管材是沿其縱向全長(zhǎng), 僅有一個(gè)封閉的通孔, 且壁厚、 橫截面積都均勻一致的空心壓力加工產(chǎn)品, 并呈直線或成卷交貨。所謂擠壓, 就是對(duì)放在容器內(nèi)的金屬錠坯從一端施加外力, 強(qiáng)迫其從特定的?？字辛鞒? 獲得所需要的斷面形狀和尺寸的制品的一種塑性加工方法。

目前, 鋁及鋁合金管材的品種、 規(guī)格近萬(wàn)種, 大部分是用擠壓方法生產(chǎn)的。管材的擠壓方法有很多種, 不同的生產(chǎn)方法都有各自的特點(diǎn)和適用范圍。對(duì)于不同的金屬、 合金、 規(guī)格的管材, 其生產(chǎn)方法不完全相同。這主要是由于鋁及鋁合金管材規(guī)格、 品種繁多, 尺寸、 表面品質(zhì)要求嚴(yán), 批多量少等特點(diǎn)決定的。

擠壓方法的主要特點(diǎn)有:

①金屬在擠壓筒內(nèi)為三向壓應(yīng)力狀態(tài), 因而可充分發(fā)揮其塑性;

②尺寸精度高、 表面品質(zhì)好;

③生產(chǎn)靈活性大;

④對(duì)含有高鎂、 錳、 鉻、 鋯等元素的鋁合金來(lái)說, 可以獲得擠壓效應(yīng)。

鑒于擠壓法具備上述的特點(diǎn), 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的方法有:

①按金屬相對(duì)于擠壓軸運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分正向擠壓、 反向擠壓和正反向聯(lián)合擠壓;

②按出料方向可分為臥式擠壓和立式擠壓;

③按照穿孔針與擠壓軸的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系可分為固定針擠壓和隨動(dòng)針擠壓;

④按擠壓工藝特點(diǎn)不同又可分為熱擠壓、 冷擠壓、 康福姆擠壓、 側(cè)向擠壓、 靜液擠壓等。

總之, 上述擠壓方法中有些是彼此包含的。對(duì)所需要的某一種管材, 往往可以采用多種擠壓方法生產(chǎn)。通常是根據(jù)管材的合金狀態(tài)、 用途、 形狀、 尺寸、 技術(shù)要求, 結(jié)合設(shè)備能力、 工藝水平以及前后工序的銜接, 選擇一種最經(jīng)濟(jì)合理的擠壓方法。生產(chǎn)鋁及鋁合金管材的擠壓方法很多, 實(shí)踐中普遍采用的方法是: 正向擠壓和反向擠壓(固定針擠壓法、 隨動(dòng)針擠壓法、 穿孔擠壓法、 分流模擠壓法, 等等)。

2.1.1 鋁及鋁合金管材正向擠壓法

擠壓時(shí)金屬制品的流動(dòng)方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向相同的擠壓方法, 叫做正向擠壓, 簡(jiǎn)稱正擠壓。正向擠壓是管材最基本的、 也是最廣泛采用的生產(chǎn)方法, 正向擠壓可以在臥式擠壓機(jī)上進(jìn)行, 也可以在立式擠壓機(jī)上進(jìn)行。用此方法可生產(chǎn)各種擠壓制品, 如圖2-1所示。

擠壓時(shí), 鑄錠3放在擠壓筒1內(nèi), 在擠壓軸2的壓力作用下, 金屬?gòu)哪？?流出得到擠壓制品5。

正向擠壓法的主要特點(diǎn)是在擠壓過程中, 擠壓筒固定不動(dòng), 鑄錠在擠壓軸壓力的作用下, 沿?cái)D壓筒內(nèi)壁移動(dòng), 壓出金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向相同。正向擠壓法的優(yōu)點(diǎn)很多, 靈活性很大, 可以生產(chǎn)各種擠壓制品。從設(shè)備結(jié)構(gòu)、 工具裝配和生產(chǎn)操作等方面來(lái)看, 正擠壓法一般都比其他擠壓法簡(jiǎn)單, 故在生產(chǎn)中絕大多數(shù)采用正向擠壓方法。正向擠壓法的主要缺點(diǎn)是在擠壓過程中, 由于鑄錠沿?cái)D壓筒的內(nèi)壁移動(dòng)而引起了很大的摩擦力, 使金屬的流動(dòng)不均勻, 從而增加了擠壓制品組織和性能的不均勻性, 常在擠壓制品尾部形成縮尾和粗晶環(huán)等廢品和缺陷。正向擠壓法所需要的擠壓力要比反向擠壓法的高30%~40%。

正向擠壓的具體方法如下:

1)鋁及鋁合金管材固定針正向擠壓法

固定針擠壓法是無(wú)縫管材生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的擠壓方法。

固定針擠壓是將擠壓針固定在具有獨(dú)立穿孔系統(tǒng)的雙動(dòng)擠壓機(jī)的擠壓針支承上。生產(chǎn)過程中, 固定擠壓針的位置相對(duì)模子是固定不變的。當(dāng)更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí), 一般只更換其針尖、 模子即可。它所用的坯料是空心鑄錠。鑄錠內(nèi)、 外表面需經(jīng)過車皮和鏜孔。在擠壓前要對(duì)擠壓針涂以潤(rùn)滑油, 其目的是減少鑄錠對(duì)擠壓針的摩擦力和保證管材內(nèi)表面品質(zhì)。圖2-2為這種擠壓法生產(chǎn)管材示意圖。

擠壓時(shí), 將鑄錠6放入擠壓筒1中, 在擠壓軸5的壓力作用下, 迫使金屬通過摸孔2與擠壓針3(針尖)所形成的環(huán)形間隙流出, 得到與環(huán)形間隙形狀和尺寸相同的擠壓管材。

固定穿孔針擠壓法的主要特點(diǎn)是: 在管材擠壓過程中, 穿孔針的位置是固定不變的, 鑄錠緊抱在穿孔針上, 在擠壓力的作用下, 與擠壓軸同步向前滑動(dòng)。由于摩擦力的作用, 穿孔針受到拉力。

固定針正向擠壓法的優(yōu)缺點(diǎn)如下:

①可以生產(chǎn)多種規(guī)格管材, 只要更換模子和針尖規(guī)格, 即可以改變擠壓管材的尺寸;

②可生產(chǎn)無(wú)縫管材和斷面不復(fù)雜的無(wú)縫空心型材;

③由于鑄錠的幾何形狀與擠壓管材的幾何形狀相似, 因此金屬的變形均勻, 擠壓管材的組織也相對(duì)均勻;

④固定穿孔針擠壓時(shí), 穿孔針受較大的拉力, 這個(gè)拉力與鑄錠的長(zhǎng)度成正比例關(guān)系, 因此, 生產(chǎn)中鑄錠的長(zhǎng)度受限;

⑤由于采用空心鑄錠擠壓, 因此增加了鑄錠的生產(chǎn)難度和成本, 降低了鑄錠的成品率;

⑥由于穿孔針受很大的拉力, 生產(chǎn)中斷針現(xiàn)象普遍, 工具損耗大, 工具成本增加;

⑦設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜, 精度要求高, 設(shè)備價(jià)格貴;

⑧由于鑄錠與穿孔針之間有摩擦力作用, 當(dāng)潤(rùn)滑效果不好時(shí), 造成內(nèi)表面擦傷、 石墨壓入等廢品;

⑨工具系統(tǒng)的裝配精度直接影響擠壓管材的尺寸精度, 對(duì)工具系統(tǒng)的制造精度和裝配精度要求高。

2)鋁及鋁合金管材隨動(dòng)針正向擠壓法

隨動(dòng)針擠壓是將擠壓針固定在無(wú)獨(dú)立穿孔系統(tǒng)擠壓機(jī)的擠壓軸上, 生產(chǎn)過程中, 由于隨動(dòng)針是固定在擠壓軸上, 隨著擠壓過程的進(jìn)行, 擠壓針也隨著擠壓軸同步移動(dòng), 因而隨動(dòng)針與模孔工作帶的相對(duì)位置是隨著擠壓過程的進(jìn)行而變動(dòng)的。當(dāng)改變擠壓管材規(guī)格時(shí), 必須更換整根擠壓針, 同時(shí)還需要相應(yīng)的變更鑄坯的內(nèi)孔尺寸。坯料都是經(jīng)車皮鏜孔的, 擠壓前將擠壓針均勻涂上潤(rùn)滑劑, 以減少管材內(nèi)表面的擦傷缺陷, 如圖2-3所示。