【正文】 剪出。此階段的變形量用 填充擠壓系數(shù)表征，定義填充擠壓系數(shù)為：一般 b 錠坯的長(zhǎng)度與直徑比小于 3－ 4，即 L/D 34。 c 錠坯梯溫加熱，即坯料獲得長(zhǎng)度上的原始溫度梯度，變形抗力低的高溫端靠近?？?，填充擠壓時(shí)坯料由前向后依次變形，從而將空氣排除。A 擠壓比 擠壓時(shí)的變形量常用擠壓比表征，定義 擠壓比 為： 單孔模擠壓時(shí)，擠壓比為： 擠壓比的大小由被擠壓材料的塑性決定，可查表。 應(yīng)力狀態(tài) ： 為 三向壓應(yīng)力 ，即 、 、 ，且可近似看成是軸對(duì)稱(chēng)，即 。C 變形 （應(yīng)變）分析 應(yīng)變狀態(tài) ：二向壓縮（徑向、周向）、一向延伸（軸向）變形規(guī)律（應(yīng)變分布） ：可由此階段坐標(biāo)網(wǎng)格變化分析。分別連接兩次彎曲的彎折點(diǎn)可得兩個(gè)曲面，一般將此兩曲面與?？族F面或死區(qū)界面所圍成的區(qū)域叫變形區(qū)壓縮錐，或簡(jiǎn)稱(chēng) 變形區(qū) 。這是因?yàn)椋? 外摩擦影響：外層大，中心??； 斷面溫度分布：一般外層低，中心高； ?？椎拇嬖谑怪行馁|(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力小于外層質(zhì)點(diǎn)。 ② 中心網(wǎng)格變成近似矩形，外層網(wǎng)格變成平行四邊形，說(shuō)明外層質(zhì)點(diǎn)不僅承受了縱向延伸，還承受了附加的剪切變形，且 剪切變形由中心向外層逐漸增大 。變形前 后外層中心D 擠 壓筒內(nèi)金屬分區(qū) 死區(qū)（前端難變形區(qū)）變形區(qū)后端難變形區(qū) 劇烈滑移區(qū) ① 前端難變形區(qū) 又稱(chēng) 死區(qū) ，位于筒、模交界處的環(huán)形區(qū)域，是由于筒、模的摩擦和冷卻，使此部分金屬不易變形形成的。 死區(qū) 的頂部能阻礙錠坯的表面缺陷進(jìn)入變形區(qū)而流入制品，因此 能提高制品的表面質(zhì)量 。 ② 后端難變形區(qū) 位于墊片端面附近，是由于筒、墊片的摩擦和冷卻，使此部分金屬不易變形形成的，在基本擠壓末期，此區(qū)域逐漸變成一小楔形區(qū)。變形越不均勻，此區(qū)越大，因此隨擠壓過(guò)程的進(jìn)行，此區(qū)不斷擴(kuò)大。死區(qū)（前端難變形區(qū)）變形區(qū)后端難變形區(qū) 劇烈滑移區(qū)3）終 了擠壓階段： 筒內(nèi)錠坯長(zhǎng)度減小到接近變形區(qū)高度時(shí)的流動(dòng)階段。 實(shí)際生產(chǎn)中，在此階段停止擠壓（留壓余） 。主要是由于穿孔針的摩擦和 冷卻，使內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力增大； 2） 穿孔 時(shí)強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦易導(dǎo)致制品內(nèi)表面出現(xiàn)裂紋，因此一般潤(rùn)滑穿孔針。 擠壓桿行程擠壓力Ⅰ Ⅱ Ⅲ 填充階段基本階段終了階段正擠反擠））影 響擠壓時(shí)金屬流動(dòng)規(guī)律的因素 1） 摩 擦與潤(rùn)滑 擠壓時(shí)的摩擦有：筒、模、墊片穿孔針與坯料間的摩擦，一般主要指筒、坯料間的摩擦。（強(qiáng)度高，摩擦小；變形熱大，溫度分布均勻）； 3） 溫 度 有坯料溫度和工具預(yù)熱溫度。（溫度高，強(qiáng)度低，變形不均勻；溫度高，出爐后冷卻使錠溫度梯度大，變形不均勻；一般溫度高導(dǎo)熱性能下降，錠溫度梯度大，變形不均勻）； 工具預(yù)熱溫度高，流動(dòng)均勻 。 4） 工 具結(jié)構(gòu)與形狀 指與坯料接觸的筒、模、墊片和穿孔針，筒、穿孔針的結(jié)構(gòu)和形狀基本不變，為圓柱形，故 只分析模和墊片 。平 凸 凹 5） 變 形程度 變形程度變形不均勻性60％ 隨變形程度的增大，外層質(zhì)點(diǎn)向中心流動(dòng)的阻力增加，導(dǎo)致坯料中心質(zhì)點(diǎn)與外層質(zhì)點(diǎn)的流速差增加，變形不均勻。 實(shí)踐表明： 當(dāng)變形程度 為 60％ 時(shí)，變形最不均勻； 當(dāng)變形程度 85－ 90％ 時(shí)，變形均勻，性能均勻； 當(dāng)變形程度 6％ 時(shí)，變形較均勻，但性能低。 頭部 中心 尾部 B 原因 a 變形特點(diǎn) 決定的 擠壓時(shí)變形的分布規(guī)律是前端、中心變形小，后端、外層變形大，導(dǎo)致晶粒的破碎程度由前向后、由里向外逐漸增大； b 溫度分布規(guī)律 決定的 坯料的溫度分布規(guī)律一般是前端、中心高，后端、外層低，即前端、中心在高溫下變形，而后端、外層在低溫下變形； 注：擠壓軟鋁合金時(shí)，坯料、筒間溫差不大，熱量不易散失，溫度分布 規(guī)律與上述相反。如HPb59－ 1，在 720℃ 以上為均勻的 相，若在擠壓過(guò)程中溫度低于 720℃ ，則會(huì)析出 相，導(dǎo)致組織不均 。 B 原因 a 根 本原因是坯料中存在有大量的氣孔、縮孔或在晶界上分布有未溶解的第二相或雜質(zhì)等，在擠壓時(shí)被拉長(zhǎng)，從而出現(xiàn)層狀組織； b 與變形特點(diǎn)有關(guān) 擠壓初期流動(dòng)平穩(wěn)，形成的雜質(zhì)膜不易 破壞，后期變形逐漸紊亂，雜質(zhì)膜破壞，層狀組織不明顯。 d 與合金成分有關(guān) 出現(xiàn)層狀組織的合金不多，在銅合金中主要是含 Al的青銅 QAl1044以及含Pb的黃銅 HPb591；鋁合金中主要是 LD2和 LD4，而LY1 LY1 LC4中較少、主要是由于這些合金中易出現(xiàn)氧化物夾雜。有層狀組織的襯套，承受的內(nèi)壓降低 30％。3） 擠制品的粗晶組織 某些合金 在擠壓時(shí)或在隨后的熱處理時(shí)，會(huì)形成異常粗大的晶粒組織，這種組織稱(chēng)為粗晶粒或粗晶組織。 A 分布規(guī) 律 由前端外層向后端外層逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)可擴(kuò)展至整個(gè)斷面，象帶錐度的圓管，又稱(chēng) 粗晶環(huán) 。 a 與 變形特點(diǎn)有關(guān) 擠壓時(shí) 對(duì)于純鋁、軟鋁合金而言，擠壓速度快，變形熱大，制品出模后溫度應(yīng)較高，因此外層、后端優(yōu)先發(fā)生再結(jié)晶和集聚再結(jié)晶，形成粗晶組織。 擠壓時(shí)，由于中心質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)速度快，導(dǎo)致 邊部產(chǎn)生拉副應(yīng)力 ，促進(jìn) Mn、 Cr元 素的析出，降低再結(jié)晶溫度，但因析出的第二相能阻礙晶粒長(zhǎng)大，因此含這些元素的合金在擠壓后是一次再結(jié)晶組織，不出現(xiàn)粗晶組織。 注 ： 1） 有關(guān)粗晶形成機(jī)理還有待進(jìn)一步研究； 2） 粗晶組織降低性能，應(yīng)盡量避免，生產(chǎn)中應(yīng)檢查。 當(dāng)變形程度 20% 時(shí)，性能均勻但較低；當(dāng)變形程度為 60％ 時(shí)，性能差異最大；當(dāng)變形程度 80％ 時(shí)，性能均勻且較高。 外層內(nèi)層1外層2內(nèi)層2） 擠壓效應(yīng) 某些工業(yè)用鋁合金 ，在經(jīng)過(guò)同一熱處理后（淬火、時(shí)效），擠制品與其它壓力加工制品相比，在 縱向上具有較高的強(qiáng)度和較低的塑性 ，這一現(xiàn)象叫 擠壓效應(yīng) 。 B 形 成機(jī)理 a 與 形成的織構(gòu)有關(guān) 擠壓時(shí)，金屬處于兩壓一拉的變形狀態(tài)且流動(dòng)平穩(wěn)，晶粒皆沿?cái)D壓方向被拉長(zhǎng)，形成較強(qiáng)的縱向織構(gòu)，即大多數(shù)晶粒的某一晶向（ 111）均按擠壓方向取向，導(dǎo)致縱向強(qiáng)度升高。 在擠壓后的淬火加熱時(shí)，內(nèi)部過(guò)飽和的固溶體繼續(xù)析出，析出的第二相彌散分布在晶界上，阻礙晶粒長(zhǎng)大（阻礙再結(jié)晶過(guò)程），因此熱處理后，制品的內(nèi)部仍保留著未再結(jié)晶的加工組織，導(dǎo)致強(qiáng)度升高。 注 要得到類(lèi)似的強(qiáng)化效應(yīng)，關(guān)鍵不在于采用什么加工方法，而在于通過(guò)什么途徑使合金在熱變形以及隨后的熱處理過(guò)程中，仍然保留有未再結(jié)晶的加工組織。擠壓后淬火加熱時(shí)結(jié)果 形成機(jī)理 ：鑄造時(shí)冷速快導(dǎo)致 鑄錠是過(guò)飽和組織 ； 擠壓時(shí)擠 制品的主要缺陷1） 擠 制品裂紋 A 特征 出現(xiàn)在制品 表面 ，外形大致相同，呈周期性分布，又稱(chēng)周期性裂紋。 B 形 成原因 根本原因是變形不均所產(chǎn)生的軸向拉副應(yīng)力作用結(jié)果 擠壓時(shí)中心質(zhì)點(diǎn)流速快，中心產(chǎn)生軸向拉副應(yīng)力，當(dāng)此力與基本應(yīng)力疊加后的工作應(yīng)力達(dá)到合金的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。 棒材直徑拉應(yīng)力壓應(yīng)力副應(yīng)力分布流動(dòng)速度裂紋軌跡裂紋加深速度 裂紋的產(chǎn)生一方面在裂紋的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，另一方面也消除了此局部的拉副應(yīng)力，因此當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定深度后不再向內(nèi)擴(kuò)展。 C 消 除措施 a 使 變形均勻，消除軸向拉副應(yīng)力，如潤(rùn)滑等； b 提 高基本應(yīng)力，如施加反壓力、增加定徑帶長(zhǎng)度、增加變形程度等（以能耗多為代價(jià)）； c 保 證合金的高溫強(qiáng)度，制訂合理的溫度－速度規(guī)程，使合金處于高溫塑性好的區(qū)域，如低溫快速、高溫慢速、等溫?cái)D壓等。 縮尾破壞組織的連續(xù)性和致密性，降低制品性能。 b 形 成原因 擠壓末期發(fā)生紊亂流動(dòng)，即外層金屬發(fā)生回流，由于后端難變形區(qū)的存在，回流的金屬沿難變形區(qū)界面流動(dòng)，分布在制品的中間層。 環(huán)形縮尾是最常見(jiàn)的縮尾。 b 形 成原因 隨著擠壓過(guò)程的進(jìn)行，后端難變形區(qū)逐漸變成一小楔形，回流的金屬沿此界面流動(dòng)，分布在制品的中心。 當(dāng)回流的外層金屬也不能補(bǔ)充中心金屬的短缺時(shí)，形