压力加工：借助外力使金属产生塑性变形进而形成各种尺寸、形状和用途的零件和半成品。（不同于机加工）工业中广泛使用的零件一般通过下列方法获得：
铸造，如轧机牌坊；铸造——机加工，如轧辊；铸造——压力加工，如钢轨；铸造——压力加工——机加工，如螺栓等。
重要用途的零件一般均需通过压力加工。压力加工的主要方法有：轧制；挤压与拉拔；锻造与冲压主要产品有：
板、带、条、箔；轧制管、棒、型、线；挤压与拉拔各种零件如车轴、饭盒、洗衣机筒等；锻造与冲压
1）挤压与拉拔产品简介
A 管材
按截面形状分：圆管、型管如方、六角形管等；
按合金种类分：铝管、铜管、钢管等；
按生产方法分：挤制管、拉制管、焊管、铸管、盘管、无缝管等；
按用途分：空调管、压力表管、波导管、锅炉管、输油管、冷凝管、天线管等；
按性能分：M（退火态）、R（热态）、Y（硬态）、Y2（半硬态）、C（淬火态）、CZ（淬火自然时效态）、CS（淬火人工时效态）等；
此外：翅片管、蚊香管等。
B 棒、线材
棒材：D>6mm；分类与管材类似；大多是半成品，进一步加工成各种零件，如弹簧，螺栓、螺母等；
线材：D<6mm；多以盘状供货，广泛应用于仪器仪表、电子电力部门，如电线电缆等。
C 型材
非圆截面材，又称经济断面材（可提高材料的利用率）；铝、钢型材较多；
许多型材只能用压力加工法生产，如
钢轨、变断面型材
2）产品的生产方法
产品的生产一般可分两步;
坯料制取（开坯）：充分利用金属在高温时的塑性对其进行大变形量加工，如热挤、热轧、热锻。
制品的获得：进行目的在于控制形状、尺寸精度、提高综合性能的各种冷加工，如冷轧、拉拔、冲压。
目前研究：近终形成形技术、短流程生产技术
挤压：生产灵活、产品质量好，适用于品种、规格多、产量小（有色金属）的场合，但成本高、成品率低；
斜轧穿孔：生产率、成品率高；成本低；但制品形状尺寸精度差；尺寸规格受限制；多用于产量大的钢坯生产，有色金属厂基本没有；
铸造：产品的尺寸规格少、质量差、性能低；主要用于生产大尺寸、性能要求不高的产品如下水管；
轧管：道次变形量大，几何损失少，适于难变形合金，能缩短工艺流程，也是提供长管坯的主要方法（使盘管生产得以实现），但形状、尺寸精度差；
拉拔：是获得精确尺寸、优质表面和性能的主要方法；
焊管：效率高、成本低，但性能、质量差。
先进工艺：挤压——轧管——（圆盘）拉拔——联合拉拔
水平连铸管坯——行星轧制——拉拔
挤压：适用于多品种、多规格、复杂断面；
连铸连轧：生产率、成品率高、能耗低（利用余热直接轧制）；但品种、规格单一；
型轧：适于单一品种、大批量产品的生产。
发展方向：
中小棒材：挤压（轧制）圆盘坯料后联合拉拔出成品；
线材：多模、高速方向发展。
2 基本概念
挤压：对放在容器（挤压筒）内的坯料一端施以压力，使之从特定的空隙（模孔）中流出而成型的塑性加工方法。
欲完成挤压需有：
1）产生动力的装置：挤压机
2）传递动力、容纳坯料控制制品尺寸和形状的工具：
轴、筒、模、穿孔针、垫片、模座、锁键
过程：清理筒、装模、落锁键、送锭、放垫片、挤压、抬锁键、切压余、冷却（润滑）工具、重复下一次。
3 基本方法
根据变形温度分：热挤压、冷挤压和温挤压；
根据变形特征分：正（向）挤压、反（向）挤压、连续挤压等。
方法有很多，但最基本的方法有以下两种：
1）正向挤压
制品流出的方向与挤压杆的运动方向相同。
特点：
1）存在较大的外摩擦（高温、高压），导致能耗大、变形不均匀（组织性能不均）,制品表面质量好；
2）操作方便、适用范围广，是目前最广泛应用的方法。
2）反向挤压
制品流出的方向与挤压杆的运动方向相反。
特点：
1）变形局限在模孔附近，大部分坯料与挤压筒间没有相对运动，因此外摩擦小，能耗低、变形均匀（组织性能均匀）；
2）操作不方便、制品的尺寸范围小；
3）制品表面质量差。
此外还有：卧式挤压、立式挤压等。
注：
1）冷、热变形应以合金的再结晶温度界定，如Sn、Pb在室温变形也无硬化，属热变形；
2）冷、热挤压是挤压的两大分支，冶金工业中主要应用热挤压，常称挤压；机械工业主要应用冷挤压。
4 基本特点
1）优点
A 可最大限度提高材料的变形能力，因此可加工脆性材料；一次可进行大变形
B 可提高材料的焊合性，因此可生产复合材料；粉末挤压；舌模挤压
C 材料与工具的密合性高，因此可生产复杂断面制品；选择坯料自由度大
D 生产灵活（只需更换筒、模即可生产不同的制品），制品性能高。
2）缺点
A 工具消耗大，产品成本高
工作条件：高温、高压、高摩擦，工具消耗大，原料成本高，占制品成本35％以上
B 生产率低
挤压速度低、辅助工序多
C 成品率低
固有的几何损失多（压余、实心头、切头尾），不能通过增大锭重来减少
D 制品组织性能不均匀。
二、挤压时金属流动的规律
挤压时金属的流动规律，即筒内各部分金属体积的相互转移规律对制品的组织、性能、表面质量以及工具设计有重要影响。因此研究挤压时金属的流动规律以及影响因素，可改善挤压过程、提高制品的性能和质量。
挤压时金属的流动规律十分复杂，且随挤压方法以及工艺条件的变化而变化，现以生产中广泛使用的简单挤压（单孔模正挤圆棒）过程为例进行分析。
1、简单挤压时金属流动的规律
按流动特性和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为：
填充挤压阶段：金属在挤压杆（力）的作用下首先充满挤压筒和模孔（金属主要径向流动），挤压力急剧升高；
基本挤压阶段：又称层流挤压阶段，金属不发生紊乱流动，即锭外（内）层金属出模后仍在外（内）层，挤压力稳中有降；
终了挤压阶段：又称紊流挤压阶段，金属发生紊乱流动，即外层进入内层，挤压力上升。
1）填充挤压阶段
挤压时，为便于将锭坯放入筒中，常使锭坯的外径小于筒内径1－15mm，因此在挤压力的作用下，锭坯首先径向流动充满挤压筒，同时有少量金属流入模孔。杆、垫片、锭坯开始接触到锭坯充满挤压筒的阶段称为填充挤压阶段。
A 必要性
a 操作要求；
b 实心锭挤管，否则穿孔针弯曲导致管材偏心；
c 制品要求横向性能，如航空用型材必须有一定的镦粗变形（25－30％）
B 应力分析
作用于坯料上的外力：挤压力P ；模端面反力N ；摩擦力T
应力状态类似于自由体镦粗，为三向压应力，即L 、
R 、θ，且均可看成是主应力，但由于挤压模孔的存在，导致分布不均匀，体现在：
径向上：中心小，两边大，差异由前向后逐渐减小。
轴向上：
对着模孔部分：由前向后增大
对着模壁部分：由前向后减小
C 变形（应变）分析
应变状态：一向压缩（轴向）、二向延伸（径向、周向）
变形过程：开始出鼓形，断面首先充满挤压筒；继续加
力，断面充满挤压筒；最后，断面充满挤
压筒。
D 坯料端面变形分析
填充挤压时，部分金属会流入模孔，但此部分金属并不是发生塑性变形后流入模孔的，而是被剪出的，其组织是铸态组织，必须切下（棒材头）。
原因：轴向应力L 在径向上的分布是不均匀的，且在模孔周围最大，这种应力突变会产生很大的切应力，当此切应力达到材料的剪切极限时，对着模孔部分的金属便沿模孔被剪出。
E 填充阶段应注意的问题
a 尽量减小变形量（锭坯与挤压筒的间隙），否则易造成：制品性能不均匀；棒材头大，即切头大；低塑性材料易出现表面裂纹。此阶段的变形量用填充挤压系数表征，定义填充挤压系数为：
b 锭坯的长度与直径比小于3－4，即L/D < 3-4。否则变形不均出现鼓形，甚至失稳弯曲，导致封闭在模、筒交界处的空气压入表面微裂纹中，出模后若焊合则形成气泡，若未焊合则出现起皮缺陷。
c 锭坯梯温加热，即坯料获得长度上的原始温度梯度，变形抗力低的高温端靠近模孔，填充挤压时坯料由前向后依次变形，从而将空气排除。
2）基本挤压阶段
金属从模孔中流出到锭坯长度等于变形区高度的阶段，又称平流挤压阶段。
A 挤压比
挤压时的变形量常用挤压比表征，定义挤压比为：
挤压比的大小由被挤压材料的塑性决定，可查表。
挤压比λ的选择与合金种类、挤压方法、产品性能、挤压机能力、挤压筒内径及锭坯长度等因素有关。如果λ值选用过大，挤压机会因挤压力过大而发生“闷车”，使挤压过程不能正常进行，甚至损坏工具，影响生产率。如果λ值选用过小，挤压设备的能力不能得到充分利用，也不利于获得组织和性能均匀的制品。挤压比λ一般应满足下列要求：一次挤压的棒、型材≥8～12
轧制、拉拔、锻造用毛坯≥5
二次挤压用毛坯不限。
B 应力分析
外力：挤压力P ；筒、模的反力N ；筒、模、垫片与坯料间的摩擦力T 。
应力状态：为三向压应力，即L 、r 、θ，且可近似看成是轴对称，即r=θ。
实际上，在区有：
轴向应力分布规律：
轴向上：由前向后逐渐增大；
径向上：由中心向边部逐渐增大。
C 变形（应变）分析
应变状态：二向压缩（径向、周向）、一向延伸（轴向）
变形规律（应变分布）：可由此阶段坐标网格变化分析。
a 纵向网格在进、出模孔发生方向相反的两次弯曲，弯曲程度由内向外逐渐增大，说明变形是不均匀的。分别连接两次弯曲的弯折点可得两个曲面，一般将此两曲面与模孔锥面或死区界面所围成的区域叫变形区压缩锥，或简称变形区。
b 在变形区中，横向网格的中心朝前，且越接近模孔弯曲越大，说明中心质点的流速大于外层质点的流速，且差异越接近模孔越大。这是因为：
外摩擦影响：外层大，中心小；
断面温度分布：一般外层低，中心高；
模孔的存在使中心质点的流动阻力小于外层质点。
c 制品的网格也有畸变，表现在：
①横向线的弯曲程度以及弯曲顶点的间距由前向后逐渐增大，说明变形（延伸变形和剪切变形）由前向后逐渐增大。
②中心网格变成近似矩形，外层网格变成平行四边形，说明外层质点不仅承受了纵向延伸，还承受了附加的剪切变形，且剪切变形由中心向外层逐渐增大。
变形规律总结：
径向上：外层大，中心小；
轴向上：后端大，前端小；
变形差异：由前向后逐渐增加；
流动速度：中心大，外层小；
总体看流动平稳（层流）。
D 挤压筒内金属分区
①前端难变形区又称死区，位于筒、模交界处的环形区域，是由于筒、模的摩擦和冷却，使此部分金属不易变形形成的。死区在基本挤压阶段基本不参与流动。
死区的顶部能阻碍锭坯的表面缺陷进入变形区而流入制品，因此能提高制品的表面质量。影响死区大小的因素：模角、摩擦、挤压温度等，随这些参数的增大，死区增大，如平模挤压时死区大。
②后端难变形区位于垫片端面附近，是由于筒、垫片的摩擦和冷却，使此部分金属不易变形形成的，在基本挤压末期，此区域逐渐变成一小楔形区。
③在变形区中，有一个剧烈滑移区，处于死区和快速流动区之间。变形越不均匀，此区越大，因此随挤压过程的进行，此区不断扩大。
剧烈滑移会导致晶粒过渡破碎，易导致制品表面出现微裂纹和组织粗大（粗晶环），导致制品性能下降。
3）终了挤压阶段：
筒内锭坯长度减小到接近变形区高度时的流动阶段。
主要特征：
A 挤压力升高；（死区参与流动、温度低）
B 金属径向流速增加，金属回流（紊流）（维持体积不变规律）。
实际生产中，在此阶段停止挤压（留压余）。
2、正挤管材时金属流动的特点
1）金属流动比挤压棒材时均匀。主要是由于穿孔针的摩擦和冷却，使内部质点的流动阻力增大；
2）穿孔时强烈的内摩擦易导致制品内表面出现裂纹，因此一般润滑穿孔针。
3、反挤压时金属流动的特点
1）变形区小且集中在模孔附近，金属流动均匀；
2）死区小，制品表面质量差；
3）挤压力小且在基本挤压阶段不变。
4、影响挤压时金属流动规律的因素
1）摩擦与润滑挤压时的摩擦有：筒、模、垫片穿孔针与坯料间的摩擦，一般主要指筒、坯料间的摩擦。润滑时摩擦力小，金属流动均匀；
2）金属强度强度高流动均匀。（强度高，摩擦小；变形热大，温度分布均匀）；
3）温度有坯料温度和工具预热温度。
坯料温度高，流动不均匀。（温度高，强度低，变形不均匀；温度高，出炉后冷却使锭
温度梯度大，变形不均匀；一般温度高导热性能下降，锭温度梯度大，变形不均匀）；
工具预热温度高，流动均匀。（使锭温度分布均匀）
4）工具结构与形状指与坯料接触的筒、模、垫片和穿孔针，筒、穿孔针的结构和形状基本不变，为圆柱形，故只分析模和垫片。
模主要有平模（ɑ=90）和锥模（ɑ < 90 ），模角越大，流动越不均匀，平模挤压时流动最不均匀（死区大，摩擦大；弯曲（剪切）变形大）。
垫片主要有平、凸、凹三种，凹垫片流动均匀，但仅在挤压初期有作用，同时由于加工、切压余困难，实际中除了在半连续挤压中外，还是采用平垫片。
5）变形程度及速度
随变形程度的增大，外层质点向中心流动的阻力增加，导致坯料中心质点与外层质点的流速差增加，变形不均匀。但当变形程度增加到一定程度时，剪切变形深入到内部，变形向均匀方向转化。
实践表明：
当变形程度为60％时，变形最不均匀；
当变形程度>85－90％时，变形均匀，性能均匀；
当变形程度<6％时，变形较均匀，但性能低。
挤压速度：三个方面，流动不均匀、加工硬化、变形热
三、挤制品的组织、性能和主要缺陷
1、挤制品的组织
1）挤制品组织的不均匀性
A 特征一般情况，前端、中心晶粒粗大，后端、边部晶粒细小。
B 原因
a 变形特点决定的挤压时变形的分布规律是前端、中心变形小，后端、外层变形大，导致晶粒的破碎程度由前向后、由里向外逐渐增大；
b 温度分布规律决定的坯料的温度分布规律一般是前端、中心高，后端、外层低，即前端、中心在高温下变形，而后端、外层在低温下变形；
注：挤压软铝合金时，坯料、筒间温差不大，热量不易散失，温度分布规律与上述相反。
c 合金在相变温度下变形，会引起组织不均。如HPb59－1，在720℃以上为均匀的相，若在挤压过程中温度低于720℃，则会析出相，导致组织不均。
2）挤制品的层状组织
A 特征断口呈现出与木质折断后相似的形貌，分层的断口凸凹不平并带有裂纹；分层面近似平行于轴线；一般出现在前端。
B 原因
a 根本原因是坯料中存在有大量的气孔、缩孔或在晶界上分布有未溶解的第二相或杂质等，在挤压时被拉长，从而出现层状组织；
b 与变形特点有关挤压初期流动平稳，形成的杂质膜不易破坏，后期变形逐渐紊乱，杂质膜破坏，层状组织不明显。
c 与铸造条件有关冷却速度大，柱状晶明显，缺陷、夹杂物易集中分布，层状组织
明显；反之不明显。
d 与合金成分有关出现层状组织的合金不多，在铜合金中主要是含Al的青铜QAl10-3-1.5和QAl10-4-4以及含Pb的黄铜HPb59-1；铝合金中主要是LD2和LD4，而LY11、LY12、LC4中较少、主要是由于这些合金中易出现氧化物夹杂。
C 对性能的影响对纵向性能影响不大，使横向性能显著下降。有层状组织的衬套，承受的内压降低30％。
D 防止措施
a 主要从铸锭着手，如降低冷却强度以缩小柱状晶区，分散杂质；
b 增大变形程度，以增加紊流区，进而破坏杂质膜。
3）挤制品的粗晶组织
某些合金在挤压时或在随后的热处理时，会形成异常粗大的晶粒组织，这种组织称为粗晶粒或粗晶组织。
易出现粗晶组织的主要是某些铝合金，如纯铝、软铝在挤压后即出现；而锻铝、硬铝在挤压后的淬火时出现。
A 分布规律由前端外层向后端外层逐渐扩大，严重时可扩展至整个断面，象带锥度的圆管，又称粗晶环。
B 形成机理出现粗晶组织的根本原因是在挤压时或在挤压后的淬火时发生了集聚再结晶，因此凡是能降低再结晶温度、促进再结晶过程的因素均易导致粗晶环。
a 与变形特点有关
对于纯铝、软铝合金而言，挤压速度快，变形热大，制品出模后温度应较高，因此外层、后端优先发生再结晶和集聚再结晶，形成粗晶组织。
b 与合金成分有关
易出现粗晶环的合金中均含有Mn、Cr等过渡族元素，这些元素的特点是：溶入基体中能提高再结晶温度，以第二相如MnAl6、CrAl7在晶界析出时能阻碍晶粒长大。
挤压时，由于中心质点流动速度快，导致边部产生拉副应力，促进Mn、Cr元素的析出，降低再结晶温度，但因析出的第二相能阻碍晶粒长大，因此含这些元素的合金在挤压后是一次再结晶组织，不出现粗晶组织。
挤压后淬火时，为了得到均匀的单相固溶体组织，加热温度高、时间长，在这种条件下，析出的第二相重新溶入基体，阻碍晶粒长大的作用消失，因此一次再结晶后的晶粒吞并周围的晶粒并迅速长大，形成粗晶组织。
注：
1）有关粗晶形成机理还有待进一步研究；
2）粗晶组织降低性能，应尽量避免，生产中应检查。
2、挤制品的性能
1）挤制品性能的不均性
a 制品前端、内部强度低、塑性高；后端、外层相反；（纯铝、软铝分布规律相反）
b 各向异性，纵向性能高于横向性能；
c 性能差异随变形程度不同而不同。当变形程度<20%时，性能均匀但较低；当变形程度为60％时，性能差异最大；当变形程度>80％时，性能均匀且较高。因此挤压时变形程度应>80％。
2）挤压效应
某些工业用铝合金，在经过同一热处理后（淬火、时效），挤制品与其它压力加工制品相比，在纵向上具有较高的强度和较低的塑性，这一现象叫挤压效应。
易出现挤压效应的合金：锻铝、硬铝
A 特征出现在制品内部（外部因粗晶环而消失）；组织是未再结晶的加工组织。
B 形成机理
a 与形成的织构有关挤压时，金属处于两压一拉的变形状态且流动平稳，晶粒皆沿挤压方向被拉长，形成较强的纵向织构，即大多数晶粒的某一晶向（111）均按挤压方向取向，导致纵向强度升高。
b 与合金成分有关出现挤压效应的合金也都含Mn、Cr元素，由于挤压时中心质点流速快，因此内部产生压副应力，不利于Mn、Cr元素的析出，使再结晶温度升高，可认为挤压后制品内部是过饱和的、未再结晶的加工组织。在挤压后的淬火加热时，内部过饱和的固溶体继续析出，析出的第二相弥散分布在晶界上，阻碍晶粒长大（阻碍再结晶过程），因此热处理后，制品的内部仍保留着未再结晶的加工组织，导致强度升高。
c 与强烈的三向压应力状态有关挤压时强烈的三向压应力状态使晶界、晶内破坏较少，有利于缺陷的愈合，使强度升高。
注要得到类似的强化效应，关键不在于采用什么加工方法，而在于通过什么途径使合金在热变形以及随后的热处理过程中，仍然保留有未再结晶的加工组织。
粗晶与挤压效应总结：
均出现在含Mn、Cr元素的铝合金中；
粗晶出现在外层，
挤压效应出现在内层；
粗晶产生的根本原因是发生了集聚再结晶；
挤压效应产生的根本原因是未发生再结晶。
形成机理：铸造时冷速快导致铸锭是过饱和组织；
3、挤制品的主要缺陷
1）挤制品裂纹
A 特征出现在制品表面，外形大致相同，呈周期性分布，又称周期性裂纹。
裂纹一般出现在高温塑性差的合金中，如锡磷青铜、锡黄铜、硬铝等合金。
B 形成原因
根本原因是变形不均所产生的轴向拉副应力作用结果
挤压时中心质点流速快，中心产生轴向拉副应力，当此力与基本应力叠加后的工作应力
达到合金的强度极限时，就会产生裂纹。由于在表面的拉副应力最大，故裂纹首先在表面产生。
裂纹的产生一方面在裂纹的尖角处产生应力集中，促进裂纹的扩展，另一方面也消除了此局部的拉副应力，因此当裂纹扩展到一定深度后不再向内扩展。
随着变形的进行，合金又会由于拉副应力的产生而形成裂纹，因而裂纹呈周期性分布。
C 消除措施
a 使变形均匀，消除轴向拉副应力，如润滑等；
b 提高基本应力，如施加反压力、增加定径带长度、增加变形程度等（以能耗多为代价）；
c 保证合金的高温强度，制订合理的温度－速度规程，使合金处于高温塑性好的区域，如低温快速、高温慢速、等温挤压等。
2）挤压缩尾
又称挤压缩孔，是出现在制品尾部的一种缺陷，是指挤压过程中，坯料表面的缺陷（氧化物、偏析瘤、杂质、油污等）进入制品内部或出现在制品的表明层，而形成的一种漏斗状、环状、半环状的疏松组织缺陷。
缩尾破坏组织的连续性和致密性，降低制品性能。
缩尾依其存在的部位可分为以下三种：
环形缩尾
中心缩尾
皮下缩尾
A 环形缩尾
a 特征分布在制品尾部中间部位，呈完整的圆环或部分圆环，一般在200－1000mm 内。
b 形成原因挤压末期发生紊乱流动，即外层金属发生回流，由于后端难变形区的存在，回流的金属沿难变形区界面流动，分布在制品的中间层。由于外层金属含有氧化皮、油污等脏物，流入制品内部与基体金属不能焊合，形成环形缩尾。
环形缩尾是最常见的缩尾。
B 中心缩尾
a 特征分布在制品尾部中心部位，短而粗，呈漏斗状，一般留在压余内，只有在大规格制品、压余又薄时才能观察到。
b 形成原因随着挤压过程的进行，后端难变形区逐渐变成一小楔形，回流的金属沿此界面流动，分布在制品的中心。由于外层金属含有氧化皮、油污等脏物，流入制品内部与基体金属不能焊合，形成中心缩尾。
当回流的外层金属也不能补充中心金属的短缺时，形成缩孔。
C 皮下缩尾
a 特征分布在制品尾部周边部位，没有规律性。
b 形成原因挤压末期，金属温降大、塑性低，导致剧烈滑移区与死区界面发生断裂（内摩擦转变为外摩擦），含有氧化皮、油污等脏物的外层金属沿此界面流出，同时，死区也不是完全的刚体，也会沿模孔一点一点的流出，包覆在由死区界面流出的脏金属上面，形成皮下缩尾。
D 防止措施
a 使挤压不处于末期如留压余（压余长度一般为锭径的10－30％）、半连续挤压；
b 使变形均匀，金属不产生回流，主要措施是制订合理的工艺参数，如润滑、锥模挤压、低温挤压、提高工具表面光洁度等；
c 提高坯料表面质量 如机加工、加热时尽量减少氧化、热剥皮、脱皮挤压等。
四、挤压力
挤压力：轴通过垫片作用在坯料上使之从模孔中流出的力，是指曲线上的最大力。 挤压力是制订工艺、选择设备、校核工具强度的依据。
影响因素：有很多，如摩擦、金属性质、挤压温度、变形程度、模角等。
模角逐渐增大过程中，一方面弯曲变形增大，导致挤压力升高；另一方面摩擦面减小，导致挤压力减小，结果存在一最佳模角，使挤压力最小。挤压时最佳模角为45－60°。 平模挤压时形成死区，模角取60°。
五、挤压工具
1、挤压筒
作用：容纳金属。
1） 结构
一般由二层或三层过盈热装组成，分别称为内套、中套和外套，目的是：a 使筒壁中的应力分布均匀（降低筒壁中的应力峰值）；b 筒磨损后只需更换内套，不必更换整个挤压筒，可节约材料。
各套之间的配合可以是圆柱形的（a ）、带一定锥度的（b 、c ）或带止口的（d ）。圆柱形衬加工容易，但更换困难；锥形衬加工困难，但更换容易；带止口衬与圆柱形衬基本相同，只是热装时依靠止口自动找准。
内套两端面均做成锥面，有助于挤压时顺利将坯料、垫片推入挤压筒，更重要的是起定心作用，即使模子在模座靠近筒内衬套锥面后，能准确地位于挤压中心线上，因此，这个锥面又叫定心锥。
2） 预热
目的：a 减小坯料的温降、改善坯料的温度分布，进而使流动均匀；b 避免筒受剧烈的热冲击，延长其使用寿命。
一般预热温度为：350－400 °，预热温度过高，耐热合金钢强度损失太大。
方法：主要采用感应加热，即将加热元件绝缘后插入沿挤压筒圆周布置的轴向孔中，然后串联起来通电，靠磁场感应产生的涡流加热。加热元件一般布置在外衬套中，在强度允许的情况下，布置在中套中较有力，可使断面温度分布均匀；也有用电阻元件由筒外加热的；也可用煤气或热的坯料由筒内加热的；还有将筒放在加热炉中加热的。
3） 尺寸设计
内径：筒内径越大，垫片上的单位压力越小，因此，最大内径应保证作用在垫片上的单位压力不低于被挤金属的变形抗力；最小内径应保证工具（尤其是轴）的强度。不同吨位的挤压机一般配2－4个不同内径的筒。
长度：
加长度穿孔时坯料向后流动增模进入筒深度垫片锭筒l t S L L ?+++=
挤压筒长度一般为：800－1000。
此外还有过盈量、层数、各层厚度，参见P89。
4） 强度校核
2、挤压轴
作用：传递挤压力。
1）种类
实心轴：用于
正挤棒、型材；反挤大尺寸管材；空心锭挤管材。
空心轴：用于
正挤管材；反挤棒、型、管材。
为节约材料，有时也做成过盈装配式轴，即轴身用高强度钢，支座用一般钢。
2） 尺寸设计
外径：由筒内径决定，一般比筒内径小4－10mm ；
内径：由环形断面所承受的压应力不超过材料的许用应力决定，此内径也是该轴能通过的最大穿孔针外径。
长度：
）－（筒轴mm 105l L L ?+=
长5－10mm 是为了将垫片和压余推出挤压筒。
注：轴在高温下工作，端部有可能镦粗，因此外径设计时应小些，内径应大些。
3） 强度校核
稳定性校核；抗压强度校核。
3、垫片
作用：
保护挤压轴，防止轴端面温度过高和减小轴的磨损；
可改善挤压过程，如凹形可使流动均匀、表面刻花纹可增大摩擦减少缩尾形成、锥形可实现无压余挤压等。
按使用方式有两种：
自由式垫片：使用时不与轴固定在一起；
固定式垫片：使用时与轴固定在一起。
1）自由式垫片
A 种类与结构
脱皮用垫片的凸缘有利于压余、脱皮与垫片的分离，减少垫片与金属的粘结和摩擦，也
用于粘性大合金的挤压如软铝合金、含铝的青铜和黄铜等；锥形垫片与锥模配合可实现无压余挤压，主要用于无独立穿孔系统的立式挤压机上。
2）固定式垫片
由内垫片和外垫片组成，用螺栓固定在轴上，内垫片比外垫片凸出1mm 左右。挤压时，内垫片受力而缩进，致使外垫片胀开而密封挤压筒；挤压后，内垫片凸出推动压余，外垫片恢复原状。
注:a 垫片应润滑以利于压余的分离；
b 一般用于挤低温合金如铝合金，否则垫片过热。
4、穿孔针
作用：对坯料穿孔，控制制品内表面质量和尺寸精度。常用的有圆柱式针、瓶式针和浮动式针三种。
1） 圆柱式针
A 结构
工作部分为圆柱形，沿轴向上有稍许锥度，以有利于穿孔；减少金属流动时作用在针上的摩擦力（引起拉应力）；挤压后易退出。对于固定不动的针，只在针的前端一段有锥度，而随动针在整个长度上都带锥度。
B 尺寸设计
外径D ：由制品的内径决定（以正差为限）；
锥度：不易过大，否则会影响内径的尺寸精度、易在垫片内孔与针之间充满金属。具体见P94 。
长度：
长10mm 起导向作用，以防制品弯曲。
2） 瓶式针
A 结构 由针头和针身两部分组成，工作时针头部分与模孔配合控制制品的内径尺寸和精度，粗的针身部分提高强度。
B 特点 a 抗弯强度高，挤出制品的同心度好；b 可防止垫片划伤针头（工作部分）表面，因此能提高内表面质量；c 粗的针身部分承载能力高，针的使用寿命长；d 主要用于挤压内径<20－30 的管材。
C 尺寸设计
针头直径由制品内径决定；针身直径为50－60或更粗，以提高抗弯强度；二者的过渡锥角以30－40°为宜。
针头长度：
＋余量伸出模定径带针l L L +=
余量一般为20－30mm ，太大易导致挤压末期金属倒流到挤压轴中；太小则针身离模端面太近，导致挤出管材内径过大。
3） 浮动式针
A 结构 由针头、连接器、浮动套和连接杆组成，其主要特点是能自动纠正管材的偏心。原理是 ：采用浮动针挤
压时由于不能填充，导致穿孔针偏离挤压中心线，结果浮动套与模孔所形成的环形截面（缝隙）不均匀，缝隙小处流动阻力大，静压力大，迫使浮动套向流动阻力小、静压力小的一侧移动，直至缝隙均匀。
B 尺寸设计 见P95 。
4） 强度校核 抗压、抗拉、稳定性
5、挤压模
作用：控制制品的尺寸和形状。
1）种类
A 整体模由整块钢料制成的模。
平模：模角为90 °，挤压时存在死区，形成自然模角，一般取60 °。平模挤压制品表面质量好，但挤压力大，能耗多。
锥模：模角一般为55－70 °，挤压时流动均匀，挤压力小，但制品表面质量差，适于大规格管材和难变形合金管棒型材挤压。
双锥模：工作面由两段锥面组成，锥角分别为60－65 °和10－15 °，挤压时流动均匀，适于铜、镍、铝合金管材挤压。
平锥模：工作面由平面和锥面组成，兼有平模和锥模的优点，适于钢和钛合金挤压。
此外还有：流线模，平流线模和碗形模。
B 可拆卸模模孔由几个模块组装而成，主要用于变断面型材挤压。
C 舌（形）模又称桥氏模，将模与舌芯做成一体。根据舌芯形式不同，可分为突桥式、半突桥式和隐桥式三种。特点是：可用实心锭挤压管材；产品尺寸精确，内表面质量好；但制品有焊缝，挤压力比穿孔挤压时高，压余长。
D 分流组合模由阳模（上模）和阴模（下模）组成，二者用螺栓连接（有定位销）。特点与舌模相同，但结构比后者更合理、使用更方便。按结构形式可分孔道式和叉架式两种。
孔道式组合模加工制造方便、生产操作简单，能生产形状复杂的空心型材，但挤压力大，易闷车，挤压后修模困难。实际中应用最广泛。
叉架式组合模挤压力小，挤压后修模、清理压余容易，适于生产大尺寸空心型材，但加工制造困难，应用较少。
2）模具设计
A 单孔模设计
模角α：平模为90 °，锥模一般为45－60 °。
定径带直径d ：与制品名义直径不相等，应考虑出模后冷却收缩、模子热膨胀和受压变形、制品拉伸矫直等影响，一般比制品名义直径大。设计时用裕量系数
c 考虑，即：
)
1
(c
d
d+
=
制品，c 值见P100 。
定径带长度l ：过短模子易磨损、易压伤制品表面；过长则易粘结金属（造成表面有毛刺、划伤等）、挤压力大。一般按经验选取。
入模圆角半径r ：模子入口处常做成一定的圆角，这样可：防止塑性差的合金产生裂纹；防止高温下模子棱角处压堆而改变模孔尺寸；减少金属流入定径带时的非接触变形。取值见P100 。
出口带直径D：小易划伤制品，大降低模子强度，一般比定径带直径大4－5mm。型材挤压时，为提高定径带的抗剪强度，可做成一定角度的斜面。
此外，还有出口带的长度、模子的外形尺寸如厚度、直径等，见P100 。
B 多孔模设计
在挤压小尺寸（直径<30－40）制品时，为提高生产率、降低挤压比，或受料台长度的限制，常采用多孔模挤压；此外，挤压小规格复杂断面型材时，为使金属流动均匀，也常采用多孔模挤压。
模孔数目确定：太多易导致制品出模后相互缠绕而划伤制品；操作困难；模子强度降低。当仅考虑合金性能时，孔数n 可按下式确定：
）
（制品筒F F n λ=
实际中，孔数一般< 4－6。
模孔布置原则：均匀布置在同心圆上。同心圆直径应适当，模孔过分靠近边缘，易导致死区流动，还易导致制品外测产生裂纹；过分靠近中心，易导致制品内侧出现裂纹。大小见P101 。
C 型材模设计
型材挤压时，由于坯料和制品失去了对称性以及制品本身可能不对称，如壁厚不同，因此流动非常不均匀，若设计不当，则由于不均匀变形会导致制品出现裂纹、波浪、弯曲、扭拧等缺陷。设计的基本原则是：
a 型材的重心布置在模孔的中心线上
对于只有一个对称轴且壁厚差较大的型材，型材的重心必须偏离模孔中心一定距离，且使难流动的薄壁部分更接近中心。
b 采用多孔模对称布置（增加整体对称性）
c 采用不等长的定径带
不易流动的薄壁部分定径带短，易流动的厚壁部分定径带长。
利用不等长定径带控制流速是实际中广泛采用的方法，但有限度，定径带长到一定值时，金属由于冷却收缩不与其接触，失去阻碍作用。
d 采用阻碍角或促流斜面
在易流动的厚壁模孔入口处做一斜面，此斜面与轴线的夹角 叫阻碍角；同样，对于难流动的薄壁部分，可做一具有 角（倾斜的模子端面与水平面的夹角）的促流斜面。
阻碍角增加了摩擦面积；促流斜面对金属反作用力的水平分力，促使金属向薄壁处流动。
e 采用平衡模孔
在挤压异形管材、大尺寸制品时，模上只能布置一个模孔，为了平衡流动，可配置平衡模孔，平衡模孔最好为圆形以便利用。
D 舌形模设计
舌模挤压又称焊合挤压，挤压时金属在强大的压力作用下被分成几股流入模孔，借助于模壁的压力使金属重新焊合起来形成空心制品。主要用于小尺寸、焊合性能好的合金挤压。结构多为桥式，桥的断面形状主要为水滴形。
舌模的制造费用高，易于损坏，分离压余麻烦，目前已逐渐被分流组合模所取代。 E 分流组合模设计
挤压时金属产生两次激烈变形，一次是进入模腔的变形，一次是进入模孔的变形，流动阻力大，因此适于强度低、易焊合合金（纯铝、软铝合金）的挤压。
分流比：分流孔的面积与制品面积之比。分流比小，挤压力大，对模具和挤压生产都不利，对型材，一般取：10－30；对管材取：5－10；对非对称制品，应尽量保证各部分分流比相等。
分流孔数量应尽量少以减少焊缝，布置尽量与制品保持几何相似性。
型材模挤压、舌模挤压和分流组合模挤压非常复杂，也非常重要，尤其是近年来工业的发展，对（空心）型材的形状、尺寸精度要求越来越高，这更促进了上述方法研究和发展。
六、挤压工艺
1 挤压温度确定
确定原则：1）在所确定的温度范围内，合金具有高的塑性和低的变形抗力；2）满
足制品的组织、性能和表面质量要求。
确定方法：“三图”定温。
相图：确定出大致温度范围，原则是保证在单相区加工。一般为（0.7-0. 9）T0 。
塑性图：合金塑性随温度而变化的图，可进一步确定（缩小）温度范围，保证合金具有最好的塑性。
第二类再结晶图：晶粒度随变形程度和温度（变形后温度）而变化的图，用于控制制品的组织和性能，防止晶粒过分长大。由左图知，500°C左右合理。
三图定温是确定热加工温度的基础，在具体确定挤压温度时，还应考虑：
1）易氧化（如铜合金、钛合金）以及易粘结工具（铝合金以及含铝的青铜）的合金，温度取下限；
2）挤压时的变形程度大、摩擦大，因此变形热效应和摩擦热大，又由于变形系统封闭，热量不易散失，结果导致变形区温度升高。所以挤压温度应适当降低，一般比热轧温度低此外还应考虑压方法，如立式挤压时速度快，温度可低些；舌模以及分流组合模挤压时，为提高焊合性能，温度可高些。
总之，在确定坯料加热温度时，必须考虑合金在挤压时的温度变化。
2 挤压速度或金属流出速度确定
挤压时的速度有三种：
挤压速度：挤压轴的运动速度；
流出速度：制品的流出速度；
变形速度：单位时间内变形量的大小，只理论上用。
实际中一般确定流出速度，因它可综合衡量挤压速度和挤压比对挤压过程的影响，且可直观地看出生产率的大小。
确定流出速度的原则是：在保证制品质量（一般是表面不出现裂纹）的前提下尽量大，以提高生产率。根据实际经验，有以下规律：
1）合金的塑性变形温度范围越宽，流出速度越大；
2）复杂断面比简单断面的流出速度要低；大断面比小断面的流出速度要低；
3）润滑条件好时流出速度可提高；
4）纯金属的流出速度可高于合金的；
5）挤压温度越高，流出速度应越低；
6）管材挤压时的流出速度应比同样断面棒材的低。
总之，塑性好的合金、挤压时流动均匀的合金，流出速度可大些。
3 挤压优化（速度－速度控制）
挤压时希望流出速度越大越好，但流出速度受合金性能以及设备能力所制约，如图所示。
曲线1是设备能力极限曲线，由设备吨位和工具强度决定；曲线2是制品表面开始出现裂纹的冶金学极限，由合金的性能决定；两曲线所围成的阴影区域提供了可选择的温度和速度范围；两曲线的交点给出了最佳的挤压温度以及在此温度下允许的最大挤压速度。
由图可看出，低温时由于合金的变形抗力大，此时制约流出速度的因素是设备能力；高温时由于合金的变形抗力较低，此时制约流出速度的因素是合金的性能。
曲线2的位置比较固定，由合金的性能决定；但曲线1的影响因素较多，如减小挤压比、润滑等由于降低了挤压力而导致曲线左移，进而扩大可供选择的工艺参数范围。
4 挤压比
确定挤压比时应考虑：
1）合金的性能
温度确定后，挤压比越大，制品流出速度越大，出模温度越高，越易出现裂纹。
2）制品的性能
为保证制品性能均匀，挤压比应>10。
3）设备能力和工具强度
挤压比越大，挤压力越大，易导致闷车或损坏工具。
坯料尺寸选择、挤压时润滑以及轻金属、重金属、稀有金属和钢等挤压内容自学。
拉拔
拉拔: 在外加拉力的作用下，使金属通过模孔以获得所需形状和尺寸制品的塑性加工方法。一般在室温进行，只有室温强度高、塑性差的合金如钨、锌等才加热；是管、棒、型、线的主要生产方法
1 基本方法
1）实心材拉拔截面为实心，如棒、型和线材拉拔。
2）空心材拉拔截面为空心，如管和空心型材拉拔。
空拉：拉拔时管坯内部不放芯头，拉拔后壁厚略有变化，主要目的是减径，又称减径拉拔。固定短芯头拉拔：拉拔时管坯内部放芯头，并用芯杆固定，拉拔后管坯可实现减径和减壁。是实际中应用最广泛的方法。
游动芯头拉拔：拉拔时管坯内部放芯头，但芯头不固定，依靠自身形状稳定在变形区中。此法使盘管拉拔得以实现。
长芯杆拉拔：管坯套在表面抛光的芯杆上，拉拔时芯杆与管坯一起通过模孔。
顶管法：将芯杆套入带底的管坯中，芯杆和管坯一起顶出模孔。在生产难熔金属、贵金属短管时采用，也适于生产大直径管材（直径>300mm)。
扩径拉拔：是用小直径管坯生产大直径制品的一种方法，有压入扩径和拉拔扩径两种方法。 2 变形指数
1）延伸系数λ
011
0L L F F ==λ 2）加工率（断面收缩率） ?
010F F F -=ε
3 实现拉拔的必要条件
作用在制品上的拉应力小于材料的屈服极限。
要条件是：安全系数K >1。一般取 K ＝1.4－2.0。
4 拉拔的特点
1）制品的尺寸精确，表明光洁；
2）工具和设备简单，维修方便；
3）可连续高速生产小规格长制品；
4）受安全系数 K 的限制，道次变形量小，简单断面型材也难一次成形。如：
二、圆棒拉拔时的应力与变形
1 应力
1）应力状态
外力：拉力P ，模壁压力N 、摩擦力T 。
应力状态：两向压缩（径向 和周向 ）一向延伸（轴向 ），且有 ，即为轴对称应力状态。
2）应力分布规律
轴向：：L 入口<出口（出口力大、面积小）
θσσ≈r ：入口>出口（塑性条件）
因此：模子入口处磨损比出口大；道次加工率大时模子出口处磨损比道次加工率小时轻。 径向：θσσ≈r ：外部>中心
L ：外部< 中心 原因：环断面越向外，其向内变形的阻力越大；米宁实验。
2 变形
1） 应变状态 两向压缩（径向 ?R 和周向 ?θ ）一向延伸（轴向 ?L ），且有 ?R < ?θ
2）应变规律
与挤压类似，即：边部变形>中心变形；
后部变形>前端变形;
中心流速>边部流速。
但由于摩擦小，不均匀程度远比挤压小。
三、管材拉拔时的应力与变形
1 空拉
按目的不同有：
减径空拉：目的是减径，主要用于中间道次，一般认为拉拔后壁厚不变；
整径空拉：目的是精确控制制品的尺寸，减径量不大（0.5－1），一般在最后道次进行； 定型空拉：目的是控制形状，主要用于异型管材拉拔，即用于圆截面向异型截面过渡拉拔。
1）应力
应力状态：与圆棒拉拔时类似，即：周向、径向为 压，轴向为拉，但
θσσ≠r ，且有 r σσθ> 。（内表面为自由表面，径向变形阻力小。）
应力状分布规律：
轴向上：
L σ ：入口<出口；
r σ θσ ：入口>出口。 径向上： r σ ：外部>中心；
θσ ：外部<中心；
L σ ：外部>中心。 由于 r σ 相对与 L σ 和 θσ较小，因此近似有：
由于 L σ 沿轴向上越来越大，θσ 越来越小，因此，某一断面从入口向出口的变形过程中，在不同部位壁厚的变化规律是：在模子入口处增厚，到一定值时开始变薄。空拉后壁厚究竟如何变化，取决于全过程变形的累积。
3）影响空拉壁厚变化的因素
相对壁厚：坯料的直径与壁厚之比，即 ，研究认为：
当
00S D >7.6时，只增壁； 当
00S D <3.6时，只减壁； 当 00S D =3.6－7.6时，随工艺参数的不同，可能增壁、减壁或壁厚不变。 合金性能：合金越硬，L σ 越大，增壁趋势越弱。
道次加工率：越大， L σ 越大，增壁趋势越弱。
润滑：润滑时摩擦小， L σ 小，增壁趋势增加。
总之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趋势减弱，减壁趋势增加。
4）空拉纠正管坯偏心的作用
挤压坯、斜轧穿孔坯往往是偏心的，在其后安排若干道次的空拉，可将偏心纠正过来，原理是：
A 若同一圆周上的 r σ 分布均匀，则薄壁处的 θσ 大，因为 θσ 是使壁厚增加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀；
B 由于薄壁处的 θσ 大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向延伸，结果在薄壁处产生轴向附加压应力，使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应力，使壁减薄，直至壁厚均匀，附加应力消失。
注：当管坯偏心严重时，由于 θσ 过大，此时不但不能纠正偏心，还会导致管壁失稳而向内凹陷，尤其是管壁较薄时。
5）空拉的特点
A 能纠正偏心；
B 适于小管、异型管以及盘管拉拔；
C 拉拔力小，道次加工率大；
D 操作简单；
E 制品内表面质量差、尺寸精度低。
2 固定短芯头拉拔
1） 变形过程
变形分三部分：
AB 段：空拉区，主要是减径变形，壁厚一般有所增加，又称减径区。应力应变特点与空拉时一样。
BC 段：减壁区，此阶段外径减小，内径不变，壁厚减薄。应力应变特点与棒材拉拔时一样。
CD 段：定径区，为弹性变形区。
2） 固定短芯头拉拔的特点
A 由于内摩擦的存在，拉拔力大、道次加工率小，但变形较均匀；
B 内表面质量好、尺寸精确；
C 不能生产较长的制品。因为：
a 长的芯杆在自重作用下易弯曲，导致芯头难以正确地固定在模孔中；
b 长的芯杆弹性变形量较大，易引起跳车，使制品出现“竹节”缺陷。
一般，拉制品的长度为8－12m 。
3 游动芯头拉拔
1） 变形过程
AB 段：空拉区，管坯减径、增壁。
BC 段：减径区，管坯进行较大的减径，同时也减壁，减壁量大约等于空拉时的增壁量。 CD 段：二次空拉区，由于拉应力方向改变，管坯内壁稍微离开芯头表面。
挤压与拉拔新技术 静液挤压简介：挤压方式的一种。通过凸模加压给液体，由液体将压力传给坯料，使金属通过凸模成形。由于坯料侧面无普通挤压时存在的摩擦力所以变形均匀，可提高挤压变形量所需的挤压力也比普通挤压时小。主要用于挤压大变形量的线材、型材或是挤压低塑性材料。 静液挤压所使用的高压介质，一般有粘性液体和粘塑性体。前者如蓖麻油、矿物油等，主要用于冷静液挤压和500～600℃以下的温、热静液挤压；后者如耐热脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用于较高熔点金属的热静液挤压(坯料加热温度在700℃以上的挤压)。 与普通挤压法一样，根据需要，静液挤压可在不同的温度下进行。一般将金属和高压介质均处于室温时的挤压过程，称为冷静液挤压；在室温以上变形金属的再结晶温度以下的挤压过程，称为温静液挤压；而在再结晶温度以上的挤压过程，称为热静液挤压。 类型： 静液挤压的类型按挤压时的温度不同可分为冷静液挤压和高温静液挤压两种。(1)冷静液挤压在常温下进行。布彼克等人研究的一种兼有拉线作用的线材静液连续挤压，就属于冷静液挤压，它的原理如图2所示。被加工的线坯通过起拉伸作用和密封作用的入口模，在拉力和高压液体的共同作用下被挤出，借助于卷筒的不停转动，便可实现连续挤压。采用这种方法生产线材，可使道次变形率大大超过拉伸极限。冷静液挤压的主要缺点是设备结构与操作比较复杂，卷筒的传动部分在高压室外，需采用高密封技术，每次拉线前的准备时间较长。(2)高温静液挤压使用的高压液体的温度超过金属的再结晶温度的静液挤压。高压液体一般是动物油和矿物油，挤压温度可在300℃左右。采用耐热油脂作为高压液体时，挤压温度最高可达到1000℃；但当挤压温度高于500℃时，通常不用耐热油脂，而使用金属氧化物或一些盐类作高压液体。 优点：摩擦小，变形均匀，模磨损小，材料处于高压介质中，有利于提高材料的变形能力，适用于低温大变形加工。 缺点：需要对坯料进行预加工，介质的填充和排泄，效率低，需要解决高压密封
压力加工：借助外力使金属产生塑性变形进而形成各种尺寸、形状和用途的零件和半成品。（不同于机加工）工业中广泛使用的零件一般通过下列方法获得： 铸造，如轧机牌坊；铸造——机加工，如轧辊；铸造——压力加工，如钢轨；铸造——压力加工——机加工，如螺栓等。 重要用途的零件一般均需通过压力加工。压力加工的主要方法有：轧制；挤压与拉拔；锻造与冲压主要产品有： 板、带、条、箔；轧制管、棒、型、线；挤压与拉拔各种零件如车轴、饭盒、洗衣机筒等；锻造与冲压 1）挤压与拉拔产品简介 A 管材 按截面形状分：圆管、型管如方、六角形管等； 按合金种类分：铝管、铜管、钢管等； 按生产方法分：挤制管、拉制管、焊管、铸管、盘管、无缝管等； 按用途分：空调管、压力表管、波导管、锅炉管、输油管、冷凝管、天线管等； 按性能分：M（退火态）、R（热态）、Y（硬态）、Y2（半硬态）、C（淬火态）、CZ（淬火自然时效态）、CS（淬火人工时效态）等； 此外：翅片管、蚊香管等。 B 棒、线材 棒材：D>6mm；分类与管材类似；大多是半成品，进一步加工成各种零件，如弹簧，螺栓、螺母等； 线材：D<6mm；多以盘状供货，广泛应用于仪器仪表、电子电力部门，如电线电缆等。 C 型材 非圆截面材，又称经济断面材（可提高材料的利用率）；铝、钢型材较多； 许多型材只能用压力加工法生产，如 钢轨、变断面型材 2）产品的生产方法 产品的生产一般可分两步; 坯料制取（开坯）：充分利用金属在高温时的塑性对其进行大变形量加工，如热挤、热轧、热锻。 制品的获得：进行目的在于控制形状、尺寸精度、提高综合性能的各种冷加工，如冷轧、拉拔、冲压。 目前研究：近终形成形技术、短流程生产技术 挤压：生产灵活、产品质量好，适用于品种、规格多、产量小（有色金属）的场合，但成本高、成品率低； 斜轧穿孔：生产率、成品率高；成本低；但制品形状尺寸精度差；尺寸规格受限制；多用于产量大的钢坯生产，有色金属厂基本没有； 铸造：产品的尺寸规格少、质量差、性能低；主要用于生产大尺寸、性能要求不高的产品如下水管；
概念题： 1、拉拔：在外力作用下，迫使金属坯料通过模孔，以获得相应形状、尺寸的制品的塑性加 工方法。 2、挤压：就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔 中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 3、挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部，具有一定规律的破坏制品组织连续性、致密性的缺陷。 4、死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 5、粗晶环：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，这种粗大晶粒在制品中的分布通常是不均匀的,多数情况下呈环状分布在制品断面的周边上，故称为粗晶环。 6、残余应力：由于变形不均，在拉拔结束、外力去除后残留在制品中的应力。 7、粗化：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大得多，晶粒的这种异常长大过程称为粗化。 8、带滑动多模连续拉拔配模的必要条件： 当第n道次以后的总延伸系数λn→k大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比γk→n，才能保证成品模磨损后不等式un> vn仍然成立，保证拉拔过程的正常进行。 9、带滑动多模连续拉拔配模的充分条件：任一道次的延伸系数应大于相邻两个绞盘的速比。 10、挤压效应： 某些高合金化、并含有过渡族元素的铝合金（如2A11、2A12、6A02、2A14、7A04等）挤压制品，经过同一热处理（淬火与时效）后，其纵向上的抗拉强度比其他加工（轧制、拉拔、锻造）制品的高，而伸长率较低，这种现象称为挤压效应。 简述题： 1、影响管材空拉时的壁厚变化的因素有那些？各是如何影响的？ 2、挤压缩尾有那几种形式，其产生原因各是什么？ 3、锥形拉拔模孔由那几部分构成，各部分的主要作用是什么？ 4、对于存在着偏心的管坯，通过安排适当道次的空拉就可以使其偏心得到纠正。请问：（1）空拉为什么能够纠正管材的偏心？ （2）采用固定短芯棒拉拔时，在一定程度上也能够纠正管材的偏心，这是为什么？ 5、挤压效应产生的主要原因是什么？影响挤压效应的因素有那些方面？ 6、挤压机的主要工具有哪些，各自的主要作用是什么？ 7、什么是残余应力？画图说明圆棒材拉拔制品中残余应力的分布及产生原因。 8、简述在挤压过程中，影响挤压力的主要因素？ 9、在挤压过程中，试详细阐述影响金属流动的因素？ 10、产生粗晶环的主要原因是什么？粗晶环对制品力学性能有何影响？
《金属工艺学》名词解释 第二篇铸造 1、铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法，称为铸造。 2、充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。 3、液态合金的充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 4、合金的流动性：液态合金本身的流动能力。 5、逐层凝固：纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在液、固并存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件中心，这种凝固方式称为逐层凝固。 6、糊状凝固：如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面。由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状而后固化，故称糊状凝固。 7、中间凝固：大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。 8、收缩：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 9、缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。 10、缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。 11、顺序凝固：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。
第三篇金属塑性加工 1、金属塑性加工：利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、板材、线材或锻压件的加工方法。 2、锻造：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 3、冲压：使板料经分离或成形而得到制品的工艺统称。 4、挤压：坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小，称为所需制品的加工方法。 5、轧制：金属材料（或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法。 6、拉拔：坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加制品的工艺。 7、塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点后，即使作用在物体上的外力取
挤压：对放在容器中的钢坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。正挤压特征：金属流动方向与挤压杆运动方向相同，钢坯与挤压筒内壁有相对滑动，二者间存在很大外摩擦。正挤压三个阶段：开始，金属承受挤压杆的作用力，首先充满挤压筒和模孔，挤压力急剧上升。基本，一般筒内的锭坯金属不发生中心层与外层的紊乱流动，挤压力随筒内锭坯长度的缩短，表面摩擦总量减少，几乎呈直线下降。终了，管内金属产生剧烈的径向流动，即紊流，易产生缩尾，此时工具对金属的冷却作用，强烈的摩擦作用，使挤压力迅速上升。填充系数：挤压筒内断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓时的变形指数。挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比，指金属不发生横向流动时的变形指数。粗晶芯：反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，形成一个特殊粗晶区，叫。死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。死区产生原因：强烈的三向压应力状态，金属不易达到屈服条件。受工具冷却，σs增大。摩擦阻力大。影响死区因素：模角，摩擦力，挤压比，挤压温度速度，模孔位置。死区的作用：可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥而流入制品表面，提高制品表面质量。终了挤压三大挤压缩尾及防止措施：挤压缩尾是出现在制品尾部的一种特有缺陷，主要产生在终了挤压阶段。缩尾使制品金属不连续，组织与性能降低，依其出现部位有中心缩尾(当钢坯渐渐被挤出模孔，后端金属容易克服挤压垫上的摩擦力产生径向流动，将钢坯表面上常有的氧化物，偏析瘤，杂质或油污带入制品中心，破坏了制品致密性，使制品低劣)。环行缩尾(出现在制品断面中间，形状为圆环。堆积在靠近挤压垫和挤压筒交界处的金属沿着后端难变形区的界面流向了制品中间层)。皮下缩尾(出现在制品表皮内，存在一层使金属径向上不连续的缺陷)。措施：对锭坯表面进行机械加工~车皮。采用热剥皮挤压。采用脱皮挤压。进行不完全挤压~留余压。保持挤压垫工作面清洁，减少锭坯尾部径向流动可能性。影响金属流动因素：接触摩擦与润滑的影响。工具与锭坯温度(工具的冷却作用，金属导热性，合金相变，摩擦条件)。金属强度特性。工具结构与形状(挤压模，模角越大，越不均匀。挤压筒。挤压垫)。变形程度。挤压力：挤压杆通过挤压垫作用在钢坯上使之依次流出模孔的压力。影响挤压力因素：挤压温度与变形抗力(挤压力大小与金属变形抗力成正比)。变形程度(正比)。挤压速度(开始挤压，力大。继续进行，力降。若缓慢挤压，力可能一直升高)。挤压模角(角大，力先高后小)。制品断面形状。锭坯长度(越长，越大)。挤压方法(反挤小，正大)。粗晶环：合金在热变形处理中形成异常大的晶粒，这种粗大晶粒在制品中分布通常不均匀，呈环状分布在制品断面周围，称粗晶环。粗晶环分布规律：单孔模粗晶环均匀的分布在周边，多~出现在局部周边，呈月牙形。模孔数少，牙形粗晶环较长，~多，短。型材棒材断面上分布不均匀，在型材角部或转角区，粗晶环厚度较大，晶粒较粗。粗晶环形成基理：粗晶环产生部位常常是金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。挤压温度越高，粗晶环越厚。影响粗晶环因素：合金元素。铸锭均匀化。挤压温度。应力状态。挤压方式。变形程度。挤压效应及产生原因：某些工业用铝合金经过同一热处理，淬火与时效后，发现挤压制品纵向上的抗拉强度要比其他压力加工制品的高，而延伸效率较低的情况称挤压效应。原因：内因：凡是含有过渡元素的热处理可强化的铝合金都会产生挤压效应。外因：变形与织构：挤压时，金属处于三向压缩应力状态和二压一拉变形状态，变形区的内部金属流动平稳，网状膜不破，使得制品纵向抗拉强度提高。阻碍角：在型壁较厚和比周长较短处的模孔入口做一个小斜面，斜面与模子轴线间的夹角。促流角：为了促进金属向弯壁部分流动，对阻力大的薄壁部分做一个具有rc角的促流斜面。挤压机分类：传动类型：机械，液压（结构：卧式，立式。）。舌比：对于半空心型材，把型材断面所包围的空心部分的面积A与型材开口宽度的平方W^2之比，R=A/W^2。穿孔针：对实心锭进行穿孔或用实心锭生产管材。挤压垫：防止高温金属与挤压杆直接接触，并防止金属倒流。挤压模：用于生产所需要的形状尺寸的制品。挤压杆：用
挤压与拉拔复习题 概念题： 挤压：就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 拉拔：在外力作用下，迫使金属坯料通过模孔，以获得相应形状、尺寸的制品的塑性加工方法。 挤压效应：某些高合金化、并含有过渡族元素的铝合金挤压制品，经过同一热处理（淬火与时效）后，其纵向上的抗拉强度比其他加工（轧制、拉拔、锻造）制品的高，而伸长率较低，这种现象称为挤压效应。 挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部，具有一定规律的破坏制品组织连续性、致密性的缺陷。 阻碍角：在型材壁厚处的模孔入口处做一个小斜面，以增加金属的流动阻力，该斜面与模子轴线的夹角叫阻碍角。 促流角：在型材壁较薄、金属不易流动的模孔入口端面处做一个促流斜面，该斜面与模子平面间的夹角叫促流角。 粗化：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大得多，晶粒的这种异常长大过程称为粗化。 粗晶环：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品，经热处理后，经常会形成异常大的晶粒，这种粗大晶粒在制品中的分布通常是不均匀的,多数情况下呈环状分布在制品断面的周边上，故称为粗晶环。 拉拔配模：根据成品的尺寸、形状、机械性能、表面质量及其他要求，确定坯料尺寸、拉拔方式、拉拔道次及其所使用的工模具的形状和尺寸。 1、正、反向挤压时的主要特征是什么？ 正向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。反向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。 2、什么是死区？死区的产生原因是什么？ 死区概念：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容易达到屈服条件； b、受工具冷却，σs增大； c、摩擦阻力大。 3、挤压缩尾的形式及产生原因，减少挤压缩尾的措施。 三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾 A、中心缩尾 （1）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状态，径向流动速度增加。 （2）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚到锭坯的中心部位。 （3）进入制品内部，形成中心缩尾。 随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。 B、环形缩尾
概念题： 1、拉拔：在外力作用下,迫使金属坯料通过模孔,以获得相应形状、尺寸地制品地塑性加工 方法. 2、挤压：就是对放在容器（挤压筒）内地金属锭坯从一端施加外力,强迫其从特定地模孔中 流出,获得所需要地断面形状和尺寸地制品地一种塑性成型方法. 3、挤压缩尾：挤压快要结束时,由于金属地径向流动及环流,锭坯表面地氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部,具有一定规律地破坏制品组织连续性、致密性地缺陷. 4、死区：在基本挤压阶段,位于挤压筒与模子端面交界处地金属,基本上不发生塑性变形,故称为死区. 5、粗晶环：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品,经热处理后,经常会形成异常大地晶粒,这种粗大晶粒在制品中地分布通常是不均匀地,多数情况下呈环状分布在制品断面地周边上,故称为粗晶环. 6、残余应力：由于变形不均,在拉拔结束、外力去除后残留在制品中地应力. 7、粗化：许多合金（特别是铝合金）热挤压制品,经热处理后,经常会形成异常大地晶粒,比临界变形后热处理所形成地再结晶晶粒大得多,晶粒地这种异常长大过程称为粗化. 8、带滑动多模连续拉拔配模地必要条件： 当第n道次以后地总延伸系数λn→k大于收线盘与第n个绞盘圆周线速度之比γk→n,才能保证成品模磨损后不等式un> vn仍然成立,保证拉拔过程地正常进行. 9、带滑动多模连续拉拔配模地充分条件：任一道次地延伸系数应大于相邻两个绞盘地速比. 10、挤压效应： 某些高合金化、并含有过渡族元素地铝合金（如2A11、2A12、6A02、2A14、7A04等）挤压制品,经过同一热处理（淬火与时效）后,其纵向上地抗拉强度比其他加工（轧制、拉拔、锻造）制品地高,而伸长率较低,这种现象称为挤压效应. 简述题： 1、影响管材空拉时地壁厚变化地因素有那些？各是如何影响地？ 2、挤压缩尾有那几种形式,其产生原因各是什么？ 3、锥形拉拔模孔由那几部分构成,各部分地主要作用是什么？ 4、对于存在着偏心地管坯,通过安排适当道次地空拉就可以使其偏心得到纠正.请问： （1）空拉为什么能够纠正管材地偏心？ （2）采用固定短芯棒拉拔时,在一定程度上也能够纠正管材地偏心,这是为什么？ 5、挤压效应产生地主要原因是什么？影响挤压效应地因素有那些方面？ 6、挤压机地主要工具有哪些,各自地主要作用是什么？ 7、什么是残余应力？画图说明圆棒材拉拔制品中残余应力地分布及产生原因. 8、简述在挤压过程中,影响挤压力地主要因素？ 9、在挤压过程中,试详细阐述影响金属流动地因素？ 10、产生粗晶环地主要原因是什么？粗晶环对制品力学性能有何影响？
一.名词解释 1.强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性形变和断裂的能力。 2.塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久形变的能力。 3.硬度： 金属材料表面抵抗局部形变，特别是塑性形变，压痕，划痕的能力。4.冲击韧性：金属材料断裂前吸收的形变能量的能力。5.疲劳强度：承受循环应力的零件在工作一段时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该金属材料的屈服点的断裂。6. 同素异构转变：随着温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象。7.铁素体：碳溶解于X-Fe中形成的固溶体8.奥氏体：碳溶入r-Fe中形成的固溶体。9.珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。10.莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物为高温莱氏体；高温莱氏体冷却到727C以下时，将转变为珠光体和渗碳体的机械混合物为低温莱氏体。11.退火：将钢加热，保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。12.正火：将钢加热到30-50C或Ac cm以上30-50C，保温后在空气中冷却的热处理工艺。13.淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50C，保温在淬火介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。14.回火：将淬火的钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。15.铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定形状，尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法。16.铸造性能：指金属在铸造成型时获得外形准确，内部健全铸件的能力。 17.铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。18.铸件的浇注位置：指浇注时铸件在型内所处的 空间位置。19.铸件的分型面：指铸型组元间的结合面。20.压力加工：也叫金属塑性加工，金属在外压力的作用下使其变形而获得的所需零件的方法，其包括锻造，冲压，挤压，轧制，拉拔等21.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上，下砧间直接使坯料变形而获得所需的集合形状及内部质量锻件的方法。22.模锻：利用锻模使坯料形变而获得锻件的锻造方法。23.板料冲压：使板料经分离或成形而获得制件的工艺。24.26.焊接：通过加热或加压(或两者并用),使工件产生原子间结合的一种连接方法。27. 以连续送进的焊丝作为电极进行焊接的焊接方法。29.钎焊：利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接方法。 二. 牌号含义说明 1.Q235:钢种厚度小于16mm时的最低屈服点为235Mpa的碳素结构钢。 2.Q215：钢材厚度小于16mm时最低屈服点为215Mpa的碳素钢。 3.20钢：表示平均含碳量为0.20%的优质碳素结构钢。 4.45钢：表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 5.T10A：表示平均含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢。 6.T8：表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 7.40Cr:含碳量0.004%的Cr合金结构钢。 8.9SiCr：含碳量为0.009%的硫镉合金工具钢。 9.HT250:表示直径30MM单铸试棒最低抗拉强度值为250Mpa的普通灰铸铁。10.KTH300-06:抗拉强度为300Mpa伸长率为6的黑心可锻铸铁。11.KTZ450-06: 抗拉强度为450Mpa伸长率为6的灰铸铁。12.QT800-2:抗拉强度为800Mpa 伸长率为2的球墨铸铁。13.J422焊条:抗拉强度为22钛钙型结构钢焊条。14.J507焊条：抗拉强度为50的低氢钠型结构钢焊条。 三.简答题 1.简述液态金属的结晶过程：开始时，也液态中先出现的一些极小晶体，称为晶核。在这些晶核中，有些是依靠原子自发的聚集在一起，按金属晶体有规律排列而成，这些晶核称为自发晶核。金属的冷却速度越快自发晶核越多。另外，液态中有时有些高熔点杂质形成微小的固体质点，其中某些质点也可以起晶核作用，这些晶核称为外来晶核或非自发晶核。在晶核出现后，液态金属的原子就以他为中心，按一定几何形状不断的排列起来形成晶体。晶体沿着个方向发展的速度是不均匀的，通常按照一次晶轴、二次晶轴……呈树枝状长大。在原有晶体长大的同时，在剩余液态中有陆续出现新晶核，这些晶核也同样长大成晶体，就这样液体越来越少。当晶体长大到与相邻的晶体相互抵触时，这个方向的长大便停止了。当晶体都彼此相遇、液态耗尽时结晶过程结束。 2.简述晶粒大小对力学性能的影响：一般来说，同一成分的金属，晶粒越细起强度、硬度越高，而其塑性和韧性也越好。 3.试分析含碳量为0.45%的钢从高温到低温过程中的组织转变，并用铁碳状态图加以说明：液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。 4.试分析含碳量为1.0%的钢从高温到低温过程的组织转变，并用铁碳合金状态图加以说明。液态----液态奥氏体----奥氏体----奥氏体+铁素体------珠光体+铁素体。 5.简述退火和正火的目的：完全退火能降低硬度，改善切削加工性；正火将钢进行重结晶，从而解决铸钢件、锻件的粗大晶粒和组织不均问题。 6.简述淬火和回火的目的：淬火时为了获得马氏体组织；回火的目的是消除淬火内应力以降低钢的脆性，防止产生裂纹同时也使钢获得所需的力学性能。 7.简要分析铸造生产的特点：1.可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯。2.适应范围广。3.铸造可以直接利用成本低廉的费机件和切削，设备费用较低。 8.试举出5种特种铸造方法：熔模铸造，消失模铸造，金属型铸造，压力铸造和离心铸造。 9.合金的流动性不良容易在铸件中形成什么缺陷：合金的流动性越不好，充型能力越弱，越不便于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时不利于非金属夹杂物和气体的上浮和排出，还不利于对合金冷凝过程所产生的收缩进行补缩。
1.挤压的定义 所谓挤压，就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 2.正向挤压法 定义：金属的流动方向与挤压杆（挤压轴）的运动方向相同的挤压生产方法. 特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。 3.反向挤压法 定义：金属的流动方向与挤压杆（或模子轴）的相对运动方向相反的挤压生产方法。特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。 特点：挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。 4.粗晶环与粗晶芯 反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的粗晶环，深度较正向挤压的浅得多，晶粒尺寸也小得多。 反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的粗晶区—粗晶芯，这是正挤压所没有的组织特征。 在挤压后期，在中心金属补充困难的情况下，模孔侧面金属夹持着沿堵头表面径向流动的金属进入棒材尾部中心，这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后形成粗大晶粒。 5.正向挤压时金属的变形流动 根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为开始(填充) 、基本（平流）和终了（紊流）挤压三个阶段。 6.开始挤压金属变形流动特点
金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形。其变形指数——用填充系数λc 来表示：λc =F0 / F p 挤压力的变化规律：随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升 7.基本挤压金属变形流动特点 不发生横向流动。其变形指数——用挤压比λ来表示：λ = F0 / F1 8.终了挤压阶段特点： （1）金属的横向流动剧烈增加，并产生环流； （2）挤压力增加； （3）产生挤压缩尾。 9.挤压变形区：分别连接各条线的两个拐点，形成两个曲面。把这两个曲面与模孔锥面或死区界面间包围的体积称为挤压变形区或变形区压缩锥。 10.前端难变形区——死区 (1)死区概念：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 死区的的大小和形状并非绝对不变化，如图2-7所示，挤压过程中，死区界面上的金属随流动区金属会逐层流出模孔而形成制品表面，死区界面外移，高度减小，体积变小。 (2)死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容易达到屈服条件； b、受工具冷却，σs增大； c、摩擦阻力大。 (3)影响死区大小的因素： a、模角α模角大，死区大； b、摩擦系数f 摩擦系数大，死区大； c、挤压比λ挤压比大，死区高度大，但总体积减小；
金属工艺学综合练习（一） 1、目前现代制造机械最主要的材料是。 A、金属材料 B、塑料 C、高分子材料 D、有色金属 2、将淬火钢重新加热到A C1以下某个温度，保温后冷却的热处理工艺称为。 A、退火 B、正火 C、淬火 D、回火 3、钢的分类有按化学成分、用途、质量和脱氧程度等方法来划分，其中优质钢是按分类方法所分类出来的。 A、化学成分 B、用途 C、质量 D、脱氧程度 4、是一种以金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料。 A、碳素钢 B、灰铸铁 C、合金 D、黄铜 5、将钢加热到A C3以上30-50℃（亚共析钢）或A C cm以上30-50℃（过共析钢），保温后在空气中冷却的热处理工艺叫做。 A、退火 B、正火 C、淬火 D、回火 6、金属材料的主要力学性能有：、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 A、强度 B、导热性 C、延展性 D、伸长性 7、金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力我们称之为。 A、强度 B、塑性 C、硬度 D、韧性 8、金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫做，以σb表示。 A、抗拉强度 B、疲劳强度 C、强度 D、硬度 9、在铁碳合金状态图中，表示共析线的是。 A、ACD线 B、AECF线 C、ECF线 D、PSK线 10、金属材料的一般是在硬度计上测定的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法，有时还采用维氏硬度法。 A、刚度 B、硬度 C、强度 D、塑性 11、提高零件疲劳强度的措施有：、减少应力集中、提高零件的表面质量、喷丸处理、表面热处理、控制材料的内部质量、避免内部气孔及夹杂等。 A、改善零件结构形状 B、增加杂质 C、粗化晶粒 D、加入介质 12、金属材料的物理性能主要有：、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。 A、密度 B、导热性 C、延展性 D、伸长性 13、金属材料的硬度一般是在硬度计上测定的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法，有时还采用维氏硬度法。布氏硬度法因其压痕面积较大，其硬度值也比较稳定，测试数据重复性也好，准确度较洛氏硬度法高。由于测试过硬的材料可导致钢球变形，布氏硬度法常用于测试HB值小于450的材料，如灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。但也因为其压痕较大，故不适用于成品检验。洛氏硬度法压痕小，可用于成品检验，但是它有测得的硬度值重复性差的缺
填充系数：挤压筒内孔断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形时的变形指数。 挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比，指金属不发生横向流动时的变形指数。 粗晶环与粗晶芯：反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的粗晶环，深度较正向挤压的浅得多，晶粒尺寸也小得多。反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的粗晶区—粗晶芯，这是正挤压所没有的组织特征。在挤压后期，在中心金属补充困难的情况下，模孔侧面金属夹持着沿堵头表面径向流动的金属进入棒材尾部中心，这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后形成粗大晶粒。 前端难变形区~死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 正挤压过程三阶段 开始挤压阶段：金属承受挤压杆的作用力，首先充满挤压筒和模孔，挤压力急剧上深金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形 基本挤压阶段：①金属变形流动特点：不发生横向流动②挤压力的变化规律：随着挤压杆向前移动，金属不断从模孔中流出，挤压力几乎呈直线下降。 终了挤压阶段：①金属的横向流动剧烈增加，并产生环流②挤压力增加③产生挤压缩尾。 三大挤压缩尾的形成：1.中心缩尾：①筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状态，径向流动速度增加。②将锭坯表面的氧化物、油污等集聚到锭坯的中心部位。③进入制品内部，形成中心缩尾。随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。2.环形缩尾：①随着挤压过程进行，堆积在挤压垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷和污物的金属会越来越多。②挤压末期，当中间金属供应不足，边部金属开始发生径向流动时，这部分金属将沿着后端难变形区的边界进入锭坯的中间部位。③流入制品中，形成环形缩尾。挤压厚壁管材时，将形成内成层。3.皮下缩尾：①死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金属受到很大剪切变形而断裂。②表面层带有氧化物、各种表面缺陷及污物的金属，会沿着断裂面流出。③与此同时，死区金属也逐渐流出模孔包覆在制品的表面上，形成皮下缩尾（外成层）或起皮。 减少挤压缩尾的措施：①对锭坯表面进行机械加工——车皮。②采用热剥皮挤压③采用脱皮挤压④进行不完全挤压——留压余。⑤保持挤压垫工作面的清洁，减少锭坯尾部径向流动的可能性。 挤压力：挤压过程中，通过挤压杆和挤压垫作用在金属坯料上的外力。 单位挤压力：挤压垫片单位面积上承受的挤压力。 影响挤压力的主要因素：①金属的变形抗力。挤压力大小与金属的变形抗力成正比。 ②锭坯状态。锭坯组织性能均匀，挤压力较小。不同的组织形态，其挤压力也不一样。③锭坯的规格及长度。锭坯的规格对挤压力的影响是通过摩擦力产生作用的。锭坯的越粗、越长，挤压力越大。④变形程度（或挤压比）。挤压力大小与变形程度成正比，即随着变形程度增大，挤压力成正比升高。⑤变形温度。变形温度对挤压力的影响，是通过变形抗力的大小反映出来的。一般来说，随着变形温度的升高，金属的变形抗力下降，挤压力降
挤压与拉拔复习题 1、什么是挤压？什么是正向挤压？什么是反向挤压？ ?所谓挤压，就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。正向挤压：金属的流动方向与挤压杆（挤压轴）的运动方向相同的挤压生产方法。反向挤压：金属的流动方向与挤压杆（或模子轴）的相对运动方向相反的挤压生产方法。 2、正、反向挤压时的主要特征是什么？ 正向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。反向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。 3、什么是死区？死区的产生原因是什么？ 死区概念：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容易达到屈服条件； b、受工具冷却，σs增大； c、摩擦阻力大。 4、挤压缩尾的概念、形式及产生原因，减少挤压缩尾的措施。 ?挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等缺陷进入制品内部，具有一定规律的破坏制品组织连续性、致密性的缺陷。三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾 ?A、中心缩尾 ?（1）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状态，径向流动速度增加。 ?（2）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚到锭坯的中心部位。 ?（3）进入制品内部，形成中心缩尾。 ?随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。 ?B、环形缩尾 ?（1）随着挤压过程进行，堆积在挤压垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷和污物的金属会越来越多。 ?（2）挤压末期，当中间金属供应不足，边部金属开始发生径向流动时，这部分金属将沿着后端难变形区的边界进入锭坯的中间部位。 ?（3）流入制品中，形成环形缩尾。 ?挤压厚壁管材时，将形成内成层。 ?C、皮下缩尾 ?（1）死区与塑性流动区界面因剧烈滑移使金属受到很大剪切变形而断裂。 ?（2）表面层带有氧化物、各种表面缺陷及污物的金属，会沿着断裂面流出。 ?（3）与此同时，死区金属也逐渐流出模孔包覆在制品的表面上，形成皮下缩尾（外成层）或起皮。 ?减少挤压缩尾的措施 ?（1）对锭坯表面进行机械加工——车皮。 ?（2）采用热剥皮挤压，如图2-14。
挤压：对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔屮流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 挤压方法：①正挤压（基本方法）：金属的流动方向与挤压杆的运动方向相同的挤压方法②反挤压（基本方法）：金属的流动方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法③侧向挤压④连续挤压⑤玻璃润滑挤压⑥静液挤压 正挤压特点：变形金属与挤压筒壁之问有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大：使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。 反挤压特点：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。 挤压的优缺点：1.优点：①具有最强烈的三向压应力状态，金属可以发挥其最大的塑性②生产范围广，产品规格、品种多；③生产灵活性大，适合小批量生产；④产品尺寸精度高, 表面质量好；⑤设备投资少，厂房面积小；⑥易实现自动化生产2.缺点：①几何废料损失大；②金属流动不均匀；③挤压速度低，辅助时I'可长；④工具损耗大，成本高。 挤压生产的适用范围：①晶种规格繁多，批暈小②复杂断面，超薄、超厚、超不对称③ 低塑性、脆性材料。 挤压阶段：根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为开始（填充）挤压阶段、基本（平流）挤压阶段和终了（紊流）挤压阶段。 填充挤压阶段：①金属的变形流动特点：金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形②挤压力的变化规律：随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升。③金属受力分析：随着填充过程中锭坯直径增大，在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。随着填充过程进行，锭坯长度缩短，直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接触，由于摩擦作用，从而在表而层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力。 基本挤压阶段：①金属变形流动特点：不发生横向流动②挤压力的变化规律：随着挤压杆向前移动，金属不断从模孔中流出，挤压力几乎呈直线下降。 终了挤压阶段特点：①金属的横向流动剧烈增加，并产生环流②挤压力增加③产生挤压缩尾。 填充系数：挤压筒内孔断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形时的变形指数。 填充系数对挤压制品质量的影响：①填充系数过大，从而易造成制品表面起皮、气泡缺陷。 ②填充系数过大，用空心锭不穿孔挤压管材吋易造成偏心缺陷。③对于具有挤压效应的铝合金來说，填充系数增大，挤压效应损失增大。
（卷一）课程名称：金属工艺学专业班级姓名 一、填空题（每空0.5分，共15分） 1、①、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 2、碳在铸铁中的存在形式有①和②。 3、根据石墨形态，工业生产中使用的铸铁可分为①、②、③和④。 4、金属塑性变形的基本方式是①和②。 5、常见毛坯种类有①、②、③、和④。其中对于形状较复杂的毛坯一 般采 用⑤。 6、确定刀具标注角度参考系的三个主要基准平面(坐标平面)是指①、②、和③。 7、在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为①。 8、珠光体是①和②组成的机械混合物。 9、常用的平面加工方法有①、②、③、④等。 10、根据焊接接头的各部位出现的组织和性能变化，整个焊接接头由①、②、③构成。 11、对灰铸铁进行①处理，对低碳钢进行②处理，对高碳钢进行③处理，均可改善其切削 加工性（可加工性）。 二、单选题（每小题1分，共10分） 1、某砂型铸件，常产生浇不足、冷隔等缺陷。为防止这些缺陷的产生，可采取的措施有:（） A. 适当提高浇注温度； B.改变化学成分； C.提高直浇口高度； D.A、B与C； E. A与B； F. A与C 2、可锻铸铁中的团絮状石墨由下述方式获得。( ) A.由白口铸铁经高温退火从渗碳体分解而得到 B.直接从液体中结晶而得 C.由灰口铸铁经锻造而得 D.上述说法都不对 3、铸铁熔点比钢 ( )流动性比钢 ( ) 收缩率比钢 ( ) 故铸铁铸造性能好。 A.高、好、小 B.低、好、小 C.高、坏大 D.低、坏、大 4、在机械加工中直接改变工件的形状、尺寸和表面质量，使之成为所需零件的过程称为：（） A.生产过程 B. 工艺过程 C. 工艺规程 D. 机械加工工艺过程 5、零件在加工过程中使用的基准叫做：（） A. 设计基准 B. 装配基准 C. 定位基准 D. 测量基准 6、用下列方法生产的钢齿轮中，使用寿命最长，强度最好的为：（） A.精密铸造齿轮； B.利用厚板切削的齿轮； C.利用圆钢直接加工的齿轮； D.利用圆钢经镦粗加工的齿 轮。 7、对于重要结构，承受冲击载荷或在低温度下工作的结构，焊接时应选用碱性焊条，原因是:（） A.焊缝金属含氢量低； B.焊缝金属韧性高； C.焊缝金属抗裂性好； D.A、B和C。 8、在焊接性估算中，（）钢材焊接性比较好。 A.碳含量高，合金元素含量低； B.碳含量中，合金元素含量中； C.碳含量低，合金元素含量高； D.碳含 量低，合金元素含量低。 9、大批量生产外径为50mm,内径为25mm、厚为2mm的垫圈。为保证孔与外圆的同轴度应选用。（） A. 简单冲模 B.连续冲模 C.复合冲模 D. 级进模 10、淬火一般安排在：( ) A.毛坯制造之后； B.粗加工之后， C.磨削之前， D.磨削之后。 三、多选题(每小题2分，共10分) 1、在焊接工艺方面，在结构设计合理的前提下，可采取如下工艺措施达到防止和减小变形的目的。（）
金属加工与实训学后测评答案 第 1 章金属材料及热处理基础 学后测评 一、判断题 1. 弹性变形会随载荷的去除而消失。（√） 2. 高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。（×） 3. 碳素工具钢的碳含量一般大于0.7％。（√） 4. 合金工具钢可以用于制造量具、刃具、耐冲击工具、模具等。（√） 5. 球化退火主要用于过共析钢和共析钢制造的刃具、风动工具、量具和滚动轴承件等。（√） 二、填空题 1. 金属材料的性能包括__使用___性能和工艺性能。 2. 金属材料的使用性能包括化学性能、物理性能和力学性能。 3. 金属材料的强度指标有屈服强度、抗拉强度等。 4. 金属材料塑性大小的主要指标是断后伸长率、断面收缩率。 5. 常用的硬度表示方法是布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。 6. 夏比摆锤冲击试样分U 形缺口和V 形缺口两种。 7. 非合金钢按照碳含量可分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢三种。 8. 40 钢按其主要质量等级分类属于中碳钢，按其用途分类属于优质碳素结构钢。 9. 60Si2Mn 的含义是含碳量为万分之六十，Si的含量为2%，Mn平均含量小于1.5%的合金弹簧钢。 10. 铸铁包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁等。 11. 铜合金按其化学成分可分为白铜、黄铜和青铜。 12. 热处理的工艺流程一般由预备热处理和最终热处理两个阶段组成。 13. 常用的淬火方法有单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火四种 14. 根据淬火工件在回火时的加热温度可将回火分为高温回火、中温回火和低温
金属挤压与拉拔工艺学复习题 一、名词解释 1脱皮挤压：在挤压过程中，把锭坯表层金属被挤压垫片切离而滞留在挤压筒内的挤压方法，称为脱皮挤压。 2正向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向相同的挤压方法，也称直接挤压。 3反向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向相反的挤压方法，也称间接挤压。 4侧向挤压：挤压时金属制品的流出方向与挤压杆的运动方向成直角的挤压方法，又称横向挤压。 5层状组织：所谓层状组织，也称片状组织，其特征是制品在折断后，呈现出与木质相似的断口，分层的断口表面凹凸不平，并带有布状裂纹，分层的方向与挤压制品轴向平行，是挤压制品的一种组织缺陷。 6挤压效应：挤压制品与其他加工制品（如轧制、拉伸和锻造等）经相同的热处理后前者的强度比后者高，而塑性比后者低。这一效应是挤压制品所特有的特征，故称挤压效应。 7挤压比：挤压比等于挤压筒的横截面积与制品的横截面积之比。 8挤压力：挤压力就是挤压杆通过垫片作用在被挤压锭坯上使金属从模孔流出来的压力。 9挤压应力：挤压力除以垫片的断面积，又称单位挤压力。 10拉拔：对金属坯料施以拉力，使之通过模孔以获得与模孔截面尺寸，形状相同的制品的塑性加工方法称之为拉拔。 11拉拔力：为实现拉拔过程，作用在模出口加工材料上的外力称为拉拔力。 12死区：挤压筒内存在的前端难变形区，即挤压筒和模子端面交界的角落处。 13模角：模角是指模的轴线与其工作端面间所构成的夹角。 14空拉：拉拔时管坯内部不放芯头即无芯头拉拔。通过模孔后管材外径减小，管壁发生变化（变厚、变薄、不变）的管材拉拔工艺。 15比周长：是指把型材假想分成几部分后，每部分面积上的外周长与该面积的比值。 16残余应力：外力撤销后，材料内部存在的平衡应力。 17延伸系数：0 110L L F F ==λ10F F 、分别为坯料和制品的面积；10L L 、分别为坯料和制品的长度。 18加工率（断面收缩率）：0 10F F F -=ε10F F 、分别为坯料和制品的面积。延伸系数与加工率的关系：λε1 1-=。 二、简答题 1如何实现脱皮挤压？ 当挤压垫片比挤压筒的内径小2～4mm ，在挤压过程中即可实现脱皮。 2挤压速度与挤压流出速度有什么区别和联系？ 区别：挤压速度是指挤压机主柱塞运动速度，也就是挤压杆与垫片前进的速度，挤压流出速度是指金属流出模孔的速度。联系：挤压速度与挤压流出速度的关系是挤流V V λ=，由此可