擠壓時(shí), 將金屬錠裝入擠壓筒中, 在擠壓軸的作用下, 先進(jìn)行填充擠壓, 迫使金屬通過(guò)?？琢鞒? 獲得所需管材。

分流模擠壓法的主要特點(diǎn)是: 利用擠壓軸把作用力傳遞給金屬, 流動(dòng)的金屬進(jìn)入模孔之前, 先被分成兩股或兩股以上的金屬流, 然后在模子焊合室(模膛)重新組合, 金屬在高溫高壓高真空條件下被焊合, 在流出?？讜r(shí)即形成所需的管材。用分流模擠壓法生產(chǎn)的管材, 在宏觀組織上可以明顯看到焊縫, 焊縫的數(shù)目等于金屬錠被分成的金屬流的數(shù)目。所以說(shuō)管材上保留焊縫是分流模生產(chǎn)的主要特點(diǎn)。

那么, 如何保證焊縫品質(zhì)呢?首先在模腔內(nèi)建立一個(gè)超過(guò)變形金屬屈服強(qiáng)度10~15倍的高壓區(qū), 嚴(yán)格控制模腔高度。每個(gè)料擠完, 用剪刀將擠壓殘料正常切掉, 把模腔內(nèi)的殘留金屬清除干凈。同時(shí)采用較高的擠壓溫度, 增大擠壓系數(shù), 盡量采用單孔擠壓, 擠壓速度不宜過(guò)快。二次擠壓后的管材通過(guò)冷加工和熱處理后, 焊縫發(fā)生原子間的相互擴(kuò)散和再結(jié)晶, 在成品管材中焊縫基本消除。

用這種方法可在各種形式的擠壓機(jī)上用實(shí)心鑄錠獲得任何形狀的空心制品, 在軟合金管材擠壓時(shí)得到了特別廣泛的應(yīng)用。由于組合模的針桿非常短, 并能穩(wěn)定的固定在模子中間, 因此可生產(chǎn)尺寸精度高、 壁厚薄、 內(nèi)表面品質(zhì)好、 形狀復(fù)雜的空心制品。但操作技術(shù)要求較高。

2.1.2 鋁及鋁合金管材反向擠壓法

反向擠壓時(shí), 金屬制品的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向(模軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向)相反的擠壓方法, 叫做反向擠壓法, 簡(jiǎn)稱反擠壓。在現(xiàn)有擠壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)反向擠壓的方法主要有帶堵頭的擠壓方法和采用雙擠壓軸的擠壓方法兩種。這兩種反向擠壓方法的工作示意圖如圖2-6所示。

采用雙擠壓軸擠壓時(shí), 先將擠壓軸7退回原來(lái)位置, 并將擠壓筒2也退回到最右邊的位置, 從擠壓筒的左邊裝入鑄錠1, 而后再把擠壓筒推到最左邊的位置(具體位置按鑄錠長(zhǎng)度來(lái)確定), 這時(shí)開(kāi)動(dòng)擠壓機(jī)的主缸, 使擠壓軸7向右前進(jìn)開(kāi)始擠壓, 金屬在擠壓軸7的壓力作用下, 從?？?中沿著與空心反擠壓軸5相反的方向流動(dòng)。此時(shí), 由于鑄錠和擠壓筒之間存在著很大的靜摩擦力, 使擠壓筒2隨著鑄錠1同時(shí)前進(jìn), 而在他們之間卻無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

采用帶堵頭的反向擠壓時(shí), 先將擠壓機(jī)上原來(lái)的擠壓軸卸下, 裝上堵頭3, 并把裝有擠壓模的空心反擠壓軸5固定在擠壓機(jī)的壓型嘴上。當(dāng)把鑄錠1裝入擠壓筒2時(shí), 堵頭3在擠壓機(jī)主缸壓力作用下, 推動(dòng)擠壓筒2鑄錠1同時(shí)前進(jìn), 迫使金屬?gòu)哪？?中沿著與空心反擠壓軸5相反的方向流出而形成制品6。擠壓過(guò)程結(jié)束后, 在擠壓筒回程缸的推動(dòng)下, 使擠壓筒和堵頭退回, 開(kāi)動(dòng)壓型嘴, 把空心反擠壓軸拉出, 用鋸或?qū)Ｓ眉舻秾D壓殘料切除后, 則可重復(fù)進(jìn)行下一個(gè)鑄錠的擠壓操作。

現(xiàn)代反向擠壓機(jī)均設(shè)有雙擠壓軸, 即擠壓軸和模子擠壓軸(簡(jiǎn)稱模軸)。擠壓時(shí)模子擠壓軸固定不動(dòng), 擠壓筒緊靠擠壓軸。在主柱塞和擠壓筒柱塞力的作用下, 擠壓軸和擠壓筒同步向前移動(dòng), 而模軸逐步進(jìn)入擠壓筒內(nèi)進(jìn)行反向擠壓。反向擠壓時(shí)鑄錠表層與擠壓筒內(nèi)襯之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng), 從而改變了金屬在擠壓筒中流動(dòng)的力學(xué)條件, 降低了變形的不均勻性和擠壓力。由于金屬流動(dòng)均勻, 鑄錠外表層會(huì)完全進(jìn)入擠壓制品表層。

反向擠壓機(jī)充分考慮到擠壓工藝和產(chǎn)品品質(zhì)要求, 采用了專門(mén)設(shè)備和技術(shù): 鑄錠表面切削加工; 鑄錠梯度加熱和順次排氣; 模具的裝配和擠壓筒的清理; 管材生產(chǎn)時(shí)穿孔針拉力顯示和保護(hù); 擠壓筒加熱溫度的均勻分布; 過(guò)程控制和控制系統(tǒng)(PICOS); 穿孔針自動(dòng)清理、 潤(rùn)滑和修針技術(shù); 保證擠壓中心精度; 殘料分離技術(shù)等。

根據(jù)專用反擠壓機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn), 反向擠壓機(jī)可分為中間框架式、 擠壓筒剪切式和后拉式三種。中間框架式擠壓機(jī)其特點(diǎn)是: 前梁和后梁固定, 通過(guò)4根張力柱連接成一個(gè)整體。在前梁和擠壓筒移動(dòng)梁之間安裝有殘料剪切用的活動(dòng)框架, 剪刀設(shè)置在活動(dòng)框架上。擠壓筒清理是在殘料推出時(shí)由專門(mén)的擠壓環(huán)來(lái)完成, 這種型式的擠壓機(jī)對(duì)固定模、 悶車鑄錠的處理比較方便, 也易于兼作正向擠壓機(jī)。擠壓筒剪切式擠壓機(jī)其特點(diǎn)是: 前橫梁和后橫梁固定, 通過(guò)4根張力柱連接成一個(gè)整體。在擠壓筒移動(dòng)梁上, 安裝有殘料剪切裝置, 這種結(jié)構(gòu)僅應(yīng)用于反向擠壓機(jī)。后拉式反向擠壓機(jī)其特點(diǎn)是: 前梁和后梁是通過(guò)4根張力柱連成一個(gè)整體的活動(dòng)梁框架。

反向擠壓法的特點(diǎn)是: 鑄錠與擠壓筒之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng), 因而在鑄錠表面和擠壓筒之間不產(chǎn)生摩擦力, 變形區(qū)靠近?？赘浇? 與正向擠壓法比較, 大大地降低了所需的擠壓力, 提高了擠壓速度, 金屬流動(dòng)均勻, 制品組織和性能均勻, 可減少甚至消除粗晶環(huán)缺陷, 幾何廢料少等。由于金屬流動(dòng)均勻, 鑄錠外表層會(huì)完全進(jìn)入擠壓制品的表面。因此, 為了保證產(chǎn)品的表面品質(zhì), 對(duì)鑄錠的表面品質(zhì)要求極嚴(yán), 鑄錠表面必須進(jìn)行加工。目前, 生產(chǎn)時(shí)的空心鑄錠均采用擠壓加熱前的車皮和鏜孔工藝, 主要是考慮管材壁厚偏差要求。由于反向擠壓使用了空心模子擠壓軸(考慮到其受壓強(qiáng)度要求), 擠壓制品的外徑受到限制, 因此反向擠壓制品的最大外徑一般比正向擠壓的小30%。

目前, 反向擠壓管材多采用固定針無(wú)潤(rùn)滑工藝, 鑄錠內(nèi)表面直接與穿孔針相接觸, 擠壓過(guò)程中穿孔針表面會(huì)均勻粘滿一層金屬, 靠鋁的自身潤(rùn)滑作用重新形成制品的內(nèi)表面。只要保證鑄錠內(nèi)表面的清潔和光潔, 管材內(nèi)表面一般接近穿孔擠壓工藝的光亮內(nèi)表面, 基本上不產(chǎn)生內(nèi)表面擦傷廢品, 但是生產(chǎn)時(shí)穿孔針?biāo)艿降哪Σ亮^大。因此, 當(dāng)生產(chǎn)不同合金和規(guī)格的管材時(shí), 穿孔針要進(jìn)行強(qiáng)度校核。管材反向擠壓時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的技術(shù)和品質(zhì)特性: 管材的壁厚不均, 表面氣泡, 擠壓中心(即設(shè)備對(duì)中精確度), 擠壓工具的強(qiáng)度和鑄錠的品質(zhì)等。

反向擠壓法的主要優(yōu)缺點(diǎn)是: 

①擠壓時(shí), 鑄錠與擠壓筒之間無(wú)相對(duì)摩擦, 與正向相比可以降低擠壓力20%~40%; 

②制品尺寸精度高, 可采用長(zhǎng)鑄錠擠壓; 

③制品力學(xué)性能和組織均勻, 可有效消除和減小粗晶環(huán)缺陷; 

④擠壓速度提高1~1.5倍; 

⑤殘料減少30%以上; 

⑥鑄錠可在較低溫度下擠壓, 生產(chǎn)效率高, 產(chǎn)品成品率提高8%~10%, 節(jié)省能耗約20%;

⑦制品規(guī)格受模軸內(nèi)徑尺寸限制; 

⑧設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一次投資比正向擠壓的高30%; 

⑨鑄錠表面要求高, 必須進(jìn)行車皮、 鏜孔或熱剝皮; 

⑩輔助時(shí)間長(zhǎng)。 

由于反向擠壓具有以上特點(diǎn), 所以特別適合擠壓硬合金及尺寸精度高、 組織均勻、 且無(wú)粗晶環(huán)的制品。

2.1.3 鋁及鋁合金管材其他擠壓法

鋁及鋁合金管材的其他擠壓法有: 冷擠壓法、 康福姆擠壓法、 液體靜壓力擠壓法、 側(cè)向擠壓法等; 

1)冷擠壓法

冷擠壓法是管材生產(chǎn)中應(yīng)用很久的一種擠壓法, 適應(yīng)于生產(chǎn)中、 小規(guī)格的薄壁管材。

冷擠壓鑄錠或毛坯表面應(yīng)涂上潤(rùn)滑油, 在室溫條件下裝入擠壓筒, 有時(shí)為了降低擠壓力, 對(duì)某些高強(qiáng)度的鋁合金也可以將鑄錠或坯料加熱到100℃左右再裝入擠壓筒, 對(duì)于裝飾用的型、 管材等, 可將鑄錠和毛坯浸于過(guò)冷的液態(tài)溶液中以降低其溫度到零下40~50℃, 再立即裝入擠壓筒。管材冷擠壓時(shí), 工模具需要承受比熱擠壓大得多的壓力。由于劇烈的體積變形, 變形熱往往會(huì)使模具的工作溫度達(dá)到250~300℃。

冷擠壓的主要特點(diǎn)是: 金屬的不均勻變形大為減少, 金屬變形僅發(fā)生于?？崭浇? 死角區(qū)基本消除, 因此產(chǎn)生成層、 粗晶環(huán)、 縮尾及其他缺陷的可能性大為減少。冷擠壓管材通常采用潤(rùn)滑擠壓, 常用的潤(rùn)滑劑有: 高分子再生醇的混合物、 雙層潤(rùn)滑劑——鯨油和硬脂酸納水溶液、 等等。

采用冷擠壓法生產(chǎn)的管材尺寸精度高、 擠壓速度快、 制品表面品質(zhì)高、 生產(chǎn)周期短、 投資少、 成品率可達(dá)70%~85%。但冷擠壓制品沒(méi)有擠壓效應(yīng), 鑄錠或坯料的表面品質(zhì)要求高, 對(duì)工模具材料要求高, 工具損耗大。

2)康福姆擠壓法

康福姆擠壓法是20世紀(jì)70年代初研制的一種合金連續(xù)擠壓法, 適用于生產(chǎn)小直徑薄壁長(zhǎng)管。

康福姆擠壓法主要特點(diǎn)是: 利用送料輥和坯料之間的接觸摩擦力而產(chǎn)生擠壓力并同時(shí)將坯料溫度提高到500℃左右。迫使毛坯沿著模槽方向前進(jìn), 然后進(jìn)入模具?？蹈Ｄ窋D壓法有單輥送料和雙輥送料兩種方法。

采用康福姆擠壓法可一次生產(chǎn)出尺寸小薄壁的管材, 成品率高(可達(dá)到98.5%), 毛料無(wú)需加熱, 設(shè)備造價(jià)低, 可連續(xù)生產(chǎn), 生產(chǎn)效率高; 但生產(chǎn)的規(guī)格, 品種受到限制。

3)側(cè)向擠壓

金屬制品的流出方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向垂直的擠壓叫做側(cè)向擠壓, 如圖2-7所示。側(cè)向擠壓主要用于電線電纜行業(yè)各種復(fù)合導(dǎo)線的成形以及一些特殊的包覆材料成形。