挤压拉拔

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。

挤压拉拔主要工艺流程挤压拉拔主要工艺流程挤压拉拔是一种常见的金属材料加工工艺，它是将金属坯料放入挤压拉拔机中，在受到一定压力的作用下，快速成型成所需要的形状。

挤压拉拔工艺涉及多个环节，包括前处理、挤压、拉拔、后处理和检验。

以下是挤压拉拔主要工艺流程以及每一环节的详细描述。

一、前处理前处理是挤压拉拔工艺的重要环节，主要包括材料选择、坯料切割、清洗和加热等步骤。

1. 材料选择材料的选择是前处理的第一步。

通常情况下，挤压拉拔工艺适用于各种金属，如铝、铜、钢铁等。

在选择材料时，需要考虑其化学成分、机械性能和加工性能等因素。

2. 坯料切割坯料切割是前处理的第二步。

通常情况下，坯料是根据所需尺寸和形状来切割的。

切割方式通常有锯切、剪切和研磨等，具体选择哪种方式取决于所需形状和尺寸以及材料的硬度和脆性等因素。

3. 清洗清洗是前处理的第三步。

在挤压拉拔过程中，金属材料表面容易粘附污物和灰尘等杂质，因此在加工前需要将其清洗干净。

清洗方式通常有机械清洗、化学清洗和水洗等，具体取决于材料种类和杂质的类型和数量等因素。

4. 加热加热是前处理的最后一步。

在挤压拉拔过程中，材料需要加热到一定温度以增加其塑性和可加工性。

加热方式通常有电加热、火炉加热和感应加热等，具体选用哪种方式取决于材料种类、形状和尺寸等因素。

二、挤压挤压是挤压拉拔工艺中最常用的加工方式之一，它是通过将加热后的坯料放入挤压机中，在受到一定压力的作用下，将坯料挤出成所需截面形状和尺寸。

挤压通常分为两种类型：直接挤压和间接挤压。

1. 直接挤压直接挤压是最简单和常见的挤压方式，它用于制备截面尺寸相对简单的轴类零件，如铝合金钢管等。

直接挤压的主要优点是生产效率高且成本较低。

2. 间接挤压间接挤压通常用于制备截面复杂、形状非轴对称的零件，如汽车零部件等。

在间接挤压中，坯料被置于模具中，并通过一定的力量将其挤出，形状和尺寸是由模具的形状决定的。

间接挤压生产效率较低，但是可以制备较为复杂的形状。

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。

挤压拉拔知识点挤压拉拔，是一种常用于金属加工的工艺方法，通过施加压力，将金属材料从一种形状转变为另一种形状。

该工艺在各个行业中广泛应用，特别是在汽车、航空航天和建筑等领域。

本文将介绍挤压拉拔的基本原理、设备和应用。

一、基本原理挤压拉拔是一种塑性变形工艺，主要通过施加轴向力和凸模的作用，使金属材料在约束条件下发生塑性变形，从而改变其截面形状和尺寸。

在挤压拉拔过程中，材料会受到挤压力和摩擦力的作用，形成很高的局部应变，使材料产生塑性流动，最终达到所需的形状。

挤压拉拔通常使用金属材料作为原料，如铝、铜、钢等。

这些金属具有良好的塑性，能够在受力的情况下形成各种复杂的截面形状。

在挤压拉拔过程中，为了减少摩擦阻力和增加金属流动性，通常会使用润滑剂或加热材料。

二、设备介绍1. 挤压机挤压机是实施挤压拉拔工艺的主要设备。

它由压力系统、传动系统和控制系统组成。

压力系统提供所需的压力力量，传动系统将压力传递给凸模，控制系统控制整个挤压拉拔过程的运行。

2. 凸模凸模是挤压拉拔过程中的重要工具，它通过施加压力形成金属材料的塑性变形。

凸模通常由高硬度的材料制成，如合金钢或硬质合金，以保证其耐磨性和耐用性。

3. 夹具夹具用于固定金属材料，并确保其在挤压拉拔过程中的稳定性。

夹具的设计和制造需要考虑金属材料的形状、尺寸和质量要求。

三、应用领域1. 汽车行业挤压拉拔工艺在汽车制造中起着至关重要的作用。

它用于生产汽车车身、车门、车架等零部件。

由于挤压拉拔工艺具有高效、节能和灵活的特点，它能够满足汽车工业对于质量和生产效率的要求。

2. 航空航天行业航空航天领域对于零部件的重量和强度要求非常高，挤压拉拔工艺能够满足这些要求。

它在航空航天行业中广泛应用于飞机外壳、引擎零部件和航天器结构等领域。

3. 建筑行业挤压拉拔工艺也在建筑行业中得到广泛应用。

它可用于生产建筑结构材料，如铝合金门窗、铝合金幕墙等。

挤压拉拔工艺能够有效提高建筑材料的强度和耐久性，同时具有良好的装饰效果。

挤压与拉拔技术概述1.挤压技术概述挤压是指将金属坯料通过模具的压力作用，在一定的温度条件下挤出所需的形状。

它分为直接挤压和间接挤压两种形式。

直接挤压是指将金属材料直接置于模具中，通过模具施加压力，使材料发生塑性变形，进而形成所需的产品。

这种形式适用于各种断面形状的金属产品的生产。

间接挤压是指将金属材料放置在模具中，通过活塞或锻件将金属坯料挤压。

这种形式常用于生产较小的棒材或管材。

挤压技术有以下特点：1）高效率：挤压过程中材料的流动路径短，变形比较均匀，能够提高加工效率。

2）能耗低：挤压过程不需要切削副产生切屑，能耗低。

3）材料利用率高：挤压过程中金属材料没有损失，材料利用率高。

拉拔是指将金属坯料通过模具的拉力和压力，在一定的温度条件下拉伸变形，从而获得所需产品。

拉拔主要用于生产细长的棒材和线材。

拉拔技术有以下特点：1）拉伸比例大：拉拔过程中金属材料会发生明显的拉伸变形，能够获得较高的长度伸长率。

2）断面积减小：拉拔过程中金属材料的断面积减小，可以得到更细的棒材和线材。

3）机械性能提高：拉伸过程使金属材料得到较好的物理和力学性能，如强度、硬度等提高。

1）航空航天领域：挤压和拉拔技术能够生产出复杂的轴向零件和连接件，如涡轮叶片、发动机壳体等。

2）汽车制造：挤压和拉拔技术用于生产汽车零部件，如车身结构件、车门等。

3）电子电器领域：挤压和拉拔技术可生产电子元件的外壳、导线等。

4）建筑行业：挤压和拉拔技术可生产铝合金门窗、铝合金型材等。

总结起来，挤压和拉拔技术是一种高效、节能的金属塑性加工方法，在工业生产中应用广泛。

通过挤压和拉拔技术可以生产出形状复杂、尺寸精准的金属制品，满足各行各业的需求。

随着科技的发展和技术的提高，挤压和拉拔技术将会得到更广泛的应用和发展。

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。

一、名词解释1．连续挤压：采用连续挤压机，在压力和摩擦力的作用下，使金属坯料连续不断地送入挤压模，获得无限长制品的挤压方法2．挤压比：挤压筒断面积与制品断面积之比3．比周长：是指把型材假想分为几部分后，每部分面积上的外周长与该面积的比值4. 粗晶环：某些金属与合金的挤压制品(棒材、型材)，或者合金经淬火处理后，常在制品尾部靠外层出现粗大晶粒组织，通常称之为“粗晶环”5. 空拉：拉拔时管材内表面没有芯头限制，通过模孔后外径减缩，管壁厚度变化根据管坯的尺寸比例条件有增有减6. 拉拔配模：根据成品的要求和坯料尺寸来确定拉拔道次所需要的模孔形状、尺寸的工作7．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8. 层状组织：在铸锭组织中存在大量的微小气孔、缩孔或是在晶界上分布着未被溶解的第二相或者杂质等，在挤压时都被拉长，从而呈现层状组织。

（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）9. 辊模拉拔：坯料从自由旋转的2个或4个辊间隙中拉出来称为辊模拉拔。

可以增加道次压缩率，减少动力消耗，延长工具寿命10. 拉拔延伸系数：拉拔前的断面积与拉拔后的断面积的比值11.挤压速度：挤压机主柱塞运动速度，即挤压杆与垫片前进的速度12.挤压缩尾：是在挤压过程中铸锭表面的氧化物、油污脏物及其他表面缺陷进入制品内部或出现在制品的表皮层，而形成漏斗状、环状、半环状的气孔或疏松状态的缺陷13. 短芯头拉拔：把确定管材内径的短芯头固定在芯杆上，芯杆的另一端固定在拉拔机的后座上，把它插入管坯进行拉拔14．静液挤压：金属坯料不直接与挤压筒内表面产生接触，二者之间介以高压介质，施加于挤压轴上的挤压力通过高压介质传递到坯料上而实现挤压15.断面缩减系数ψ：拉拔后断面积与拉拔前断面积的比值二、简答题1.画出普通锥形拉拔模的示意图，并说明拉拔模各部分的作用润滑区1（入口区、润滑锥）：作用：便于润滑剂进入模孔，保证制品润滑充分；减小摩擦和带走部分热量；避免入口处划伤金属。

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。

挤压拉拔的流函数上界法解析挤压拉拔（TPL）是一种有效利用工艺技术来提升半导体器件设计效果的方法。

它可以有效地改善了器件的能耗性能，同时也可以抑制器件的过热。

然而，挤压拉拔的建模与仿真一直是半导体器件设计中的一项关键技术。

目前，流函数上界（FUB）法是传统TPL建模和仿真方法中最常见的方法之一。

本文将介绍FUB法及其在TPL建模和仿真中的应用。

首先，将介绍FUB法的主要原理。

它是利用流函数和上界方程构建复杂系统的模型。

流函数可以描述系统的数字特性，这种数字特性通常限制了系统的能力。

上界方程可以计算出系统的最大响应。

FUB法可以从系统的数字特征、时域响应和周期行为几个方面同时进行建模与仿真。

其次，将介绍FUB法在TPL模型仿真中的应用。

FUB法能够模拟出挤压拉拔处理及其产生的热量，从而更好地理解热物理过程，因此有助于改进器件设计和性能。

FUB法可以根据不同的工艺参数情况实现精确的建模仿真，这可以有效地预测出半导体器件的最终测试结果。

同时，FUB法还可以用于建模各种复杂的热物理过程，例如热对流、热扩散、热辐射等，这能够有效地降低热错误及其带来的后续问题，从而改善器件的能耗性能和稳定性。

最后，本文将针对FUB法的关键技术进行深入探讨，分析其在TPL建模和仿真中的不足，并为下一步研究和应用提供参考。

考虑到TPL处理的复杂性，FUB法需要考虑更多的因素，例如器件的尺寸、工艺参数和热物理过程等，以提供有效的建模仿真解决方案。

综上所述，FUB法是TPL建模仿真的一种有效的方法，它既可以预测出器件的性能，又能够降低热错误的发生。

为了有效地利用FUB 法，需要考虑更多的因素，对复杂的热物理过程进行有效的建模仿真。

未来，我们将继续探索FUB法，为半导体器件设计提供更全面、更有效的支持。