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正向擠壓時金屬的流動特點

[ 發布日期:2014-10-27 11:10:13 ] 【打印此文】 【關閉窗口】

信息源自 關鍵詞:擠壓機 銅鋁擠壓機 http://www.wxqzjianuo.com

    擠壓時一般情況下,整個擠壓錠坯的體積可分為三個區域,即彈性變形區、塑性變形區和死區。各區域的大小受多種因素的影響,如錐模擠壓時可減小死區,錠坯與擠壓筒接觸表麵的摩擦力增大,使塑性變形區擴大,彈性變形區縮小,隨著擠壓過程的進行,塑性變形區也會發生變化。研究金屬在擠壓時的流動規律是非常重
要的,因為擠壓製品的組織、性能、表麵質量、外形尺寸,以及工模具設計原則等都與之有密切的關係。生產中采用不同的擠壓方法,金屬的流動狀態也會有所不同。
    根據金屬在擠壓過程中流動的特點,通常把擠壓變形過程劃分為三個階段:即充填擠壓階段;平流擠壓階段;紊流擠壓階段。這三個階段稱為I、HIM區。
    充填(開始)擠壓階段:
    為了便於把錠坯裝人擠壓筒中,根據工藝要求和擠壓筒所用的係統,一般錠坯的直徑比擠壓筒內徑的直徑小1.0- 15 mm(其中小擠壓筒取下限,大擠壓筒取上限)。因此在擠壓軸壓力的作用下,根據最小阻力定律,金屬首先發生徽粗變形充滿擠壓簡,充填的同時前端金屬進人模孔。
    隨著充填擠壓的進行,金屬逐步填滿擠壓筒,當模孔附近的金屬6r與QL的差值滿足塑性條件。.時也發生塑性變形,並在模口附近形成了不變形的“死區”。充填擠壓變形主要是徽粗變形,對擠壓製品的橫向力學性能有一定的影響。當錠坯長度與直徑之比在3-4時,充填時坯料在擠壓筒內會出現和鍛造一樣的單鼓形。
    在模孔附近有可能形成封閉的空間,擠壓筒中的空氣和未完全燃燒的潤滑劑氧化物隨著充填繼續進行而被劇烈壓縮,如果錠坯在鼓形變形時側麵承受不了周向拉應力,就會產生微裂紋,這樣擠壓筒中的高壓氣體有可能進人錠坯側表麵的微裂紋中,通過模孔時如果被焊合,擠壓製品表皮內存在氣泡缺陷。如果不能焊合,擠壓製品表麵會出現起皮缺陷。間隙愈大,這些缺陷產生的可能性愈大,所以一般希望錠坯長徑比不大於3-4,另外希望充填係數盡可能小些,以錠坯能順利推人擠壓筒中為原則。
    平流(基本)擠壓階段:
    金屬在平流擠壓階段中,金屬流動的特點隨擠壓條件的變化而不同。在此階段中,擠壓筒內的金屬錠坯,一般說內部與外層之間基本上不發生交錯流動,錠坯的外層金屬流出模孔後仍在擠壓製品的外層而不會流到製品的中心,平流擠壓階段是從金屬開始流出模孔到正常擠壓過程即將結束時為止。擠壓時,錠坯任一橫斷麵上的金屬質點以同一速度或一定的速度差進人變形區壓縮錐,靠近墊片和模子角落處的金屬不流動,形成難變形區。擠壓力隨著錠坯長度的減小,與擠壓筒壁之間的接觸摩擦麵積減小,而擠壓力下降。
    平流擠壓階段金屬的流動不均勻性總是絕對的,首先是由於外摩擦的存在,金屬在軸向和同一斷麵的徑向上都存在著明顯的不均勻變形和不均勻流動,其次是錠坯橫斷麵上溫度分布,由於加熱方式、變形過程中的變形熱、熱傳導等因素的綜合作用,造成金屬流動不均勻。擠壓時沿徑向上金屬的變形抗力分布不同,變形抗力低的部分易於流動。例如:外摩擦很大或錠坯外層溫度較低時,金屬外部變形抗力高於中心,這樣就會產生內部流動速度高於外部流動速度的流動不均勻現象。當金屬錠坯加熱時間不夠而造成內生外熟,也就是加熱不透時,則會使外層金屬流動速度大於中心部分的金屬流動速度,出現不均勻流動現象,錠坯中心部分的金屬承受附加拉應力。
    在不同的擠壓時期,隨著擠壓條件和擠壓筒中的錠坯長度減小,壓縮錐內各點的金屬流動速度逐漸增高,金屬內外層流動速度差值增大,金屬流動的不均勻性更加劇烈。根據銅及銅合金的擠壓流動實驗數據的計算,金屬表麵層流動速度是擠壓速度的0.0.25倍,中心的流動速度則為擠壓速度的1.35一2.1倍,金屬流動速度的差異性表明,變形區內的金屬塑性變形是不均勻的,其結果必然會反映到擠壓製品質量上。
    紊流(終了)擠壓階段:
    紊流擠壓階段是指擠壓筒中的錠坯長度減小到變形區壓縮錐高度時的擠壓過程最後階段。隨著擠壓過程的繼續進行,墊片與模子之間的距離不斷縮小,縱向上的金屬供應體積大大減小,錠坯後端金屬速度改變應力狀態,克服擠壓墊片的摩擦作用,迫使周邊的外層金屬向中心發生激烈的橫向(徑向)流動,死區金屬也向模口流動,此時擠壓力也迅速上升。由於擠壓末期金屬流動速度的加快和流體靜壓力增大,也使得擠壓筒內襯靠近模子處的磨損比較嚴重。在紊流階段(終了擠壓階段)的後期,擠壓筒中的金屬壓餘厚度很薄時,一般會形成擠壓縮尾。