qū)內(nèi)壁的摩擦力Tzh；