什么是挤压?

[拼音]：jiya

[外文]：extrusion

用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的锻压方法。挤压时，坯料产生三向压应力，即使是塑性较低的坯料，也可被挤压成形。挤压，特别是冷挤压，材料利用率高，材料的组织和机械性能得到改善， *** 作简单，生产率高，可制作长杆、深孔、薄壁、异型断面零件，是重要的少无切削加工工艺。挤压主要用于金属的成形，也可用于塑料、橡胶、石墨和粘土坯料等非金属的成形。

17世纪法国人用手动螺旋压力机挤压出铅管，用作水管，是为冷挤压之始。19世纪末实现了锌、铜和铜合金的冷挤压，20世纪初期扩大到铝和铝合金的挤压。30年代德国人发明磷化、皂化的表面减摩润滑处理技术，使钢的冷挤压获得成功，最初用于挤制钢d壳。第二次世界大战后，钢的冷挤压推广到其他国家，并扩大了应用范围。50年代开始采用熔融玻璃润滑法，钢的热挤压遂在冶金和机械工业中得到应用和发展。

挤压按坯料温度区分有热挤压、冷挤压和温挤压 3种。金属坯料处于再结晶温度（见塑性变形）以上时的挤压为热挤压；在常温下的挤压为冷挤压；高于常温但不超过再结晶温度下的挤压为温挤压。

按坯料的塑性流动方向，挤压又可分为：流动方向与加压方向相同的正挤压，流动方向与加压方向相反的反挤压，坯料向正、反两个方向流动的复合挤压（见图）。

热挤压广泛用于生产铝、铜等有色金属的管材和型材等，属于冶金工业范围。钢的热挤压既用以生产特殊的管材和型材，也用以生产难以用冷挤压或温挤压成形的实心和孔心（通孔或不通孔）的碳钢和合金钢零件，如具有粗大头部的杆件、炮筒、容器等。热挤压件的尺寸精度和表面光洁度优于热模锻件，但配合部位一般仍需要经过精整或切削加工。

冷挤压原来只用于生产铅、锌、锡、铝、铜等的管材、型材，以及牙膏软管（外面包锡的铅）、干电池壳(锌)、d壳（铜）等制件。20世纪中期冷挤压技术开始用于碳素结构钢和合金结构钢件，如各种截面形状的杆件和杆形件、活塞销、扳手套筒、直齿圆柱齿轮等，后来又用于挤压某些高碳钢、滚动轴承钢和不锈钢件。冷挤压件精度高、表面光洁，可以直接用作零件而不需经切削加工或其他精整。冷挤压 *** 作简单，适用于大批量生产的较小制件（钢挤压件直径一般不大于100毫米）。

温挤压是介于冷挤压与热挤压之间的中间工艺，在适宜的情况下采用温挤压可以兼得两者的优点。但温挤压需要加热坯料和预热模具，高温润滑尚不够理想，模具寿命较短，所以应用不甚广泛。

挤压加工在坯料处理、挤压道次、挤压力、模具寿命和挤压设备方面依坯料和挤压件要求的不同各有一些工艺上的特点。

冷挤压硬铝、铜和钢等时，为降低材料的硬度、变形抗力和提高塑性，需要先对坯料进行软化退火处理。热挤压则不需要经过退火处理。

为降低挤压力和模具的磨损率，并防止金属坯料与模具面的热胶合，挤压时必须有良好的润滑。为使润滑油脂在高压下不被挤出，必须对坯料表面进行减摩和润滑处理。最常用的方法是：先进行磷化，以形成粗糙多孔的磷酸盐表层，再以皂质材料（如硬脂酸锌、硬脂酸钠）涂覆表层并使其充满孔隙中。挤压时，磷化层不断地放出皂料而起有效的润滑作用。温挤压和热挤压因温度高，不适宜用磷化-皂化润滑，一般采用玻璃粉(高温时熔融)、二硫化钼、石墨等配成的油剂润滑。

挤压变形程度以坯料变形前后的断面面积缩减率来表示。坯料在一次变形过程中不出现裂纹的极限变形程度称为允许变形程度。坯料在三向压应力下发生挤压变形时，允许变形程度较高。在冷态正挤压时，低碳钢的允许变形程度在75％以上，而硬铝、紫铜、黄铜等则可达90％以上，反挤压时均略低。在热态下，允许变形程度可大大提高，提高的幅度随温度的升高而增大。变形程度大，所需的挤压力也大，模具的磨损加快，且容易损坏，故一般不采用允许变形程度的极限值，例如在冷挤碳钢时采用变形极限值的60％作为一次变形的允许程度。假如从坯料到成品的总变形程度很大，则分为几个挤压道次逐步成形。冷挤压时，在各道次之间需要进行工序间的软化退火。热挤压和温挤压的允许变形程度较大，有利于降低挤压力和减少挤压道次。

挤压力是决定凹模强度和选择挤压机公称压力的主要因素。挤压力的大小与凸模的加压面积、坯料在挤压温度时的机械性能、变形程度、模具形状、润滑效果等因素有关。在冷挤压硬铝、铜等材料时，单位面积挤压力一般在1000牛／厘米2以下；冷挤压碳钢和合金钢时一般都在 1000牛／厘米2 以上，高的可达2500～3000牛／厘米2 。因为单位面积挤压力很大，承受胀应力的凹模大多采用2、3层预应力结构，以提高其强度和刚度，并使磨损仅出现于最里面的一层，有利于模具的修理（只更换凹模的内层）。

延长模具寿命是降低挤压加工成本的重要因素。模具可能由于凹模纵裂或成形型腔和型孔的磨损，使挤压件的尺寸和形状误差超过允许值。前者通过正确的设计和制造可以避免；后者靠正确选择模具材料及其热处理和表面处理工艺、正确决定挤压工艺和润滑等措施来加以减缓，以延长其使用寿命。

小挤压件一般用通用的机械压力机、液压机、螺旋压力机挤压。大型挤压件和长挤压件较多地使用专用挤压机挤压。(见彩图)

20世纪后半叶以来，出现了静压挤压工艺。静压挤压采用常温状态下的正挤压。坯料在凹模中受到注入的高压液体的纵向和四周的静压作用，从型孔挤出。坯料四周与挤压筒壁之间产生的静压液体摩擦的摩擦系数极低，坯料变形区的横向压应力比在一般挤压条件下增大，对挤压变形的抗力降低，使坯料的塑性进一步提高。高速钢、钛合金、锆合金、镍基合金等高强度低塑性金属材料可用静挤压成形而不出现裂纹。但高压密封问题有待完善，静压挤压尚处于进一步研究阶段。

参考书目

阮雪榆编:《冷挤压技术》，上海人民出版社，上海，1975。

参考文章

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