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铝及铝合金管材的正向挤压法

时间:2011-10-29 08:55来源:http://www.365aps.com 作者:铝型材模具设计培训 点击:
铝及铝合金管材正向挤压法 挤压时金属制品的流动方向与挤压轴运动方向相同的挤压方法, 叫做正向挤压, 简称正挤压。正向挤压是管
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铝及铝合金管材正向挤压法

挤压时金属制品的流动方向与挤压轴运动方向相同的挤压方法, 叫做正向挤压, 简称正挤压。正向挤压是管材最基本的、 也是最广泛采用的生产方法, 正向挤压可以在卧式挤压机上进行, 也可以在立式挤压机上进行。用此方法可生产各种挤压制品, 如图2-1所示。

挤压时, 铸锭3放在挤压筒1内, 在挤压轴2的压力作用下, 金属从模孔4流出得到挤压制品5。

正向挤压法的主要特点是在挤压过程中, 挤压筒固定不动, 铸锭在挤压轴压力的作用下, 沿挤压筒内壁移动, 压出金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同。正向挤压法的优点很多, 灵活性很大, 可以生产各种挤压制品。从设备结构、 工具装配和生产操作等方面来看, 正挤压法一般都比其他挤压法简单, 故在生产中绝大多数采用正向挤压方法。正向挤压法的主要缺点是在挤压过程中, 由于铸锭沿挤压筒的内壁移动而引起了很大的摩擦力, 使金属的流动不均匀, 从而增加了挤压制品组织和性能的不均匀性, 常在挤压制品尾部形成缩尾和粗晶环等废品和缺陷。正向挤压法所需要的挤压力要比反向挤压法的高30%~40%。

正向挤压的具体方法如下:

1)铝及铝合金管材固定针正向挤压法

固定针挤压法是无缝管材生产中应用最广泛的挤压方法。

固定针挤压是将挤压针固定在具有独立穿孔系统的双动挤压机的挤压针支承上。生产过程中, 固定挤压针的位置相对模子是固定不变的。当更换产品规格时, 一般只更换其针尖、 模子即可。它所用的坯料是空心铸锭。铸锭内、 外表面需经过车皮和镗孔。在挤压前要对挤压针涂以润滑油, 其目的是减少铸锭对挤压针的摩擦力和保证管材内表面品质。图2-2为这种挤压法生产管材示意图。

 

挤压时, 将铸锭6放入挤压筒1中, 在挤压轴5的压力作用下, 迫使金属通过摸孔2与挤压针3(针尖)所形成的环形间隙流出, 得到与环形间隙形状和尺寸相同的挤压管材。

固定穿孔针挤压法的主要特点是: 在管材挤压过程中, 穿孔针的位置是固定不变的, 铸锭紧抱在穿孔针上, 在挤压力的作用下, 与挤压轴同步向前滑动。由于摩擦力的作用, 穿孔针受到拉力。

固定针正向挤压法的优缺点如下:

①可以生产多种规格管材, 只要更换模子和针尖规格, 即可以改变挤压管材的尺寸;

②可生产无缝管材和断面不复杂的无缝空心型材;

③由于铸锭的几何形状与挤压管材的几何形状相似, 因此金属的变形均匀, 挤压管材的组织也相对均匀;

④固定穿孔针挤压时, 穿孔针受较大的拉力, 这个拉力与铸锭的长度成正比例关系, 因此, 生产中铸锭的长度受限;

⑤由于采用空心铸锭挤压, 因此增加了铸锭的生产难度和成本, 降低了铸锭的成品率;

⑥由于穿孔针受很大的拉力, 生产中断针现象普遍, 工具损耗大, 工具成本增加;

⑦设备构造复杂, 精度要求高, 设备价格贵;

⑧由于铸锭与穿孔针之间有摩擦力作用, 当润滑效果不好时, 造成内表面擦伤、 石墨压入等废品;

⑨工具系统的装配精度直接影响挤压管材的尺寸精度, 对工具系统的制造精度和装配精度要求高。

2)铝及铝合金管材随动针正向挤压法

随动针挤压是将挤压针固定在无独立穿孔系统挤压机的挤压轴上, 生产过程中, 由于随动针是固定在挤压轴上, 随着挤压过程的进行, 挤压针也随着挤压轴同步移动, 因而随动针与模孔工作带的相对位置是随着挤压过程的进行而变动的。当改变挤压管材规格时, 必须更换整根挤压针, 同时还需要相应的变更铸坯的内孔尺寸。坯料都是经车皮镗孔的, 挤压前将挤压针均匀涂上润滑剂, 以减少管材内表面的擦伤缺陷, 如图2-3所示。

挤压时, 将铸锭6放人挤压筒4中, 在挤压轴1的压力作用下, 迫使金属通过模孔5与挤压针3所形成的环形间隙流出, 获得管材7。

随动针挤压法的主要特点是: 在挤压过程中, 挤压筒固定不动, 铸锭在挤压轴压力作用下, 沿挤压筒内壁移动, 但随动针与挤压金属的相对运动比较小, 挤压管材的内表面品质较好, 挤压速度较高。但随动针挤压管材的偏心度较大, 中心调整也比较困难。

随动针挤压法的主要优缺点是:

①铸锭与挤压针无相对摩擦, 挤压速度相对固定穿孔针要快, 管材内表面品质较好;

②工具和设备简单, 操作简便;

③可以生产多规格管材;

④金属流动均匀, 产品组织和性能均匀;

⑤随动针要求具有一定的锥度, 因此生产管材的头尾尺寸偏差较大;

⑥铸锭规格繁多, 不具备互换性, 组织生产比较复杂;

⑦挤压中心调整比较困难。

3)铝及铝合金管材穿孔挤压法

穿孔挤压法生产铝及铝合金管材, 所用的铸锭一般是实心锭, 也可以采用内径小于挤压针外径的空心铸锭进行, 简称半穿孔挤压。半穿孔挤压, 其铸锭必须经车皮、 镗孔, 以消除表面缺陷。图2-4为管材穿孔挤压过程示意图。

挤压时, 将铸锭1放入挤压筒2中, 在挤压轴5的作用下, 进行填充挤压, 如图填充后将挤压轴5退回一定距离, 而后推进挤压针6进行穿孔。 此时, 金属将沿着挤压针运动相反的方向发生反向流动, 将挤压针伸入模孔中并与摸孔工作带形成环状间隙。此时, 挤压针6固定不动, 推动挤压轴5和垫片4进行挤压, 迫使金属通过模孔3与挤压针6(针尖)形成的环形间隙流出, 获得所需的挤压制品9。

穿孔挤压的特点是: 挤压时采用实心铸锭, 挤压管材之前必须先用挤压针进行穿孔, 此时, 金属发生反向流动。穿孔挤压时挤压针一般不涂油或涂一薄层较干的润滑剂(例如: 用60%~70%苯甲基硅油加30%~40%粉状石墨的润滑剂)。另外, 在挤压之前, 可不清理挤压针上所粘附的金属。

穿孔挤压的主要优缺点是: 

①挤压管材的内表面品质高; 

②由于穿孔挤压采用实心铸锭, 铸锭的成本低;

③穿孔过程穿孔针受较大的压力, 易造成弯曲和断裂, 工具消耗较大;

④穿孔挤压管材偏心度大, 特别是挤压管材的前端, 因此机台成品率较低;

⑤铸锭长度受限制, 一般难以对较长铸锭穿孔;

⑥设备精度、 工具制造和装配精度要求高。

4)铝及铝合金管材分流模挤压法

分流模挤压法是采用一种特殊构造的挤压模, 在普通挤压机上用实心锭正常的挤压法生产铝及铝合金管材, 如图2-5所示。

挤压时, 将铸锭1放入挤压筒2中, 在挤压轴5的作用下, 进行填充挤压, 如图填充后将挤压轴5退回一定距离, 而后推进挤压针6进行穿孔。 此时, 金属将沿着挤压针运动相反的方向发生反向流动, 将挤压针伸入模孔中并与摸孔工作带形成环状间隙。此时, 挤压针6固定不动, 推动挤压轴5和垫片4进行挤压, 迫使金属通过模孔3与挤压针6(针尖)形成的环形间隙流出, 获得所需的挤压制品9。

穿孔挤压的特点是: 挤压时采用实心铸锭, 挤压管材之前必须先用挤压针进行穿孔, 此时, 金属发生反向流动。穿孔挤压时挤压针一般不涂油或涂一薄层较干的润滑剂(例如: 用60%~70%苯甲基硅油加30%~40%粉状石墨的润滑剂)。另外, 在挤压之前, 可不清理挤压针上所粘附的金属。

穿孔挤压的主要优缺点是:

①挤压管材的内表面品质高;

②由于穿孔挤压采用实心铸锭, 铸锭的成本低;

③穿孔过程穿孔针受较大的压力, 易造成弯曲和断裂, 工具消耗较大;

④穿孔挤压管材偏心度大, 特别是挤压管材的前端, 因此机台成品率较低;

⑤铸锭长度受限制, 一般难以对较长铸锭穿孔;

⑥设备精度、 工具制造和装配精度要求高。

4)铝及铝合金管材分流模挤压法

分流模挤压法是采用一种特殊构造的挤压模, 在普通挤压机上用实心锭正常的挤压法生产铝及铝合金管材, 如图2-5所示。

挤压时, 将金属锭装入挤压筒中, 在挤压轴的作用下, 先进行填充挤压, 迫使金属通过模孔流出, 获得所需管材。

分流模挤压法的主要特点是: 利用挤压轴把作用力传递给金属, 流动的金属进入模孔之前, 先被分成两股或两股以上的金属流, 然后在模子焊合室(模膛)重新组合, 金属在高温高压高真空条件下被焊合, 在流出模孔时即形成所需的管材。用分流模挤压法生产的管材, 在宏观组织上可以明显看到焊缝, 焊缝的数目等于金属锭被分成的金属流的数目。所以说管材上保留焊缝是分流模生产的主要特点。

那么, 如何保证焊缝品质呢?首先在模腔内建立一个超过变形金属屈服强度10~15倍的高压区, 严格控制模腔高度。每个料挤完, 用剪刀将挤压残料正常切掉, 把模腔内的残留金属清除干净。同时采用较高的挤压温度, 增大挤压系数, 尽量采用单孔挤压, 挤压速度不宜过快。二次挤压后的管材通过冷加工和热处理后, 焊缝发生原子间的相互扩散和再结晶, 在成品管材中焊缝基本消除。

用这种方法可在各种形式的挤压机上用实心铸锭获得任何形状的空心制品, 在软合金管材挤压时得到了特别广泛的应用。由于组合模的针杆非常短, 并能稳定的固定在模子中间, 因此可生产尺寸精度高、 壁厚薄、 内表面品质好、 形状复杂的空心制品。但操作技术要求较高。

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