挤压第八章 温 挤 压.pptx

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14681D7,主编,第八章温挤压,第一节温挤压概述第二节温挤压温度的选择第三节温挤压坯料的加热及模具预热第四节温挤压压力的计算第五节温挤压用润滑剂第六节温挤压模具第七节温挤压件的质量和力学性能,第一节温挤压概述,一、温挤压的特点二、温挤压工艺的应用,一、温挤压的特点,

（一）与冷挤压相比

（二）与热挤压相比,

（一）与冷挤压相比,金属塑性提高，变形抗力显著下降温挤压时可以将坯料加热到再结晶温度以下塑性好、变形抗力较低的温度区域，以降低变形力。

温挤压件的尺寸精度和表面质量接近冷挤压件温挤压的成形温度越低，其制件的尺寸精度也越高，表面粗糙度值也低，更接近于冷挤压件的质量；反之，尺寸精度和表面质量随温度上升而下降。

每道工步的变形量较冷挤压大，可减少工步数由于温挤压时金属塑性好，金属的流动性能要明显优于冷挤压，在冷挤压时要数道工步完成的成形在温挤压时可能只要一道即可完成，生产效率提高。

可连续生产，有利于降低成本冷挤压在多工步成形时，工步间需要进行软化和润滑处理。

对模具的要求高冷挤压时仅需对模具进行润滑，不考虑模具的冷却；而温挤压时不仅要对模具进行润滑，还要给予模具充分冷却。

（二）与热挤压相比,尺寸精度和表面质量远优于热挤压件由于温挤压坯料的加热温度要低于热挤压，避开了钢的剧烈氧化温度，同样在非保护气氛中温挤压坯料的氧化极微，无脱碳现象，避免了因氧化、脱碳等造成的缺陷，使挤压件的尺寸精度和表面质量大大提高。

挤压件得到强化，不需要进行挤压后热处理温挤压后可以使挤压件产生加工硬化，对于低碳钢而言可以改善切削性能，不需要进行正火调节硬度。

对模具的使用要求高热挤压时可对模具进行模内循环水冷却，也可进行外部喷射水冷却，而不影响金属的成形性能。

对坯料的加热方法要求高由于温挤压坯料加热时不得出现严重的氧化和脱碳现象，对炉温控制的准确性要求高。

二、温挤压工艺的应用,从前面的温挤压的特点可知，温挤压成形可用于在冷挤压时变形抗力高、加工硬化激烈、成形较困难，而在热挤压时尺寸精度和表面粗糙度又满足不了要求的零件的成形，如各种高强度钢、不锈钢及钛合金材料的成形等。

第二节温挤压温度的选择,选择在金属材料的塑性好、变形抗力显著下降的温度范围。

选择在金属材料发生剧烈氧化前的温度范围，以保证在非保护性气氛中加热时氧化极微、无脱碳现象。

选择在润滑剂能达到最小摩擦因数，不致因高温或低于其使用温度而失效。

选择在金属材料成形后能强化和不改变其组织结构的温度范围。

第二节温挤压温度的选择,一、温度对变形抗力的影响二、温度对金属塑性及组织的影响三、温度对金属氧化的影响四、温度对产品性能的影响五、各种金属材料温挤压成形温度范围,一、温度对变形抗力的影响,图8-1碳素钢的加工温度与压缩变形抗力的关系,一、温度对变形抗力的影响,图8-2不同变形速率下成形温度与压缩变形抗力之间的关系图,一、温度对变形抗力的影响,图8-3,不同变形速率下不锈钢成形,一、温度对变形抗力的影响,8Z4.tif,一、温度对变形抗力的影响,图8-5,H62黄铜的挤压温度,对挤压压力的影响,二、温度对金属塑性及组织的影响,图8-6,16CrMn钢在各种,二、温度对金属塑性及组织的影响,8Z7.tif,图8-8GCr15钢温挤后组织变化a）各种不同温度挤压后空冷电镜结构（8000）b）各种不同温度挤压后空冷的显微组织（500）,二、温度对金属塑性及组织的影响,三、温度对金属氧化的影响,图8-9,15钢在加热中的氧化情况,三、温度对金属氧化的影响,表8-1,几种不锈钢开始剧烈氧化的温度,四、温度对产品性能的影响,图8-10,0Cr18Ni9的晶间腐蚀和温度与时间的关系,五、各种金属材料温挤压成形温度范围,对10、15、20、35、40、45、50钢和40Cr、45Cr、30CrMnSi、12CrNi3等碳素钢和低合金结构钢在曲柄压力机上温挤压时，可选择在650800温度范围；在液压机上温挤压时，可选择在500800温度范围。

对调质合金结构钢38CrA等可选择在600800进行温挤压。

对中合金结构钢18Cr2Ni4WA可选择在67020进行温挤压。

对T8、T12、GCr15、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等工具钢和轴承钢，可选择在700800之间进行温挤压。

对马氏体不锈钢2Cr13、4Cr13以及马氏体-铁素体不锈钢1Cr13、Cr17Ni等，可在700850进行温挤压。

对奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti等，可选择在260350或800900进行温挤压。

对耐热钢及耐热合金，可在850900或280340进行挤压。

对铝及铝合金，可在250以下进行温挤压。

对一般铜及铜合金，可在350以下进行温挤压。

对铅黄铜HPb59-1可在300400或680左右进行温挤压。

对室温塑性较差的镁及镁合金，可在175390进行温挤压。

五、各种金属材料温挤压成形温度范围,12）对室温塑性较差的钛及钛合金，可在260550进行温挤压。

第三节温挤压坯料的加热及模具预热,一、坯料形状与尺寸二、温挤压坯料的加热三、模具的预热和冷却,一、坯料形状与尺寸,坯料加热后的直径Dt可按下式计算：

式中，D0为室温时的坯料直径（mm）；是线膨,胀系数

（1），常用温挤钢材的线膨胀系数见表8-2；t是坯料高于室温的温差（）。

一、坯料形状与尺寸,表8-2,温挤常用钢材的线膨胀系数,二、温挤压坯料的加热,温挤压成形方法属于少无切削加工，对挤压件的质量要求较高。

温挤压件对产品精度要求较高，因此要求温挤压坯料的加热温度差要小。

严格控制加热过程，减少氧化程度。

三、模具的预热和冷却,模具的预热温挤压用的模具在挤压之前要进行预热，原因有二：

一是由于坯料与冷模具的温度差，会使模具和坯料接触面与模中心层产生温度差，形成温度应力，当温度应力的方向与挤压变形时模具所形成的拉应力方向相同时，则加剧了模具破裂的趋势；二是坯料与冷模具的温度差会使坯料迅速降温，变形抗力增大，给挤压造成困难。

模具的冷却温挤压模具在连续生产过程中温度迅速上升，当模具的温度达到其回火软化温度时，在很高的挤压应力的作用下会发生变形，表面硬度下降，使模具迅速失效。

第四节温挤压压力的计算,一、影响温挤压压力的因素二、温挤压力的计算方法,一、影响温挤压压力的因素,图8-11,50钢预先热处理对最高凹模单位挤压力的影响最高凹模单位挤压力=,一、影响温挤压压力的因素,图8-12在各温度下正挤压的负荷行程曲线（45钢，原材料37.2mm，凹模锥角120，变形程度65）,二、温挤压力的计算方法,1.经验公式计算法,图8-13是温挤压单位挤压力计算图。

前面介绍的两种计算法所适用的钢种有限，特别是不适用于有色金,图表计算法近似计算法属和合金。

1.经验公式计算法,对于在200600反挤压时凸模单位压力可按下式计算：

式中，pp为凸模最大单位压力（MPa）；wC、wNi、wCr分别为C、Ni、Cr的质量分数（）；t是坯料加热温度（）；A是断面减缩率（）。

2.图表计算法,2.图表计算法,图8-13,温挤压单位压力计算图,3.近似计算法,正挤压时，凸模单位挤压力（即单位挤压力）为反挤压时，相对于坯料断面积的单位挤压力在反挤压时，因坯料断面积与凸模断面积不一致，所以凸模单位压力，即相对于凸模的单位挤压力为,3.近似计算法,图8-14,（适用于钢）,第五节温挤压用润滑剂,一、对温挤压润滑剂的要求二、适宜于温挤压润滑剂的基本材料三、在温挤压温度下润滑剂的选用,一、对温挤压润滑剂的要求,对摩擦表面具有最大活性和足够的粘度，不易流失，较好地粘附摩擦表面。

润滑剂应具有一定的热稳定、耐热性和绝热性，使润滑剂在温挤压温度下不失效，仍然具有良好的润滑性能，同时也能部分隔绝模具与高温坯料接触，延长模具寿命。

润滑剂的化学稳定性要高，在温挤压条件下不分解、不氧化，且无毒、无臭，对制件及模具无腐蚀作用。

在温挤压温度下能均匀地粘附在坯料表面或模具表面上，形成均匀牢固的润滑膜。

具有良好的悬浮分散和可喷涂性能，使用方便，易于实现机械化、自动化作业，劳动条件好，成形后易于清除。

二、适宜于温挤压润滑剂的基本材料,石墨石墨在室温时的摩擦因数为0.110.19，在温挤压温度范围内的摩擦因数变化情况见图8-15。

二硫化钼二硫化钼在温挤压温度范围内的摩擦因数很低，见图8-15。

玻璃在介绍热挤压润滑剂时，已对玻璃润滑剂的性能做了简介。

氧化铅氧化铅（PbO）在室温时比一般润滑剂的摩擦因数高，但538以上时，润滑性能最好。

图8-15石墨、二硫化钼在温挤压温度下的摩擦因数,二、适宜于温挤压润滑剂的基本材料,三、在温挤压温度下润滑剂的选用,在450以下室温以上温挤压碳钢和合金结构钢时，可以采用石墨或二硫化钼（用汽缸油调和，调和比是石墨或二硫化钼与油之比是12，以体积计），但在温挤压前坯料应做磷酸盐处理。

在400800范围内温挤压碳钢和合金结构钢、模具钢、高速工具钢等时，可以采用石墨油剂（调和比例同上）。

在600800范围内的温挤压，除不锈钢外的其他钢可以采用水剂石墨（成分：

石墨、二硫化钼、滑石粉、纤维素和水）。

在350以下温挤压不锈钢时，可以与冷挤压一样，坯料采用草酸盐表面处理后，使用氯化石蜡（85%）加二硫化钼（15%）作润滑剂。

在400800温挤压不锈钢时，小批量生产可采用氧化铅（PbO，用油调和）作润滑剂；若是大批量生产时，可以试用氧化硼B2O3+25%（质量分数）石墨或氧化硼+33%（质量分数）二硫化钼；或者使用硼砂Na2B4O7+10%（质量分数）Bi2O3作润滑剂。

在温挤压有色金属时，可以采用石墨或者使用铝金属粉作润滑剂。

第六节温挤压模具,一、温挤压模具的结构特点二、温挤压用模具材料三、凸模、凹模设计,一、温挤压模具的结构特点,具有抗室温及中温破坏的足够的硬度、强度与韧性。

在反复变形力与热的作用下，必须具有高的抗磨损、耐疲劳性能。

模具工作部分易损零件应装拆方便，固定可靠。

在模具上应设计循环冷却系统，使凸模、凹模等模具工作零件充分冷却。

所选用的模具材料应有良好的加工工艺性。

图8-16反挤压模具结构简图,1模柄2上模板3凸模4组合凹模,5弹簧,6下模板,7顶杆,8导拄、导套9卸料板,一、温挤压模具的结构特点,一、温挤压模具的结构特点,二、温挤压用模具材料,表8-5,温挤压模具材料,三、凸模、凹模设计,图8-18,正挤压凹模,三、凸模、凹模设计,图8-19,反挤压凸模,第七节温挤压件的质量和力学性能,温挤压的成形温度越低，其尺寸精度也越,1.温挤压件的尺寸精度接近于冷挤压。

温挤压件的表面粗糙度影响温挤压件表面粗糙度的主要因素是润滑条件，如润滑条件不理想，模具表面会因磨损而变得粗糙，进而擦伤挤压件表面，甚至发生粘附现象。

温挤压件的力学性能,1.温挤压件的尺寸精度,图8-20,45钢的膨胀曲线,2.温挤压件的表面粗糙度,影响温挤压件表面粗糙度的主要因素是润滑条件，如润滑条件不理想，模具表面会因磨损而变得粗糙，进而擦伤挤压件表面，甚至发生粘附现象。

3.温挤压件的力学性能,硬度屈服载荷抗拉强度冲击吸收功疲劳强度,

（1）硬度,当温挤压度在再结晶温度以下时，便会产生加工硬化。

（2）屈服载荷,图8-21,成形温度对产品屈服载荷的影响,（3）抗拉强度,图8-22,温正挤压件的抗拉强度,图8-23温挤压件在室温下的冲击吸收功,（4）冲击吸收功,（5）疲劳强度,有人曾将材料为20Cr的汽车活塞销在680温挤压，对其进行疲劳强度试验。