挤压拉拔作业

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，需要解决高压密封应用：粉体材料挤压热静液挤压同时具有热等静压和挤压成形两种功能，尤其适合于粉体材料的直接挤压成形。

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？1、正、反向挤压时地主要特征是什么？正向挤压：特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动,二者之间有很大地滑动摩擦.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；加速工模具地磨损.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？死区地产生原因是什么？死区概念：在基本挤压阶段,位于挤压筒与模子端面交界处地金属,基本上不发生塑性变形,故称为死区.死区产生原因：a、强烈地三向压应力状态,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、挤压缩尾地形式及产生原因,减少挤压缩尾地措施.三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾（1）中心缩尾：终了挤压阶段后期,筒内剩余地锭坯高度较小,整个挤压筒内地剩余金属处于紊流状态,且随着锭坯高度地不断减小,金属径向流动速度不断增加,以用来补充锭坯中心部位金属地短缺,于是锭坯后端表面地氧化物、油污等易集聚到锭坯地中心部位,进入制品内部；而且随着挤压地进一步进行,径向流动地金属无法满足中心部位地短缺,于是在制品中心部位出现了漏斗状地空缺,即中心缩尾.（2）环形缩尾：挤压过程中,锭坯表面层带有氧化物、偏析物、各种表面缺陷及污物地金属,由于受到挤压筒壁地摩擦作用,其流动滞后于皮下金属,被随后到来地挤压垫向前推进而堆积在挤压垫与挤压筒地角落部位.随着挤压过程进行,堆积在这个角落部位中带有各种缺陷和污物地金属会越来越多.到了挤压过程末期,当中间部位金属供应不足,边部金属开始发生径向流动时,这部分金属将沿着挤压垫前端地后端难变形区地边界流入制品中,形成环形状地缩尾.（3）皮下缩尾：终了挤压阶段,当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时,表面层带有氧化物、偏析物、各种表面缺陷及污物地金属,会沿着断裂面流出,与此同时,由于挤压筒内剩余锭坯地长度很小,死区金属也逐渐流出模孔包覆在制品地表面上,形成皮下缩尾或外成层.如果死区金属流出较少,不能完全将这些带有各种缺陷和污物地金属包覆住,则形成起皮.减少挤压缩尾地措施（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）保持挤压垫工作面地清洁,减少锭坯尾部径向流动地可能性.4、挤压机地分类？什么是单动式挤压机、复动式挤压机？各自地主要用途是什么？按传动类型:分液压和机械传动两大类按总体结构形式:分为卧式和立式挤压机两大类按其用途和结构:分为型棒挤压机和管棒挤压机,或者称为单动式挤压机和复动式挤压机单动式挤压机：无独立穿孔系统.适合用实心锭挤压型材、棒材,用组合模挤压空心型材.使用随动针和空心锭也可以挤压无缝管材.双动式挤压机：具有独立穿孔系统.适合于用空心锭或实心锭挤压无缝管材.采用实心锭也可以挤压型、棒材.5、挤压机地主要工具有哪些,各自地主要作用是什么？1) 主要挤压工具:▪挤压模—用于生产所需要地形状、尺寸地制品.▪穿孔针（芯棒）—对实心锭进行穿孔或用空心锭生产管材.▪挤压垫—防止高温金属与挤压杆直接接触,并防止金属倒流.▪挤压杆—用于传递主柱塞压力.▪挤压筒—用于容纳高温锭坯.2) 辅助工具:模垫、模支承、模座（压型嘴、模子滑架）、挡环（支承环）、针支承、针接手、导路等.6、模孔工作带地作用是什么？确定工作带长度地原则是什么？作用：稳定制品尺寸和保证制品表面质量.工作带长度地确定原则：最小长度应按照挤压时能保证制品断面尺寸地稳定性和工作带地耐磨性来确定,一般最短1.5~3mm.最大长度应按照挤压时金属与工作带地最大有效接触长度来确定.铝合金一般最长不超过15~20mm.7、挤压过程中,影响金属流动地因素有哪些？（1）接触摩擦及润滑地影响：1）摩擦越大,不均匀流动越大；2）润滑可减少摩擦,减少金属流动不均,并可以防止工具粘金属.（2）锭坯与工具温度地影响：1）锭坯本身温度：温度高,强度低,流动不均.2）锭坯断面上地温度分布：加热地不均匀性;工具地冷却作用；导热性地影响.（3）相变地影响：温度改变能使某些合金产生相变,金属处于不同地相组织会产生不同地流动情况.（4）摩擦条件变化：a、温度不同,摩擦系数不同；产生不同地氧化表面,其摩擦系数也不同.b、温度不同,可能产生不同相态组织.c、在高温、高压下极容易发生金属与工具地粘结.（5）锭坯与工具地温度差：锭坯与工具地温差越大,变形地不均匀性越大.(6)金属性质地影响变形抗力高地金属比抗力低地流动均匀；合金比纯金属流动均匀.(7)工具形状地影响1）模角：模角大,死区大,金属流动不均匀,挤压力大,制品表面质量较好.2）形状相似性：挤压筒与制品形状相似,金属流动均匀.（8）变形程度地影响变形程度大,不均匀流动增加,但当变形程度增加到一定程度时,由于变形从表面深入到内部,反而会使不均匀流动减小.8、在挤压过程中,影响挤压力地主要因素有哪些？（1）金属地变形抗力挤压力大小与金属地变形抗力成正比.（2）锭坯状态锭坯组织性能均匀,挤压力较小.（3）锭坯地规格及长度锭坯地规格对挤压力地影响是通过摩擦力产生作用地.锭坯地直径越粗,挤压力就越大；穿孔针直径越粗,挤压力也越大；锭坯越长,挤压力也越大.（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）变形温度随着变形温度地升高,金属地变形抗力下降,挤压力降低.（6）变形速度如果无温度、外摩擦条件地变化,挤压力与挤压速度之间成线性关系.（7）外摩擦条件地影响（8）模角随着模角增大,金属进入变形区压缩锥所产生地附加弯曲变形增大,所需要消耗地金属变形功增大；但模角增大又会使变形区压缩锥缩短,降低了挤压模锥面上地摩擦阻力,二者叠加地结果必然会出现一挤压力最小值.这时地模角称为最佳模角.（9）挤压方式地影响反向挤压比同等条件下正向挤压在突破阶段所需要地挤压力低30% ～40%.9、型材模设计时,减少金属流动不均匀地主要措施有哪些？（1）合理布置模孔（2）确定合理地工作带长度（3）设计阻碍角或促流角（4）采用平衡模孔（5）设计附加筋条（6）设计导流模或导流腔10、对于以下几种情况,可酌情对模孔工作带长度进行必要地增减：a、交接圆边有凹弧R(R>1.5mm)者,工作带可增加1mm.b、螺孔处工作带可增加1mm.c、交接圆边有凸弧R(R>1.5mm)者,工作带可减短1mm.d、壁厚相同地各端部可减短1mm11、挤压制品组织不均匀地特点是什么？产生地主要原因是什么？▪表现特征横向上：外层晶粒细小,中心层粗大.纵向上：前端晶粒粗大,尾端细小,在最前端仍保留有铸态组织轮廓.▪产生原因A 变形不均匀（1）在横断面上,变形程度是由中心向边部逐渐增加地.从而导致了外层金属地晶粒破碎程度比中心层剧烈.（2）在纵向上,变形程度是由头部向尾部逐渐增加地.使得尾端晶粒比前端细小.B 挤压温度和速度地变化主要是针对锭温与筒温相差比较大地金属而言地.例如,对挤压速度慢地锡磷青铜,开始挤压时,金属在高温下变形,出模孔后地组织为再结晶组织；而后段挤压时,由于受工具地冷却作用,变形温度较低,金属出模孔后再结晶不完全；且挤压后期金属流速加快,更不利于再结晶.故尾部晶粒细小.C 相变地影响主要是对于温度变化可能会产生相变地合金而言地.12、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？▪粗晶环地形成机制如前所述,挤压制品外层金属、尾部金属地晶粒破碎和晶格歪扭程度分别比内部和前端严重.晶粒破碎严重部分地金属,处于能量较高地热力学不稳定状态,降低了该部位地再结晶温度.在随后地热处理过程中易较早发生再结晶,当其他部位刚开始发生或还没有发生再结晶时,该部位发生了晶粒长大.▪粗晶环对制品性能地影响(1)粗晶区地纵向强度(σb、σ0.2)比细晶区地低.（2）粗晶区地疲劳强度低；（3）淬火时易沿晶界产生应力裂纹；(4）锻造时易产生表面裂纹；（5）粗、细晶区冲击韧性值差别不大；（6）粗晶区地缺口敏感性比细晶区地小.13、挤压制品地表面裂纹产生原因：裂纹地产生是由于制品表面层地附加拉应力超过了表面金属地强度所造成.减少裂纹地主要措施：（1）适当降低挤压温度；（2）控制合适地挤压速度；（3）合理设计、加工模具,精心修模；（4）对锭坯进行均匀化退火处理；（5）采用等温挤压、锭坯梯温加热等挤压新技术、新工艺.14、拉伸系数、断面减缩率、延伸率概念.拉拔时地主要变形指标：断面减缩率：φ=（1-F1/F0）×100%延伸率：ε=（L1/L0-1）×100%拉伸系数：λ=L1/L0=F0/F115、试解释圆棒材拉拔时变形区内地应力分布规律.（1）应力沿轴向分布σl 入＜σl 出∣σr入∣＞∣σr出∣∣σθ入∣＞∣σθ 出∣原因：稳定拉拔过程中,变形区内任一横断面向模孔出口方向移动时,面积逐渐减小,而此断面与变形区入口端球面间地变形体积不断增大.为实现塑性变形,通过此断面作用在变形体地σl 必须逐渐增大.（2）应力沿径向分布∣σr 外∣＞∣σr内∣∣σθ外∣＞∣σθ 内∣σl 外＜σl 内原因：在变形区,金属地每个环形地外面层上,作用着径向应力σr 外,在内表面上作用着径向应力σr 内,由于径向应力σr总是力图减小其外表面,这就需要σr外大于σr内.距离中心层越远,表面积越大,所需要地力就越大.16、锥形拉拔模孔由哪几部分构成,各部分地主要作用？锥形模地模孔一般由四部分组成：润滑带、压缩带、定径带、出口带.各部分地主要作用：（1）润滑带作用：在拉拔时便于润滑剂带入模孔,保证制品得到充分润滑,减少摩擦；并带走产生地部分热量；防止划伤坯料.（2）压缩带作用：金属产生塑性变形,获得所需要地形状、尺寸.（3）定径带作用：使制品进一步获得稳定、精确地尺寸与形状；防止模孔磨损而很快超差,延长其使用寿命.（4）出口带作用：防止制品出模孔时被划伤；防止定径带出口端因受力而引起剥落.17、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.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—残余应力（1）轴向残余应力—外层拉、中心层压在拉拔过程中,由于金属流动不均,棒材外层产生附加拉应力,中心层则出现与之平衡地附加压应力.拉拔结束后,由于弹性后效作用,制品长度缩短,而外层较中心层缩短得较大.但是,物体地整体性防碍了这种自由变形,其结果在外层产生残余拉应力,中心层则出现残余压应力.（2）径向残余应力—外表面为0外,整个断面上受压,中心最大在径向上,由于弹性后效地作用,棒材断面上所有地同心环形薄层,都欲增大其直径.在外表面这种弹性恢复不受限制,但由外向内所有环形薄层地弹性恢复均会受到其外层地阻碍,从而产生一残余压应力.中心层恢复地阻力最大.（3）周向残余应力—外层拉、中心层压由于棒材中心部分在轴向和径向上受到残余压应力作用,故此部分金属在周向上有涨大变形地趋势.但是,外层金属阻碍其自由涨大,从而在中心层产生周向残余压应力,外层则产生与之平衡地周向残余拉应力.18、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？（1）相对壁厚地影响对于外径D相同地管坯,增加壁厚S将使金属向中心流动地阻力增大,从而使管壁增厚量减小.对于壁厚相同地管坯,增加外径,减小了“曲拱”效应,使金属向中心流动地阻力减小,使管坯空拉后壁厚增加地趋势加强.（2）减径量地影响减径量越大,壁厚地变化也越大.在总减径量不变地情况下,多道次空拉地增壁量大于单道次地增壁量；多道次空拉地减壁量小于单道次地减壁量.（3）模角α地影响随着模角增大,拉拔应力发生变化,并且存在着一最小值,其相应地模角称为最佳模角.如果模角变化使拉拔应力σ l增大,就会导致增壁过程中地增壁趋势减小；减壁过程中地减壁趋势增大.（4）定径带长度h、摩擦系数f、拉拔速度v地影响增大h、f、v,都会使拉拔应力σl增大,导致增壁时地增壁趋势减小；减壁时地减壁趋势增大.（5）合金及状态地影响合金及状态影响到变形抗力σs 、摩擦系数f 、加工硬化速率等.通常, σs 大, σl 大.相同合金,硬度越高,增壁地趋势越弱.（6）拉拔方式地影响采用倍模（或称双模）拉拔,会使管壁增加时地增壁趋势减小,管壁减薄时地减壁趋势增大.相当于增加一个反拉力.19、空拉为什么能够纠正管材地偏心？对于存在偏心地管坯,经过几道次空拉,可使其偏心得到一定程度地纠正.主要原因：偏心管坯空拉时,假定在同一圆周上径向压应力σr 均匀分布,则在不同壁厚处产生地周向压应力σθ不同,厚壁处地σθ小于薄壁处地σθ ；薄壁处要先发生塑性变形,即周向压缩,径向延伸,使壁增厚,轴向延伸；而厚壁处还处于弹性变形状态；则在薄壁处,将有轴向附加压应力地作用,厚壁处受附加拉应力作用；促使厚壁处进入塑性变形状态,增大轴向延伸,显然在薄壁处减少了轴向延伸,增加了径向延伸,即增加了壁厚；σθ值越大,壁厚增加越多.薄壁处在σθ作用下逐渐增厚,使整个断面上地壁厚趋于均匀一致.20、滑动式多模连续拉拔过程建立地基本条件、必要条件和充分条件各是什么？ 运动速度v n 与绞盘地圆周线速度u n : u n > v n建立拉拔过程地基本条件,即： u n > v n ,或 R >0 .当第n 道次以后地总延伸系数大于收线盘与第n 个绞盘圆周线速度之比,才能保证成品模磨损后不等式u n > v n 仍然成立.这就是带滑动多模连续拉拔配模地必要条件.任一道次地延伸系数应大于相邻两个绞盘地速比.这就是带滑动多模连续拉拔配模地充分条件.计算题：（1）确定模孔数目：10F F n λ=（2）计算填充系数：Pc F F 0=λ（3）计算挤压比：10nF F =λ （4）计算挤压制品地长度：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=c y h L l λλ0,每根制品地长度n l l ch =（1）计算拉伸系数10F F =λ（2）计算拉出管材地长度()λ夹l l l -= （3）该断面尺寸管坯地合理长度偏夹切l l l nl l +++=λ。

挤压定义；对放在容器(挤压筒)中的金属，一端施加压力使锭坯金属通过模孔流出成型的一种加工方式称为挤压正向挤压；金属流动的方向与挤压杆运动的方向一致特征;锭坯与挤压筒内壁间存在相对滑动故外摩擦大压余定义；为了防止挤压后期锭坯表面脏物进入金属内部而将坯料的一小部分留在挤压筒内，这部分金属被称为压余实心材反向挤压特点；比正向挤压的挤压力60%~70%金属流动集中在模口附近所以变形较均匀压余少生产效率空心材反向挤压特点；废料成品率高管长度受限管材易偏心挤压特点；1比轧制具有更为强烈的三向压应力状态金属可发挥其最大塑性2变形能力大挤压比筒的断面积/制品断面积一般50以上挤压比达1000以上3生产具有较大的灵活性在台设备上可生产多种4产品尺寸精确表面质量好5易实现自动化封闭化生产缺点:1金属固定废料损失大2加工速度低3制品的组织行性能在横纵向差别大4工具损耗大模筒损耗大金属流动:按金属流动特征和挤压变化规律分三阶段1填充挤压阶段2基本挤压阶段3终了挤压阶段利用坐标网格法说明金属流动由图可知挤压后网格线发生变形弯曲说明金属流动不均即存在不均匀变形1横向线；①挤压不过的横向凸向挤压方向因为筒壁模后摩擦阻力使边部的金属流动滞后于中心层②凸向模后横向线越靠近模口弯曲越大在模口处达到最大说明中心层金属与外层金属存在流速差在模口处达到最大2纵向线；纵向在进出变形区时发生了方向相反的两次弯曲其弯曲角有外到内逐渐变小说明在纵向的变形不均匀挤压变形区；分别连接纵向线的两次折点形成两曲面由他们组成的区域称为变形区3挤压后的坐标网格也存在畸变中间的方格变成矩形边部的方格变成近似的平行四边形说明外层金属除受到周边压缩轴向延伸外还存在附家剪切变形由内到外逐渐增大由前到后逐渐增加4存在两个难变形区和一个细颈区①位于挤压筒和模交界角落处的前端难变形区②位于垫片处的后端难变形区③纵向线子在进入变形区前距垫片不远处发生明显向内弯曲形成细颈死区；1死区的位置:即位于挤压筒和端模交界角落处的前端难变形区2形成原因:铸锭前端受到模端面摩擦阻力作用阻碍这部分金属流动又因挤压筒与模的共同冷却作用使该区金属塑性降低强度升高不易流动因而形成前端难变形区即死区3死区作用；对提高制品表面质量有利因为死区的顶部能阻碍铸坯表面的杂质及缺陷进入变形区流入制品表面对于挤压状态交货不用进行加工的制品一般采取平模挤压 4死区的影响因素；1模角；模的轴线与工作端面的夹角0~90 α↑死区↑2摩擦状态f↑死区↑3挤压比↑死区↑4挤压温度 t↑f↑温差↑死区金属强度高不易流动死区↑5挤压速度 v v挤↑v流↑冲刷↑死区↓减少缩尾的措施1选择适当的工艺条件改善金属流动不均减少坯料尾部径向流动2进行不完全挤压在可能出现缩尾是停止挤压压余；为坯料直径的10~30% 3脱皮挤压垫片直径小于筒内径1~4mm 4机加工锭坯表面影响金属流动的因素；1接触摩擦与润滑的影响2金属强度3工具与锭坯温度 4工具结构与形状的影响5变形程度与挤压速度的影响挤压力；挤压杆通过垫片作用到锭坯上使之从模孔流出的压力挤压力的影响因素；1挤压温度与变形抗力2变形程度，挤压力与变形程度成正比3挤压速度 4摩擦f↑p挤↑ 5模角（α↑流动不均↑金属所需变形功↑p挤↑反之）组织的不均匀；一般横向上中心晶粒粗大外层的细小纵向上前端的粗大后端的细小从前到后内外层晶粒大小差异逐渐变小成因；1主要是由于不均匀变形引起的2挤压温度和挤压速度的影响3相变引起的组织不均匀性挤制品的层状组织；挤制品折断后呈现出与木质相似的断口分层的断口凹凸不平并带有裂纹各层分界面平行于轴线这种结构的组织称层状组织也叫片状组织成因；铸锭中存在大量的微小气孔缩孔或在晶界上分布未能溶解的第二相质点或杂质挤压时被拉细拉长从而出现了层状组织部位；出现在制品的前端由于挤压后期变形程度大紊流加剧从而破坏了杂质薄膜的完整性是层状组织不明显措施；减少铸锭的柱状区扩大等轴区同时使晶间杂质减少或分散挤制品的粗晶组织；许多成分复杂的合金挤制品在热处理后常在制品的尾部靠外层出现粗大的晶粒组织又称粗晶环粗晶环的分布规律；1单模孔挤压棒材均匀分布在尾部周边上2多模孔挤压棒材靠近筒壁局部周边上3型材或异性棒材分布极不均在型材的角部后转角区影响粗晶环的因素；1合金元素2铸锭均匀化3挤压温度4挤压筒温度5淬火时加热温度6应力状态挤制品的性能；1挤制品性能的不均匀性①对于未经热处理的实心棒材硬合金内层和前端的强度低而外层和后端的高强度延伸率的变化是内层前端高外层后端低软合金内层前端的强度高延伸率低外层和后端强度低延伸率高②不同变形程度时的机械性能的不均匀性③制品在横向纵向的性能差异④某些制品的粗晶环会使性能降低⑤纯金属制品无论是在横向还是纵向上性能差异很小挤压效应；某些工业用铝合金经同一热处理即淬火时效后与其他加工制品相比发现制品在纵向上的抗拉强度高而延伸率低这种现象称为挤压效应周期裂纹；某些合金挤压时表面常产生一些裂纹这些裂纹大多外形大小相同距离相等呈周期分布称为周期裂纹原因；随着金属流向出口轴向主压应力下降但轴向附加应力增加而在金属内部的附加应力与轴向主应力叠加后工作拉压力增加能量逐渐积累当工作拉应力达到金属在该温度条件的抗拉强度是则产生裂纹应力消失能量释放新一轮的积累重新开始消除措施；1制定合理的温度速度规程∵σ工作拉＞σb而σb与t有关裂纹产生临界温度t与v挤有关2增大变形区内的轴向主应力σ1 σ1↑叠加后的v工作拉↓3润滑筒模或采用锥模以减少不均匀变形4采用挤压新技术模的结构(单模孔锥模)1模角；模的轴线与模端面夹角α2工作带hg 作用；稳定制品尺寸保证制品的表面质量3工作带直径dg 4出口带直径dch 5入口圆角半径r6模外圆直径D与厚度H 拉拔；在外力作用下迫使金属通过模孔以获得相应的形状尺寸的塑性加工方法称为拉拔拉拔的分类；1实心材拉拔（棒线型）①普通模拉拔；用带有与制品的断面形状尺寸相同的模孔的拉模进行拉拔②辊模拉拔；坯料从两个或者4个自由旋转的辊的间隙中拉出可增加到次压下率减少能耗工具磨损2空心材拉拔①空拉拉拔时管坯内不放芯头通过模孔后外径减小壁厚有变化特点；经过多道次空拉的管材内部表面粗糙严重时产生裂纹应用；小直径的管材异型管盘管的成型拉拔及减径量很小的减径或整形拉拔②长芯杆拉拔；将管坯自由的套在表面抛光的芯棒上使芯棒与管坯一起被拉过模孔实现减径减壁特点；到此加工率大适用于薄壁管及塑性较差的钨钼管脱杆麻烦③固定短芯头拉拔；将带有短芯头的芯杆固定管坯通过模孔实现减径减壁特点；管的内表面质量好应用广泛不能生产细管长管④流动芯头拉拔芯头靠自身的特殊形状和拉拔时建立的力平衡斯使其稳定与模孔中特点；适用于长管盘管生产拉拔难度大工艺和技术要求高⑤顶管法；又称艾尔哈特法将芯棒套入带底的管坯使管坯同芯杆一同由模孔中顶出特点；适用于大直径的管材生产⑥扩径拉拔；拉拔后直径增加壁厚和长度↓特点；适合受设备能力限制而不能生产大直径管材是采用拉拔法的优缺点；1拉拔制品的尺寸精确表面光洁2生产工具与设备简单维护方便可在一台设备上生产多种品种与规格的制品3拉拔道次变形量和两次退火间的总变形量受拉拔应力限制4适合连续生产断面非常小的长制品金属的流动采用坐标网格法；将棒材剖开画方格格内画内切圆分析1纵向网格的变化①轴线上的正方格变成近似矩形内切圆变成椭圆说明变形时轴向延伸周边压缩②周边层的正方格变成平行四边形内切圆变成斜椭圆它的长轴线与拉拔轴线交角由入口端到出口端↓说明周边上的方格除受到轴向拉伸轴向径向压缩外还产生剪切变形这是由于金属在变形区内受到正压力与摩擦力的作用在其合力方向产生剪切变形2横向网格变化①横向线进入变形区开始变成凸向拉拔方向的弧形线表明平的横断面变成凸向拉拔方向的球形面而且弧形的曲率润滑↓莫参数有入口到出口↑到出口后不再变化说明周边层的金属流动小于中心层随模角↑摩擦系数↑这种不均匀流动更明显②同一横断面上椭圆长轴线与拉拔轴线的交角由内到外↓说明同一断面上的剪切变形不同周边大于中心综上所述实心板材拉拔时周边层的变形大于中心层因为除了周边压缩轴向延伸还存在弯曲变形和剪切变形减径空拉；一般管壁厚已接近成品管而外径却大于成品管而采用的一种拉拔方式整径空位；在最后一道次为了控制成品管的外径尺寸公差而采用的减径量0.5~1mm以内定性空拉；用于异型管拉拔一般先将管坯拉拔到成品管的壁厚和一定外径然后在用异型模铜鼓几道空拉使管子获得所需的形状空拉时应力分布;两压一拉的应力，两压一伸后一压两伸的变形空拉时变形区及变形特点；变形区三阶段：与棒材相似、ⅠⅢ为弹性、Ⅱ为塑性变形区。

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。