金属挤压加工技术探讨

摘 要：随着经济发展的需求，金属加工制造业的发展突飞猛进。作为金属加工重要途径之一挤压是有色金属、钢铁材料，合金材料加工中有着具足轻重的地位，同时挤压加工也是各种粉末材料、先进材料制备与加工的重要方法。金属挤压制品在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。连续挤压技术又对生产提供了新的技术手段和发展空间。

关键词：金属；挤压；轻型材料

中图分类号：U21 文献标识码：A

1 金属挤压过程控制

1.1 压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。

1.2 挤压金属型材产品的流程非常重要，做为企业金属材挤压，对产品的精度要求较高，所以好的制度流程尤为重要。金属挤压过程实际是从产品设计开始的，因为产品的设计是基于给定的使用要求，使用要求决定了产品的许多最终参数。如产品的机械加工性能、表面处理性能以及使用环境要求，这些性能和要求实际就决定了被挤压金属种类的选择。而同一中金属挤压出来的金属型材性能则取决于产品的设计形状。而产品的形状决定了挤压模具的形状。设计的问题一旦解决了，则实际的挤压过程就是从挤压用金属铸棒开始，金属铸棒在挤压前必须加热使其软化，加热好的金属铸棒放入挤压机的盛锭筒内，然后由大功率的油压缸推动挤压杆，挤压杆的前端有挤压垫，这样被加热变软的金属在挤压垫的强大压力作用下从模具精密成型孔挤出成型。

1.3 根据图纸或者样品了解此产品的规格尺寸，确定有无挤压难点，应如何控制。经双方确认图纸就可以安排就行模具制造。金属型材热挤压模具不同于一般的机械零件加工，而是介于机械加工与压力加工之间的一种工艺性设计。除了应参考机械加工所需遵循的原则以外，尚需考虑热挤压条件下的各种工艺因素。模具设计好以后需要进行加热，同时金属棒应该加热到挤压所需的温度，然后挤压试样。接着，试样出来的半成品需要由技术人员对尺寸表面等进行仔细地检验，如果不合格，应该制定详细的模具返修方案，待确认后，可再进行模具设计。最后进行表面处理，如氧化，喷涂，抛光等等，表面处理后在进行成品检验，包括尺寸形位公差，表面是否划伤，硬度检验等等。在生产流转过程中，按区域推放，防止磁刮伤和表面的污染。

2 金属挤压技术发展应用

2.1 近些年来，除了改进和完善正、反向挤压方法及其工艺之外，出现了许多强化挤压过程的新工艺和新方法，并获得了实际应用。像舌型模挤压、平面组合模挤压、变断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压、精密气、水（雾）冷在线淬火挤压、半固态挤压、高速挤压、冷挤压、高效反向挤压、等温挤压、特种拉伸-辊矫、形变热处理等新技术新工艺，对于扩大铝型材的品种，提高挤压速度和总的生产效率，提高产品品质，发掘铝型材的潜力，减少挤压力，节能节资，降低成本等方面，都有积极的意义。

2.2 连续挤压时塑性变形过程包括挤压型腔变形区和挤压模腔变形区两个过程，其中挤压型腔变形区是指轮槽和挡料块组成的变形区域，包括孔型轧制区、摩擦剪切变形区、镦粗区、粘着区、直角弯曲挤压区等五个变形分区。

2.3 目前，活塞材料主要是铝合金，而铝合金活塞应用最多的铸造工艺是挤压铸造，还有锻造和金属型铸造，它们各有其优缺点。金属型铸造加工简单，生产成本较低，但容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷，导致活塞力学性能较低，难以满足使用要求。锻造活塞常温力学性能高，高温耐热疲劳性好、塑性好，能满足大功率发动机的要求。但锻造活塞加工量大，生产成本高，仅适用于某些要求较高的大型活塞或高速活塞。挤压铸造为介于上述两者之间的铝活塞成形技术，是将液态金属在高压下充型和凝固的精确成形铸造技术，又称为液态模锻。

3 影响金属挤压加工的工艺因素

3.1 挤压速度和温度

在连续挤压加工母材的生产过程中，挤压速度和温度是影响金属加工质量和使用寿命的重要因素。一般而言，挤压速度越大，被周围介质吸收的热量就越少，则金属塑性变形的温度就越高，反之亦然。在挤压过程中，挤压速度与温度密切相关。提高挤压速度，则挤压温度也随着升高，反之亦然。为了保持挤出产品的形状整体性，塑性变形区的温度必须与金属塑性最好时的温度相适应。变形温度对金属的塑性有着重大影响，就大多数金属而言，总的趋势是：随着温度的升高，塑性增加。

3.2 材料的冷却收缩性

金属在冷却过程中，由于各部分收缩的非均匀性，容易造成材料表面受拉、内层受压，从而产生热应力，影响其表面质量。此外，金属在冷却过程中可能发生相变，相变过程导致的体积变化可能使材料晶粒内部产生组织应力，当叠加的应力超过金属强度时，就会破坏产品的完整性，在材料的内部或表面产生微观和宏观裂纹，导致产品形状变形。为了避免金属在冷却过程中产生尺寸变形，必须选择适当的冷却速度，并按一定的冷却规范进行冷却。

3.3 材料的流动性

所谓流动性是指金属充满腔体及模具型腔的能力。若合金的流动性不佳，金属则无法完全充满模腔。挤压制品的组织性能、表面质量、外形尺寸和形状精度、成材率、挤压模具的正确设计、挤压生产效率等，均与金属流动有着十分密切的关系。

4 金属挤压加工加工技术需改进的问题

发展金属挤压加工理论与技术时需要重点考虑的项目主要有：减少功耗量，节能降耗；减少外部摩擦，提高变形效率；提高精度；利用各向异性、内部应力、变形热处理等方法提高产品综合性能；有效利用废料和开发综合利用技术，提高回收率和成品率；防止缺陷产生或利用缺陷；提高工模具品质和使用寿命；减少工序；增加单位时间的产量及节省劳动力，实现高速化、自动化、连续化生产；清洁生产，改善环境，降低劳动强度；降低造价，降低成本；发展新用途、新功能、特种性能和多功能的新材料。金属挤压加工是利用金属塑性成形原理进行压力加工的一种重要方法，通过挤压将金属锭坯一次加工成管、棒、T型、L型等型材。金属挤压机是实现金属挤压加工的最主要设备。

结语

金属挤压工艺是一种优质、高效、低消耗的少无切屑加工工艺，在汽车、机械、轻工、航天航空、军工、电器等制造领域得到越来越广泛的应用。金属挤压技术，作为一种先进的制造技术，在原材料价格不断上涨、市场竞争日趋剧烈的情况下，开拓了进一步研究和推广应用的广阔前景。

参考文献

[1]赵颖，运新兵，李冰，等.连续挤压与正挤压在扩展成形中的对比分析[J].锻压技术，2009.

[2]彭昊，申昱，崔振山.微型正挤压实验研究[J].锻压技术，2008.