挤压与拉拔考试复习资料

挤压挤压 对放在容器 挤压筒 内的金属锭坯从一端施加外力 强迫其从特定的模孔中 流出 获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法 挤压方法挤压方法 正挤压 基本方法 金属的流动方向与挤压杆的运动方向相同的挤压 方法 反挤压 基本方法 金属的流动方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法 侧向 挤压 连续挤压 玻璃润滑挤压 静液挤压 正挤压特点正挤压特点 变形金属与挤压筒壁之间有相对运动 二者之间有很大的滑动摩擦 引 起挤压力增大 使金属变形流动不均匀 导致组织性能不均匀 限制了挤压速度提高 加 速工模具的磨损 反挤压特点反挤压特点 变形金属与挤压筒壁之间无相对运动 二者之间无外摩擦 挤压力小 金属变形流动均匀 挤压速度快 但制品表面较正挤压差 外接圆尺寸较小 设备造价较 高 辅助时间较长 挤压的优缺点挤压的优缺点 1 优点 具有最强烈的三向压应力状态 金属可以发挥其最大的塑 性 生产范围广 产品规格 品种多 生产灵活性大 适合小批量生产 产品尺寸精 度高 表面质量好 设备投资少 厂房面积小 易实现自动化生产 2 缺点 几何 废料损失大 金属流动不均匀 挤压速度低 辅助时间长 工具损耗大 成本高 挤压生产的适用范围挤压生产的适用范围 品种规格繁多 批量小 复杂断面 超薄 超厚 超不对称 低塑性 脆性材料 挤压阶段挤压阶段 根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律 可将挤压过程分为开始 填充 挤 压阶段 基本 平流 挤压阶段和终了 紊流 挤压阶段 填充挤压阶段 填充挤压阶段 金属的变形流动特点 金属发生横向流动 出现单鼓或双鼓变形 挤压力的变化规律 随着挤压杆的向前移动 挤压力呈直线上升 金属受力分析 随着 填充过程中锭坯直径增大 在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力 随 着填充过程进行 锭坯长度缩短 直径增大 中间部分首先与挤压筒壁接触 由于摩擦作 用 从而在表面层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力 基本挤压阶段基本挤压阶段 金属变形流动特点 不发生横向流动 挤压力的变化规律 随着挤 压杆向前移动 金属不断从模孔中流出 挤压力几乎呈直线下降 终了挤压阶段特点终了挤压阶段特点 金属的横向流动剧烈增加 并产生环流 挤压力增加 产生挤 压缩尾 填充系数填充系数 挤压筒内孔断面积与锭坯的断面积之比 指金属发生横向流动 出现单鼓 或双鼓变形时的变形指数 填充系数对挤压制品质量的影响 填充系数对挤压制品质量的影响 填充系数过大 从而易造成制品表面起皮 气泡 缺陷 填充系数过大 用空心锭不穿孔挤压管材时易造成偏心缺陷 对于具有挤压效 应的铝合金来说 填充系数增大 挤压效应损失增大 挤压比挤压比 挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比 指金属不发生横向流动时 的变形指数 前端难变形区前端难变形区 死区死区 在基本挤压阶段 位于挤压筒与模子端面交界处的金属 基本上 不发生塑性变形 故称为死区 死区产生原因死区产生原因 强烈的三向压应力状态 金属不容易达到屈服条件 受工具冷却 s 增大 摩擦阻力大 影响死区大小的因素影响死区大小的因素 模角 模角大 死区大 摩擦系数 摩擦系数大 死区大 挤压比 挤压比大 死区高度大 但总体积减小 挤压温度 热挤压死区大 冷挤压死区 小 挤压速度 挤压速度快 死区小 金属的变形抗力 金属变形抗力大 死区大 模孔 位置 在多孔模挤压时 模孔靠近挤压筒内壁 死区减小 死区的作用死区的作用 可阻碍锭坯表面的杂质 氧化物 偏析瘤 灰尘及表面缺陷进入变形区 压缩锥而流入制品表面 提高制品表面质量 后端难变形区产生原后端难变形区产生原因 挤压垫的冷却和摩擦作用 挤压缩尾挤压缩尾 挤压快要结束时 由于金属的径向流动及环流 锭坯表面的氧化物 润滑 剂及污物 气泡 偏析榴 裂纹等缺陷进入制品内部 具有一定规律的破坏制品组织连续 性 致密性的缺陷 挤压缩尾的形式 挤压缩尾的形式 中心缩尾 环形缩尾 皮下缩尾 挤压缩尾的形成挤压缩尾的形成 1 中心缩尾 筒内剩余的锭坯高度较小 金属处于紊流状态 径 向流动速度增加 将锭坯表面的氧化物 油污等集聚到锭坯的中心部位 进入制品内 部 形成中心缩尾 随着挤压过程进一步进行 径向流动的金属无法满足中心部位的短缺 于是在制品中心尾部出现了漏斗状的空缺 即中空缩尾 2 环形缩尾 随着挤压过程进 行 堆积在挤压垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷和污物的金属会越来越多 挤压 末期 当中间金属供应不足 边部金属开始发生径向流动时 这部分金属将沿着后端难变 形区的边界进入锭坯的中间部位 流入制品中 形成环形缩尾 挤压厚壁管材时 将形 成内成层 3 皮下缩尾 死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金属受到很大剪切变形而 断裂 表面层带有氧化物 各种表面缺陷及污物的金属 会沿着断裂面流出 与此同 时 死区金属也逐渐流出模孔包覆在制品的表面上 形成皮下缩尾 外成层 或起皮 减少挤压缩尾的措施减少挤压缩尾的措施 对锭坯表面进行机械加工 车皮 采用热剥皮挤压 采 用脱皮挤压 进行不完全挤压 留压余 保持挤压垫工作面的清洁 减少锭坯尾部径 向流动的可能性 反向挤压时金属的变形流动反向挤压时金属的变形流动 反向挤压时 金属的变形仅集中在模孔附近 在挤压筒 内不存在锭坯内外层的流速差别 金属的变形要比正向挤压均匀得多 在挤压末期一般也 不会产生金属环流现象 粗晶环 粗晶环 粗大晶粒在制品中的分布通常是不均匀的 多数情况下呈环状分布在制品断面 的周边上 故称为粗晶环 粗晶环与粗晶芯粗晶环与粗晶芯 反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的粗晶环 深度较正向挤压的浅 得多 晶粒尺寸也小得多 反挤压棒材纵向低倍组织上 沿中心缩尾边缘一直向前延伸 有一个特殊的粗晶区 粗晶芯 这是正挤压所没有的组织特征 在挤压后期 在中心金属 补充困难的情况下 模孔侧面金属夹持着沿堵头表面径向流动的金属进入棒材尾部中心 这部分金属受表面摩擦作用 在淬火后形成粗大晶粒 影响金属流动的因素影响金属流动的因素 1 接触摩擦及润滑的影响 摩擦是产生金属流动不均的主要 原因 以挤压筒壁影响最大 润滑可减少摩擦 减少金属流动不均 并可以防止工具粘金 属 2 锭坯与工具温度的影响 锭坯本身温度 温度高 强度低 流动不均 锭坯断 面上的温度分布 对于铝合金 锭坯表面温度低 金属变形较均匀 对于铜合金 表面温 度高 变形较均匀 相变的影响 温度改变可能使某些合金产生相变 金属处于不同的 相组织 会产生不同的流动情况 摩擦条件变化 a 温度不同 摩擦系数不同 产生不 同的氧化表面 其摩擦系数也不同 b 温度不同 可能产生不同相态组织 c 在高温 高压 下极容易发生金属与工具的粘结 锭坯与工具的温度差 锭坯与工具的温差越大 变形 的不均匀性越大 3 金属性质的影响 变形抗力高的金属比抗力低的流动均匀 合金比纯 金属流动均匀 4 工具形状的影响 模角 模角大 死区大 金属流动不均匀 挤压力 大 制品表面质量较好 形状相似性 挤压筒与制品形状相似 金属流动均匀 5 变形 程度 变形程度大 不均匀流动增加 但当变形程度增加到一定程度时 由于变形从表面 深入到内部 反而会使不均匀流动减小 挤压力挤压力 挤压过程中 通过挤压杆和挤压垫作用在金属坯料上的外力 单位挤压力单位挤压力 挤压垫片单位面积上承受的挤压力 影响挤压力的主要因素影响挤压力的主要因素 金属的变形抗力 挤压力大小与金属的变形抗力成正比 锭坯状态 锭坯组织性能均匀 挤压力较小 不同的组织形态 其挤压力也不一样 锭坯的规格及长度 锭坯的规格对挤压力的影响是通过摩擦力产生作用的 锭坯的越粗 越长 挤压力越大 变形程度 或挤压比 挤压力大小与变形程度成正比 即随着变形 程度增大 挤压力成正比升高 变形温度 变形温度对挤压力的影响 是通过变形抗力 的大小反映出来的 一般来说 随着变形温度的升高 金属的变形抗力下降 挤压力降低 变形速度 变形速度对挤压力大小的影响 也是通过变形抗力的变化起作用的 如果无 温度 外摩擦条件的变化 挤压力与挤压速度之间成线性关系 外摩擦条件的影响 摩擦 系数越小 挤压力越小 模角 模角对挤压力的影响如图 3 5 所示 随着模角增大 金 属进入变形区压缩锥所产生的附加弯曲变形增大 所需要消耗的金属变形功增大 但模角 增大又会使变形区压缩锥缩短 降低模子锥面上的摩擦阻力 二者叠加的结果必然会出现 一挤压力最小值 这时的模角称为最佳模角 一般情况下 当 在 45 60 范围时挤 压力最小 挤压方式的影响 反向挤压比同等条件下正向挤压在突破阶段所需要的挤压 力低 30 40 润滑穿孔针挤压时作用在穿孔针上的摩擦拉力约是同等条件下不润滑 穿孔针的四分之一 随动针挤压比固定针挤压时的挤压力小 挤压制品组织的不均匀性产生原因挤压制品组织的不均匀性产生原因 1 变形不均匀 在横断面上 变形程度是由中 心向边部逐渐增加的 从而导致了外层金属的晶粒破碎程度比中心层剧烈 在纵向上 变形程度是由头部向尾部逐渐增加的 使得尾端晶粒比前端细小 2 挤压温度和速度的变 化 主要是针对锭温与筒温相差比较大的金属而言的 3 相变的影响 主要是对于温度变 化可能会产生相变的合金而言的 粗大晶粒组织粗大晶粒组织 许多合金 特别是铝合金 热挤压制品 经热处理后 经常会形成异 常大的晶粒 比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大得多 晶粒的这种异常长大过程 称为粗化 这种组织称为粗大晶粒组织 粗晶环对制品性能的影响粗晶环对制品性能的影响 粗晶区的纵向强度比细晶区的低 粗晶区的疲劳强度低 淬火时易沿晶界产生应力裂纹 锻造时易产生表面裂纹 粗 细晶区冲击韧性值差别不 大 粗晶区的缺口敏感性比细晶区的小 影响粗晶环的因素影响粗晶环的因素 合金元素的影响 铝合金的粗晶组织 与合金中过渡族元素 Mn Cr Ti Zr 等的含量有关 不含或含少量过渡族元素的铝合金挤压制品中不形成粗晶 环 锭坯均匀化的影响 对于含有过渡族元素的铝合金挤压制品 均匀化退火温度越高 时间越长 粗晶环越深 挤压温度的影响 挤压温度影响包括锭坯加热温度和挤压筒温度 的共同影响 a 当二者温度相差不大时 可以获得粗晶环深度浅而晶粒细小的组织 b 如果 二者温差较大 且锭温高于筒温 这时如果提高锭坯的加热温度 一方面使变形的不均匀 性增大 另一方面也会促使第二相的析出并聚集 有利于形成粗大晶粒 合金中的应力 状态的影响 拉应力大的地方 粗晶环较深 挤压方式的影响 正挤压的粗晶环深 反 挤压的浅 甚至可生产无粗晶环的制品 润滑挤压的粗晶环浅 变形程度的影响 正向 挤压时 随着变形程度的增加 金属的不均匀变形增大 使粗晶环深度增加 挤压效应挤压效应 某些高合金化 并含有过渡族元素的铝合金 如 2A11 2A12 6A02 2A14 7A04 等 挤压制品 经过同一热处理 淬火与时效 后 其 纵向上的抗拉强度比其他加工 轧制 拉拔 锻造 制品的高 而伸长率较低 这种现象 称为挤压效应 挤压效应产生的原因挤压效应产生的原因 1 内因 合金元素 凡是含有过渡族元素的热处理可强化铝合 金 都会产生挤压效应 在铸造结晶过程中 过渡族元素与铝形成的化合物 MnAl6 CrAl7 等质点从过饱和固溶体中弥散析出 分散在固溶体内树枝状晶的周围构成 网状膜 防碍了再结晶过程进行 使再结晶温度提高 2 过渡族元素 Mn Cr 本身在铝 中的扩散系数很低 在固溶体内也防碍金属自扩散的进行 阻碍了再结晶过程的进行 使 金属的再结晶温度提高 2 外因 变形与织构 在挤压过程中 变形区内金属流动平稳 网状膜不破坏 晶粒沿挤压方向被拉长 形成了较强的 111 织构 即制品内大多数晶粒 的 111 晶向按挤压方向取向 使制品的纵向抗拉强度提高 结果 在淬火加热过程中不易 发生再结晶或再结晶进行不完全 挤压效应的本质挤压效应的本质 在淬火后的制品中仍保留着未再结晶组织 影响挤压效应的因素影响挤压效应的因素 其他添加元素的影响 锭坯均匀化的影响 均匀化退火温度 越高 保温时间越长 冷却速度越慢 挤压效应的损失越大 挤压温度的影响 挤压温 度的影响主要取决于合金中的 Mn 含量 变形程度的影响 变形程度对硬铝合金挤压效 应的影响与合金中的含 Mn 量有关 淬火温度与保温时间的影响 淬火加热温度越高 保温时间越长 挤压效应损失越大 挤压制品的质量包括挤压制品的质量包括 横断面上和长度上的形状与尺寸 表面质量以及组织与性能 挤压工艺参数对制品组织性能的影响挤压工艺参数对制品组织性能的影响 挤压温度 挤压温度越高 制品晶粒越粗大 挤压制品的抗拉强度 屈服强度和硬度值下降 延伸率增大 T 500 时 晶粒过分长大 延伸率开始下降 挤压速度 挤压速度低时 金属热量逸散较多 致使挤压制品尾部出 现加工组织 挤压速度高时 接触时间短 热量传递来不及进行 导致表面裂纹 变形 程度 变形程度由制品中心向外层 由头部向尾部不断增大 边部形成等轴晶粒 中心随 着变形程度增加 中心被拉长形成等轴晶粒 组织与性能趋于均匀 挤压设备的类型挤压设备的类型 1 按传动类型分 液压 和 机械传动 两大类 机械传动挤压机又 分为传统机械传动挤压机和现代机械传动挤压机 液压传动挤压机是当前应用最广泛的 挤压设备 又分为水压机和油压机 目前应用最广泛的是油压机 但大吨位设备仍以水压 机为主 2 按总体结构形式分为 卧式 和 立式挤压机 两大类 卧式挤压机按挤压方法可 分为正向 反向和联合挤压机 但其基本结构没有原则性差别 3 按其用途和结构分为 型 棒挤压机 和管棒挤压机 或者称为单动式挤压机和复动式挤压机 二者主要区别是后者有 独立的穿孔系统 单动式挤压机的主要用途 生产实心断面制品或用组合模生产带有焊 缝的空心断面制品 复动式挤压机的主要用途 生产无缝管材 机架的形式机架的形式 框架式和张力柱式两类 框架式 主要在立式挤压机上采用 有整体 铸造的和厚钢板焊接 张力柱式 主要在卧式挤压机上采用 将前 后机架通过 3 或 4 个张力柱连接在一起 导轨 导轨 导轨是用来支承挤压活动横梁和挤压筒座的 残料分离装置残料分离装置 主要由液压缸和分离剪组成 用于分离压余 不同类型 结构的挤压 机 残料分离装置的结构 分离压余的方式 以及安装的位置不完全相同 挤压筒装置挤压筒装置 主要由挤压筒衬套 包括内套 中套和外套 挤压筒座 挤压筒盖和挤 压筒移动缸组成 挤压杆装置挤压杆装置 主要由工作部分 过度部分和大头部分组成 挤压杆的工作部分直径较 细 便于进出挤压筒 大头部分用于与活动横梁稳定连接 双动挤压机的挤压杆是空心的 便于穿孔针进出 活动横梁装置 活动横梁装置 用于将主柱塞和挤压杆连接起来 并借助于有关缸实现主柱塞和挤压 杆的返回 对挤压杆的运动起导向作用 穿孔横梁装置 穿孔横梁装置 将穿孔柱塞和穿孔工具连接起来 并借助有关缸实现穿孔柱塞和穿孔 针返回 主要挤压工具主要挤压工具 挤压模 用于生产所需要的形状 尺寸的制品 穿孔针 芯棒 对实心锭进行穿孔或用空心锭生产管材 挤压垫 防止高温金属与挤压杆直接接触 并防止金属倒流 挤压杆 用于传递主柱塞压力 挤压筒 用于容纳高温锭坯 辅助工具 辅助工具 模垫 模支承 模座 压型嘴 模子滑架 挡环 支承环 针支承 针 接手 导路等等 挤压模的结构类型挤压模的结构类型 组合模 生产内径较小的管材 各种形状的空心型材 a 舌形 模 所需的挤压力较小 焊合室中延伸系数大 主要用于挤压硬合金空心型材 但挤压残 料较多 b 平面分流模 多用于挤压变形抗力低 焊合性能好的软合金空心型材 残料 较少 整体模 模子是由一块钢材加工制造成 广泛用于挤压普通型材 棒材 管材 拆卸模 由数块拼装组成一整体模子 用于生产阶段变断面型材 模子是由大头和 小头 两部分构成 而这两部分又分别由多块组装而成 专用模具 如水冷模 宽展模等等 模具设计中要解决的两个主要问题模具设计中要解决的两个主要问题 金属流速不均 模具强度 调整金属流速的主要措施调整金属流速的主要措施 1 合理布置模孔 具有两个以上对称轴的型材 型材的 重心布置在模子中心 具有一个对称轴 且断面壁厚差较大的型材 型材重心相对模子 中心偏移一定距离 且将金属不易流动的壁薄部位靠近模子中心 壁厚差不太大 但断面 较复杂的型材 将型材外接圆的圆心 布置在模子中心 对于断面尺寸较小 或轴对称 性很差的型材 可以采用多孔模排列 2 确定合理的工作带长度 型材断面壁厚不同 可采 用不等长工作带 即 型材断面壁厚处的工作带长度大于壁薄处 也就是说比周长小的部 分工作带长度大于比周长大的部分 3 设计阻碍角或促流角 阻碍角 在型材壁厚处的模 孔入口处做 一个小斜面 以增加金属的流动阻力 该斜面与模子轴线的夹角叫阻碍角 阻 碍角一般取 3 12 最大不超过 15 促流角 在型材壁较薄 金属不易流动的模孔 入口端面处做一个促流斜面 该斜面与模子平面间的夹角叫促流角 促流角一般取 3 10 采用平衡模孔 设计附加筋条 设计导流模或导流腔 阻碍阻碍角 在型材壁厚处的模孔入口处做 一个小斜面 以增加金属的流动阻力 该斜面 与模子轴线的夹角叫阻碍角 促流角促流角 在型材壁较薄 金属不易流动的模孔入口端面处做一个促流斜面 该斜面与模 子平面间的夹角叫促流角 舌比舌比 对于半空心型材 把型材断面所包围的空心部分的面积与型材开口宽度的平方之 比值 称为舌比 穿孔针与针座连接一般采用细牙螺纹 穿孔针与针座连接一般采用细牙螺纹 挤压筒的结构挤压筒的结构 多层衬套的原因 筒壁的应力分布均匀 应力峰值降低 更换衬套 方便 可节约钢材 衬套的种类 圆形 加工方便 容易测量尺寸 但难更换内衬套 锥形 加工难 容易更换 过盈热配合 金属流动均匀 挤压筒免受剧烈热冲击 同 时可采用台肩衬套防止外套脱下 提高挤压工具的使用寿命的途径提高挤压工具的使用寿命的途径 改进工具结构形状 制定和严格控制合理的挤 压工艺参数 合理预热和冷却挤压工具 合理安装挤压工具 改善挤压工具材料的 制造和加工工艺 挤压工具材料的合理选择挤压工具材料的合理选择 根据被挤压金属的性能选择最合适 最经济的工模具材 料 根据产品品种 形状和规格选择合适的工模具材料 根据挤压方法 工艺条件与 设备结构选择工模具材料 根据挤压工模具的结构形状和尺寸选择模具材料 挤压机挤压机 单动式挤压机与双动式挤压机 正向挤压机与反向挤压机 卧式挤压机与 立式挤压机 单动式挤压机单动式挤压机 无独立穿孔系统 适合用实心锭挤压型材 棒材 用组合模挤压空心 型材 使用随动针和空心锭也可以挤压无缝管材 双动式挤压机双动式挤压机 具有独立穿孔系统 适合于用空心锭或实心锭挤压无缝管材 采用实 心锭也可以挤压型 棒材 确定挤压比时要考虑的影响因素 确定挤压比时要考虑的影响因素 合金的塑性及变形抗力 强度低 塑性好的合金 挤压比可大一些 锭坯加热温度 锭坯加热温度高时 挤压比应小一些 挤压机吨位 挤压机吨位大时 挤压比应大一些 挤压筒直径 挤压筒直径大时 挤压比应小一些 挤压方法 润滑挤压比不润滑挤压时的挤压比大 反向挤压比正向挤压时的挤压比大 模具形式 用组合模挤压空心型材时 希望挤压比大一些 锭坯长度 锭坯长时 挤 压比应小一些 工具温度 当工具温度低时 挤压比应小一些 成品率 从提高成品 率讲 希望挤压比大一些 制品表面质量 从提高制品表面质量讲 希望挤压比大一些 10 一般尽量不小于 20 金属的挤压性能 从金属的可挤压性讲 希望挤压比不要太大 以 11 防 闷车 制品组织性能 从制品组织性能来讲 希望挤压比大一些生产效率 从提 12 13 高挤压速度方面来讲 希望挤压比小一些 挤压温度挤压温度 T 的选择的选择 合金状态图 根据合金的相图 确定挤压温度的上 下限 上限 T 上 0 85 0 9 T 固 下限 单相合金 T 下 0 65 0 7 T 固 在温度降低时会产生 相变的合金 T 下 T 相变 50 70 C 金属的塑性图 塑性最好的温度区间作为挤压温 度范围 再结晶图 根据晶粒度 加工率 终了温度的关系图 第二种再结晶图 选择 晶粒细小的温度范围为出模孔温度 变形抗力图 在根据上述三种图确定的挤压温度范 围内 再根据金属的变形抗力图 尽可能选择变形抗力较低的温度作为挤压温度 对于有 挤压效应的合金 降低挤压温度 将使挤压效应减弱 制品的强度降低 对于利用出模孔 温度进行淬火的铝合金 为保证制品出模孔时的温度能达到规定的淬火温度 也应提高挤 压温度 确定挤压速度的原则确定挤压速度的原则 在保证产品质量和设备能力 吨位 速度 允许的前提下 尽 可能提高挤压速度 确定挤压速度的依据确定挤压速度的依据 金属及合金的性质 塑性好的合金 挤压速度可快一些 塑性变形许可温度范围 金属塑性变形许可温度范围大 挤压速度可快一些 挤压温度 挤压温度高时 挤压速度应慢一些 锭坯是否均匀化 锭坯进行充分均匀化退火 挤压 速度可快一些 挤压方式 润滑挤压比不润滑时的速度快 反挤压比正挤压时的速度快 制品断面形状 断面复杂的型材 挤压速度应慢一些 变形金属与工具的粘结情况 易粘结工具的金属 挤压速度应慢一些 表面质量要求 制品表面质量要求高时 挤压 速度应慢一些 设备能力 制订挤压速度时还应考虑设备能力 挤压时的温度挤压时的温度 速度控制 速度控制 目的 为了获得沿长度方向上组织 性能均一 尺寸均一 表面质量良好的制品 并最大可能的提高挤压生产效率 实心型材的形状尺寸缺陷实心型材的形状尺寸缺陷 1 扭拧 扭拧分为麻花状扭拧和螺旋状扭拧 麻花状扭 拧 主要原因 型材一个壁的两侧摩擦状况或工作带长度不一致 判断方法 型材端头各 处流速差不明显 有一纵向对称轴线 型材扭拧好似绕此轴线进行旋转 型材平面间隙不 好 流速快的一侧有凸起 修理方法 在流速快的一侧工作带处进行阻碍或在另一侧加快 螺旋型扭拧 产生原因 当型材一个壁的流速大于其他壁的流速时 流速快的壁愈来愈 长 就会绕流速慢的壁旋转 判断方法 型材端头不齐 流速快的壁较流速慢的先流出模 孔 修模方法 将流速快的一侧加以阻碍或将流速慢的一侧加快 2 波浪 产生原因 当 型材某个壁流速较快 且刚性较小 而其他壁流速较慢且刚性较大 形不成扭拧时 此壁 受到压应力作用而产生纵向弯曲 波浪 修模方法 在流速快的部位 通过加长工作带或 做阻碍角进行阻碍 3 侧弯 型材的侧弯缺陷多出现在扁条型材中 产生原因 模孔两侧 的工作带设计不当 锭坯加热不均匀 模孔布置不合理等 造成两端流速不均 判断方法 制品沿纵向向左或向右形成均匀的镰刀形弯曲 修模方法 将流速快的部位加以阻碍或将 流速慢的部位加快 或在流速慢的模子端面上涂润滑油 或使锭坯加热均匀 或改善模孔 分布状态 4 扩口 或并口 型材的扩 并 口缺陷主要出现在槽形型材中 产生原因 型材壁的工作带两侧流速不一致 使之向外 或向内 凸起 向外凸起形成并口 反之形 成扩口 判断方法 检查平面间隙 凸起侧流速快 修模方法 一般情况下 修模时将流 速快的一侧加以阻碍 但轻微时 或沿型材长度方向扩口 并口 不是连续出现时 不必 修模 可通过辊矫来校正 5 平面间隙不合格 平面间隙包括纵向间隙和横向间隙 纵向 间隙的产生原因 挤压排材时 若上下两侧金属流速不一致 就会上 下翘曲 产生纵向 间隙 挤压型材时 某一部位的金属流速略有差异时 也会产生间隙 当流速差较大时 就会产生弯曲 弯头 很严重时发生堵模 横向间隙产生的原因 挤压 T 形型材时 当立边两侧流速不均时 就会形成横向间隙 挤压槽形型材时 由于悬臂的弹性变形 引 起底面产生横向间隙 判断方法 将直尺或刀尺沿型材平面的纵向和横向平方 用塞尺进 行测量判定其间隙大小 修模方法 间隙如果是由于工作带设计不合理引起的流速不均所 致 修模时将流速快 产生凸起 的一侧工作带加以阻碍即可 如果是由于模子弹性变形 引起尺寸变小和平面间隙不合格 则可将悬臂部分的工作带作一斜角来解决 6 尺寸不足 金属充填不满引起尺寸不足 流速不均引起尺寸不足 模孔弹性变形引起的尺寸不足 模孔下塌引起尺寸不足 模具弹性变形和整体弯曲引起中间尺寸变小 金属供应不足引起 中部尺寸超负差 7 角裂 空心型材的形状尺寸缺陷空心型材的形状尺寸缺陷 平面凹下 平面凸起 扭拧与弯曲 角变形 空心型材焊 缝不合格 角裂 挤压制品的表面缺陷挤压制品的表面缺陷 1 裂纹 产生原因 裂纹的产生是由于制品表面层的附加拉应 力超过了表面金属的强度所造成 产生因素 锭坯加热温度过高 锭坯沿长度方向温度 不均 由低突然变高 挤压速度过快 更换合金时 未及时调整挤压速度 多孔模挤压时 模孔排列太靠模子中心 或太靠挤压筒壁 模孔工作带入口棱角太尖锐 2 起皮 气泡 产生原因 挤压筒和挤压垫磨损超差 挤压筒和挤压垫尺寸配合不当 同时使用的两个 挤压垫直径相差太大 挤压筒和挤压垫太脏 粘有油污 水分和石墨等 润滑油中含 有水分 锭坯表面铲槽太多 太深 有气孔 砂眼 组织疏松等 更换合金时筒内清 理不干净 锭坯加热温度 挤压筒温度过高 锭坯直径超过允许负偏差 3 划伤 磕碰伤 产生原因 模子工作带不光滑 多肉或少肉 或硬度小 模子空刀处有棱角 空刀尺 寸太小 不光滑 出料台不光滑 导辊不转动 导路不光滑 挤出制品与出料台上原 有的制品之间划伤 多孔模挤压由于流速不均造成的划伤 模孔裂边或裂角造成划伤 4 麻面 型材表面上由许多麻点形成的缺陷 产生原因 主要是模子工作带出口端粘金属 挤压速度过快 挤压温度过高等所造成 5 管材内表面擦伤 减少裂纹的主要措施减少裂纹的主要措施 适当降低挤压温度 控制合适的挤压速度 合理设计 加工模具 精心修模 对锭坯进行均匀化退火处理 采用等温挤压 锭坯梯温加热等 挤压新技术 新工艺 起皮 气泡防止措施起皮 气泡防止措施 减小填充挤压变形量 对锭坯进行梯温加热 当挤压筒 磨损超差时 应及时更换挤压筒内衬 保持挤压筒 挤压垫清洁 尽可能减少使用 条 件锭坯 控制合适的锭坯加热温度 划伤 磕碰伤防止措施划伤 磕碰伤防止措施 及时检查和抛光工作带 清理模子空刀 导路和出料台 面 位于出料台上的制品应及时拿走 合理设计模具 麻面防止措施麻面防止措施 增大工作带出口端空刀量 模子工作带出口处保持较尖锐的角度 修模时避免修出圆角 将模子工作带部分作成带有一定锥度的斜面 拉拔拉拔 在外力作用下 迫使金属坯料通过模孔 以获得相应形状 尺寸的制品的塑性 加工方法 根据拉拔制品的断面形状 可将拉拔方法分为实心材拉拔和空心材拉拔 实心材包括线材 棒材和型材 空心材包括管材和空心异形型材实心材包括线材 棒材和型材 空心材包括管材和空心异形型材 空拉空拉 在拉拔时 管坯内部不放置芯棒 变形特点 减径 不减壁 但在减径过程中 壁厚依据 D S 外径 壁厚 值的不同会有所增减 当减径量比较大时 管材内表面会变得 比较粗糙 空拉分类 整径 或减径 空拉 成型空拉 整径 减径 空拉 用于生产小 直径管材 控制管材的直径尺寸 成型空拉 利用圆断面管坯生产各种简单断面异形管材 空拉适合于小直径管材的减径 盘管拉拔 冷轧管的减 整径 异形管的成型拉拔 拉拔法的优缺点拉拔法的优缺点 主要优点 尺寸精确 表面光洁度高 设备简单 维修方便 在一台设备上可以生产多种品种 规格的制品 适合于各种金属及合金的细丝和薄壁管 生产 规格范围很大 对于不可热处理强化的合金 通过冷拔 利用加工硬化可使其强 度提高 主要缺点 受拉拔力限制 道次变形量小 往往需要多道次拉拔才能生产出成 品 受加工硬化的影响 两次退火间的总变形量不能太大 从而使拉拔道次增加 降低 生产效率 由于受拉应力影响 在生产塑性低 加工硬化程度大的金属时 易产生表面 裂纹 甚至拉断 生产扁宽管材和一些较复杂的异形管材时 往往需要多道次成型 圆棒材变形区内金属的变形规律圆棒材变形区内金属的变形规律 外层金属的延伸变形比内层的大 外层金属的压缩 变形也大于中心层 管材变形区内的变形特点管材变形区内的变形特点 空拉时的变形状态是三维变形 轴向延伸 周向压缩 径 向延伸或压缩 管材拉拔时的应力与变形管材拉拔时的应力与变形 拉拔管材时 失去了轴对称的变形条件 其变形的不均匀性 附加剪切变形和应力都会有所增加 影响空拉时壁厚变化的因素影响空拉时壁厚变化的因素 相对壁厚的影响 对于外径 D 相同的管坯 增加壁厚 S 将使金属向中心流动的阻力增大 从而使管壁增厚量减小 对于壁厚相同的管坯 增加 外径 减小了 曲拱 效应 使金属向中心流动的阻力减小 使管坯空拉后壁厚增加的趋 势加强 减径量的影响 减径量越大 壁厚的变化也越大 在总减径量不变的情况下 多道次空拉的增壁量大于单道次的增壁量 多道次空拉的减壁量小于单道次的减壁量 模角的影响 随着模角增大 拉拔应力发生变化 并且存在着一最小值 其相应的模角称 为最佳模角 如果模角变化使拉拔应力增大 就会导致增壁过程中的增壁趋势减小 减壁 过程中的减壁趋势增大 定径带长度 h 摩擦系数 f 拉拔速度 v 的影响 增大 h f v 都会使拉拔应力增大 导致增壁时的增壁趋势减小 减壁时的减壁趋势增大 合金及状态的影响 合金及状态影响到变形抗力 摩擦系数 f 加工硬化速率等 通常 变形抗力大 l 大 相同合金 硬度越高 增壁的趋势越弱 拉拔方式的影响 采用倍 模 或称双模 拉拔 会使管壁增加时的增壁趋势减小 管壁减薄时的减壁趋势增大 相 当于增加一个反拉力 固定短芯棒拉拔固定短芯棒拉拔 1 应力与变形 空拉区 应力与变形特点同空拉时相同 同空拉 过程一样 存在着偏心的管坯 经过固定短芯棒拉拔后 也能在一定程度上予以纠正 主 要就是此空拉段所起作用的缘故 减壁区 应力与变形状态同拉拔实心棒材时的表面变 形状态一样 2 特点 内表面与芯头有摩擦力 其方向与拉拔方向相反 使 l 增加 拉 拔力比空拉时大 变形比空拉时均匀 管材内表面质量比空拉时的好 当芯杆过长 过细时 易产生弯曲 使芯头在模孔中难以固定在正确位置上 同时 易引起 跳车 在 管材表面出现 竹节 状缺陷 游动芯头拉拔游动芯头拉拔 拉拔时 芯头不固定 依靠芯头所设计的特殊形状和芯头与管材接触 面间的力平衡 使其保持在变形区中 特点 可实现盘管及生产很长的管材 生产效率 高 成品率高 内表面质量好 拉拔力比固定芯头拉拔小 15 左右 残余应力残余应力 由于变形不均 在拉拔结束 外力去除后残留在制品中的应力 残余应力的分残余应力的分布 轴向残余应力 外层拉 中心层压 在拉拔过程中 由于金属流 动不均 棒材外层产生附加拉应力 中心层则出现与之平衡的附加压应力 拉拔结束后 由于弹性后效作用 制品长度缩短 而外层较中心层缩短得较大 但是 物体的整体性防 碍了这种自由变形 其结果在外层产生残余拉应力 中心层则出现残余压应力 周向残 余应力 外层拉 中心层压 由于棒材中心部分在轴向和径向上受到残余压应力作用 故 此部分金属在周向上有涨大变形的趋势 但是 外层金属阻碍其自由涨大 从而在中心层 产生周向残余压应力 外层则产生与之平衡的周向残余拉应力 径向残余应力 外表面 为 0 外 整个断面上受压 中心最大 在径向上 由于弹性后效的作用 棒材断面上所有 的同心环形薄层 都欲增大其直径 在外表面这种弹性恢复不受限制 但由外向内所有环 形薄层的弹性恢复均会受到其外层的阻碍 从而产生一残余压应力 中心层恢复的阻力最 大 影响残余应力的因素影响残余应力的因素 摩擦系数 摩擦系数大 不均匀变形加剧 残余应力增大 断面收缩率 减径量 一般情况下 断面收缩率大 变形的不均匀程度也会越大 残余 应力增大 模具形状 模具形状对变形不均匀性的影响主要是模角的大小 模角大 接 触面长度大 不均匀变形增大 残余应力越大 材质 被拉拔材料的弹性模量 E 越大 根据 E 残余应力也越大 残余应力的危害残余应力的危害 是产生应力腐蚀的根源 前提是 有拉应力 有腐蚀性介质 影响制品的形状 尺寸 影响制品的机械性能 影响制品使用 消除或减小残余应力的措施消除或减小残余应力的措施 减小不均匀变形 提高模具表面硬度 对模具进行 渗氮等处理 使用中经常抛光模具工作面 合理设计模子 采用良好的工艺润滑等 合 理分配变形量 减少道次变形量和两次退火间的总变形量 矫直 低温退火 影响拉拔力的主要因素影响拉拔力的主要因素 被加工金属性质的影响 抗拉强度越大 拉拔力越大 变形程度的影响 随着断面减缩率的增加 拉拔力增大 模角的影响 随着模角变化 拉拔应力发生变化 模角小 接触面积增加 拉拔应力增大 模角大 剪切变形增大 润 滑条件变差 也使拉拔应力增大 拉拔速度的影响 摩擦及润滑的影响 摩擦系数越大 拉拔力越大 反拉力的影响 振动的影响 锥形模的模孔组成锥形模的模孔组成 润滑带 压缩带 定径带 出口带 润滑带作用润滑带作用 在拉拔时便于润滑剂带入模孔 保证制品得到充分润滑 减少摩擦 并 带走产生的部分热量 防止划伤坯料 压缩带作用压缩带作用 金属产生塑性变形 获得所需要的形状 尺寸 定径带作用定径带作用 使制品进一步获得稳定 精确的尺寸与形状 防止模孔磨损而很快超差 延长其使用寿命 出口带作用出口带作用 防止制品出模孔时被划伤 防止定径带出口端因受力而引起剥落 拉拔生产工艺流程拉拔生产工艺流程 铝合金管材拉拔工艺流程 坯料 退火 刮皮 碾头 拉拔 整径 矫直 锯切 检验 铜合金管材拉拔工艺流程 坯料 酸洗 碾头 拉拔 矫直 锯切 预检 成品退火 检验 钢管拉拔工艺流程 管坯 打头 热处理 酸洗 磷 化 皂化 拉拔 成品热处理 矫直 锯切 检验 实现拉拔过程的必要条件实现拉拔过程的必要条件 为出模孔断面上的拉拔应力 P 为拉SL P F L L 拔力 为出模孔断面积 为出模孔后的材料屈服强度LFS 带滑动多模连续拉拔配模的必要条件带滑动多模连续拉拔配模的必要条件 当第 n 道次以后的总延伸系数大于收线盘与第 n 个绞盘圆周线速度之比 才能保证成品模磨损后不等式仍然成立 nnVU 带滑动多模连续拉拔配模的充分条件带滑动多模连续拉拔配模的充分条件 任一道次的延伸系数应大于相邻两个绞盘的速 比 实心棒 线材的主要缺陷实心棒 线材的主要缺陷 1 中心裂纹 主要原因 在变形区中 轴向应力沿径向的 分布规律是中心层大 表面层小 而拉拔制品强度往往是中心层低 表面高 当中心层的 拉应力超过材料的强度极限时就会造成制品的中心裂纹 预防措施 减少中心部分的杂质 气孔 尽可能使坯料内外层机械性能均匀 对坯料进行热处理 使晶粒细化 拉拔过程中 进行中间退火 控制道次加工率不要太大 2 表面裂纹 产生原因 表面裂纹的产生是由 于拉拔过程的不均匀变形引起的 在定径区中 被拉金属所受的轴向基本应力沿径向上的 分布是表面层大 中心层小 在拉拔过程中 由于不均匀变形 使得表面层受到较大的附 加拉应力作用 从而使金属周边层所受的实际工作应力比中心层大得多 另外 当坯料表 面有刮伤等其他缺陷时 更