【正文】 一般來(lái)說(shuō) 。高錳酸鉀值越大 ,金屬流動(dòng)和焊接在一起 ,也可以降低擠出壓力。 平面分流模擠壓的缺點(diǎn)： （ 1）焊縫較多，制品的組織和力學(xué)性能有一定的影響； （ 2）模子有較高的精度要求，擠壓多空管材是上下模中心線(xiàn)要對(duì)中； （ 3）擠壓力比平面、橋式舌型模模大； （ 4）有殘料、修模不方便。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 平面分流模的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可擠壓雙孔或多孔的管材和斷面形狀較為復(fù)雜的空心型材，也可以同時(shí)擠壓多根管材或空心制品，橋式舌型模則很難實(shí)現(xiàn)甚至難以實(shí)現(xiàn)； （ 2）對(duì)于半空心型材，由于其懸 臂梁多大，采用分流模較為合理； （ 3）更換方便，模具容易加工，生產(chǎn)成本較低； （ 4）擠壓余量較小，材料與模具容易分離； （ 5）可以根據(jù)用戶(hù)需求，截取不同尺寸的成品； （ 6）擠壓一些復(fù)雜空心型材時(shí)，可以改變分流孔的大小、形狀和數(shù)目來(lái)保證成品的質(zhì)量，其他模具則較難實(shí)現(xiàn)。下模主要是使重新聚合的金屬通過(guò)?？仔纬沙善沸螤睿饕糠质呛负鲜?，?？?，工作帶以及空刀部分。平面分流組合模結(jié)構(gòu)較平模復(fù)雜，由兩部分組成：陽(yáng)模（上模），陰模（下模），兩者通 過(guò)定位銷(xiāo)，聯(lián)結(jié)螺釘鏈接。平面分流模是在橋式舌形模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但實(shí)際上是橋式舌形模的一種演變，即把突橋改為平面橋，所以又稱(chēng)平橋式舌形模。所以選擇具有高溫強(qiáng)度、耐熱性、抗熱磨損等較好的鋼種即 3Gr2W8V。 表 32 常用工模具材料 鋼號(hào) 成分（ %） 試驗(yàn)溫度 /℃ σb /MPa /MPa Ψ /% δ /% HB 熱處理工藝 5CrMnMo 300 400 500 600 1150 1010 780 430 990 860 690 410 47 61 86 84 351 311 302 235 850℃ 油淬+600℃ 回火 3Cr2W8V 300 400 500 600 1520 1430 1280 1373 1363 15 429 429 405 325 1100℃ 油淬+550℃ 回火 本設(shè)計(jì)錠坯尺寸較長(zhǎng)，擠壓制品內(nèi)徑較小，故本設(shè)計(jì)采用平面分流模。當(dāng)然，一種材料不可能滿(mǎn)足全部的要求，所以選擇材料時(shí)應(yīng)視實(shí)際情況而定。 擠壓模及其材質(zhì)的選擇 管材擠壓時(shí)常用的模具一般有兩種：一種是模孔與穿孔針一起組合成一個(gè)或多個(gè)環(huán)形通道，金屬錠坯擠壓后流過(guò)該環(huán)形通道即形成管材，其中 ，模孔是形成管材外徑，穿孔針形成管材制品的內(nèi)徑；另一種是用舌形模使金屬錠坯經(jīng)過(guò)擠壓形成幾股金屬流，在焊合室中經(jīng)過(guò)焊合后在經(jīng)過(guò)與模橋一體的模心配合?？捉M成環(huán)形通道而形成管材。擠壓工具一般包括： 模子、穿孔針或芯棒、擠壓墊、擠壓桿和擠壓筒。 選擇擠壓機(jī)的噸位時(shí)， 應(yīng)該考慮設(shè)備的安全性，噸位應(yīng)大于計(jì)算的擠壓力， 故本設(shè)計(jì)中選用的擠壓機(jī)最大擠壓力定為 50MN。擠壓機(jī)的分類(lèi)如 表 31 所示。通常說(shuō)的臥式和立式擠壓時(shí)是按結(jié)構(gòu)分的。液壓傳動(dòng)擠壓機(jī)是當(dāng)前利用最普遍的擠壓裝備。常用的為機(jī)械和液壓擠壓機(jī)，兩者以傳動(dòng)方式區(qū)分。 zh20 SiDR S ??zhS0zhS 1zhSzhSM P ???? bzhS ?jv0D1Dst ???? ＝zhyzhzhzh SCSSS?zhSttt SfLDT 00??tf010 zhyzhzhzh SCSSS ????js DDt ???? /])0 3 3 ()1 0 [( 12021 ??? ?????0LtS zh0Szh11 1020zh SdD dDDT ）（?銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 4） 抵消工作帶對(duì)其產(chǎn)生的摩擦 力 gT ； （ 36） 式中 fg — 工作帶壁上摩擦系數(shù) ，帶潤(rùn)滑擠壓時(shí)取 ； hg— 工作帶 長(zhǎng)度 ； Szh— 變形區(qū)出口處金屬塑性剪切應(yīng)力。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(zhǎng)度， L0＝ LpD2p/D20=932mm； — 金屬塑性剪切應(yīng)力，潤(rùn)滑擠壓時(shí) St= =； — 為摩擦系數(shù)。但是 ，有 的研 究者 認(rèn)為 ，擠 壓時(shí) 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(guò)變形區(qū)的時(shí)間 ts： （ 33） 式中 λ — 擠壓比 ,120； — 金屬流出速度，本設(shè)計(jì)中取為 m/s； — 擠壓筒直徑 ,290mm； — 制品直徑 ,30mm。 皮爾林公式在結(jié)構(gòu)上由四部分組成 ， 其表達(dá)式為： P＝ Rs＋ Tt＋ Tzh＋ Tg Rs— 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(duì)其產(chǎn)生的摩擦 力。擠壓筒 D0=290mm；擠壓溫度 Tj=700℃ :； 擠壓比 λ =120； MPa45?bσ 。 最佳模角確定 如圖 31 所示。 （ 8）模角 增大會(huì)使錠坯在變形區(qū)會(huì)產(chǎn)生附加彎矩增 大，同時(shí)又會(huì)降低變形區(qū)的空間 ，減小與變形區(qū)接觸的長(zhǎng)度 ， 這兩方面互相疊加影響，則會(huì)形成一個(gè)模角使得擠壓力最小，即最佳模角。 在相同情況下，擠壓力隨擠壓速率直線(xiàn)增大 。隨著溫度增大，金屬軟化，變形能力增大，擠壓力變小。 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(qiáng)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?。? （ 3）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(duì)其影響。平時(shí)所說(shuō)的擠壓力為擠壓突破壓力即 Pmax。 擠 壓 機(jī) 擠壓筒直徑 /mm 間 隙 值 /mm 類(lèi) 型 噸 位 /MN D? d? 臥 式 — ≤100 1～ 3 1～ 5 100～ 300 5 ≥300 10 立 式 6 75～ 120 1～ 2 KhLLLL )( 3210 ???? ?3L銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 擠壓 設(shè)備的計(jì)算與選擇 擠壓力 及擠壓設(shè)備 擠壓過(guò)程中 ，為了使金屬能夠順利從模孔中流出，需要施加一個(gè)通過(guò)擠壓桿與擠壓墊作用在錠坯的外力稱(chēng)為擠壓力。 根據(jù) 表 28 擠壓筒與錠坯的見(jiàn)間隙值取 5mm，所以擠壓筒直徑為 290mm。 選擇錠坯直徑時(shí)，不能單獨(dú)考慮一個(gè)因素，以下因素需要考慮，如所選擠壓機(jī)的擠壓筒直徑、兩者之間的間隙、錠坯加熱膨脹 系數(shù)等 。多模孔擠壓時(shí)，還要斟酌?？组g的最小間隔，既要求各?？捉饘偎俾示鶆?，又兼顧擠壓模的強(qiáng)度。 錠坯直徑的選擇 在滿(mǎn)足擠壓成品斷面機(jī)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。當(dāng)錠坯體 積一定時(shí)，縮小直徑或者增大直徑使金屬幾何損失增加。錠坯尺寸（直徑和長(zhǎng)度）越大、擠壓成品越長(zhǎng)，從而使幾何損失（切壓余、切頭尾）和所用輔助時(shí)間的比例減小。 本設(shè)計(jì)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(rùn)滑擠壓，選擇 45 號(hào)機(jī)油作為本次設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑劑。 擠壓銅及銅合金管棒材時(shí)，使用的潤(rùn)滑劑一般是 45 號(hào)機(jī)油和 20~30%鱗片狀石墨；當(dāng)擠壓青銅與白銅時(shí)，可將鱗片狀石墨粉量 加到 30~40%。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。 根據(jù)以上分心以及式 21 計(jì) 算可知擠壓比為 120。 （ 4）不同的擠壓方式擠壓比也不同，如帶潤(rùn)滑擠壓時(shí)大些；反向擠壓時(shí)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。利用組合模擠壓空心型材 金屬種類(lèi) 合金及牌號(hào) 錠坯原始溫度 /℃ 擠壓筒溫度 /℃ 棒材 管材 銅 黃銅 H68， HSn701 H62， HSn621 HFe5911 HPb591 HAl772 HMn5732 HSi803 700~750 640~690 —— 580~630 750~800 580~630 720~770 780~840 700~760 —— 580~630 770~820 —— 600~650 350~400 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 時(shí)，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。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。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。 擠壓比 擠壓比一般依據(jù)擠壓生產(chǎn)工藝流程來(lái)確定，其值一般控制在 6~100 范圍內(nèi)。確定實(shí)際擠壓時(shí)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(lái)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。 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 820~910 650~840 700~780 980~100 10~400 10~400 10~200 — ~ ~ ~ ~ 300~650 200~500 600~800 500~850 表 25 熱擠壓時(shí)金屬材料的工藝參數(shù)值 劉成成： 年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸 H68 黃銅管擠壓車(chē)間設(shè)計(jì) 8 表 26 擠壓時(shí)錠坯加熱溫度 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(dòng)速度率 vg ；金屬流出?？椎乃俾? v= λvg， 此法最常用、最直觀；金屬的變形速率 ε ，此方法 實(shí)際生產(chǎn)中不用。 銅及其合金在不同擠壓條件下的實(shí)際擠壓溫度見(jiàn) 表 23。因此，此類(lèi)金屬合金應(yīng)在較低的溫度下加熱。為保證制品組織均勻性可采用等溫?cái)D壓技術(shù)。 對(duì)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(dòng)不均勻性和組織性能。 （ 2）制品質(zhì)量要求 擠壓制品的溫度在?？壮隹诔鲅亻L(zhǎng)度方向上下波動(dòng)，冷卻后的斷面尺寸沿長(zhǎng)度方向上也存在偏差。金屬應(yīng)盡量在高溫塑形溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱擠壓，避免產(chǎn)生周期性裂紋。所以，應(yīng)查找金屬熔點(diǎn)和成分合金在相圖上固定點(diǎn)溫度，確定擠壓溫度的上限，防止擠壓時(shí)出現(xiàn)熱脆性。主要包含在高溫條件下金屬的變形抗力與塑形兩個(gè)指標(biāo)。一般擠壓工藝參數(shù)值見(jiàn)表 25。 在確定詳細(xì)的擠壓工藝參數(shù)規(guī)模時(shí)，找到一個(gè)既斟酌出產(chǎn)請(qǐng)求的理論方式和全部的影響因素是不易的。 擠壓工藝參數(shù)確定 確定擠壓工藝 參數(shù)時(shí)，一般要考慮各種因素的綜合作用對(duì)金屬壓力加工時(shí)的可擠壓性分類(lèi)特征 分 類(lèi) 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(duì)稱(chēng)變形擠壓 一般三維變形擠壓 潤(rùn)滑狀態(tài) 無(wú)潤(rùn)滑擠壓 常規(guī)潤(rùn)滑擠壓（潤(rùn)滑穿孔針擠壓、普通潤(rùn)滑劑全潤(rùn)滑擠壓） 特種潤(rùn)滑擠壓 擠壓溫度 冷擠壓 溫?cái)D壓 熱擠壓（普通熱擠壓、等溫?cái)D壓） 擠壓速度 低速擠壓、高速擠壓、沖擊擠壓 圖 21 管材 擠壓產(chǎn)生工圖藝流程 鑄錠 加熱 擠壓 冷卻 切頭尾 矯直 切定尺 檢查 入庫(kù) 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 和對(duì)擠壓制品質(zhì)