1、連續(xù)擠壓與連續(xù)鑄擠,1. 概述,與軋制、拉拔等加工方法相比，常規(guī)擠壓：正擠壓、反擠壓、靜液擠壓等最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)的不連續(xù)性，非生產(chǎn)性間隙時間長，生產(chǎn)效率的影響較大。擠壓生產(chǎn)的幾何廢料（壓余與切頭切尾）比例大為增加，成品率下降。 擠壓加工領(lǐng)域很早以來一直致力于盡可能地縮短擠壓周期中的非生產(chǎn)性間隙時間，并同時力求減少擠壓生產(chǎn)幾何廢料。先后開發(fā)了各種擠壓新技術(shù)，例如，無壓余擠壓(或稱無殘料擠壓、坯接坯擠壓) 、固定墊片擠壓、卷狀坯料靜液擠壓等，可以顯著減少幾何廢料或縮短非生產(chǎn)性間隙 時間。,常規(guī)擠壓：正擠壓、反擠壓,真正意義上的連續(xù)擠壓，則是在Fuchs(1970年)和Green(1971年)先后提出

2、利用黏性流體摩擦力擠壓的方法和Conform擠壓法以后才得以實(shí)現(xiàn)的。 此后，各種連續(xù)擠壓方法在20世紀(jì)70年代前后相繼被提出來。,2. Conform連續(xù)擠壓法,為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓，必須滿足以下兩個基本條件： (1)不需借助擠壓軸和擠壓墊片的直接作用，即可對坯料施加足夠的力以實(shí)現(xiàn)擠壓變形； (2)擠壓筒應(yīng)具有無限連續(xù)工作長度，以便使用無限長的坯料。,21 Conform連續(xù)擠壓原理,(1)不需借助擠壓軸和擠壓墊片,方法之一是采用如圖所示的方，用帶矩形斷面槽的運(yùn)動槽塊和將擠壓模固定在其上的固定矩形塊，簡稱模塊，構(gòu)成一個方形擠壓筒，以代替常規(guī)的的圓形擠壓筒。當(dāng)運(yùn)動槽塊沿圖中箭頭所示方向連續(xù)向前運(yùn)動時

3、，坯料在槽內(nèi)接觸表面摩擦力的作用下向前運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)擠壓,(2)擠壓筒應(yīng)具有無限連續(xù)工作長度,采用槽輪(擠壓輪)來代替槽塊。隨著擠壓輪的不斷旋轉(zhuǎn)，即可獲得 “無限”工作長度的擠壓筒。 擠壓時，借助于擠壓輪凹槽表面的主動摩擦力作用，坯料(一般為連續(xù)線桿)連續(xù)不斷地被送入，通過安裝在擠壓靴(模座)上的模子擠 出制品。,這一方法稱為Conform連續(xù)擠壓法，是由英國原子能局(UKAEA)斯普林菲爾德研究所的格林(D.Green)于1971年提出來的。,2.2 Conform連續(xù)擠壓特點(diǎn),(1)由于擠壓型腔與坯料之間的摩擦大部分得到有效利用，擠壓變形的能耗大大降低。常規(guī)正擠壓法中，用于克服擠壓筒壁上的摩擦

4、所消耗的能量可達(dá)整個擠壓變形能耗的30以上，有的甚至可達(dá)50。據(jù)計算，在其它條件基本相同的條件下，Conform連續(xù)擠壓可比常規(guī)正擠壓的能耗降低30以上。 (2)可以省略常規(guī)熱擠壓中坯料的加熱工序，節(jié)省加熱設(shè)備投資，通過有效利用摩擦發(fā)熱而節(jié)省能耗。Conform連續(xù)擠壓時，作用于坯料表面上的摩擦所產(chǎn)生的摩擦熱，連同塑性變形熱，可以使擠壓坯料上升到400-500(鋁及鋁合金)甚至更高(銅及銅合金)，以至于坯料不需加熱或采用較低溫度預(yù)熱即可實(shí)現(xiàn)熱擠壓，從而大大節(jié)省擠壓生產(chǎn)的熱電費(fèi)用。,(3)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的無間斷連續(xù)生產(chǎn)，獲得長度達(dá)到數(shù)千米乃至數(shù)萬米的成卷制品，如小尺寸薄壁鋁合金盤管、鋁包鋼導(dǎo)

5、線等。 顯著減少間隙性非生產(chǎn)時間，提高勞動生產(chǎn)率； 對于細(xì)小斷面尺寸制品，可以大大簡化生產(chǎn)工藝、縮短生產(chǎn)周期； 大幅度地減少擠壓壓余、切頭尾等幾何廢料，可將擠壓制品的成品率提高到90以上，甚至可高達(dá)95-98.5； 大大提高制品沿長度方向組織、性能的均勻性。,(4)具有較為廣泛的適用范圍。從材料種類來看，Coform連續(xù)擠壓法已成功地應(yīng)用于鋁及軟鋁合金、銅及部分銅合金的擠壓生產(chǎn)；坯料的形狀可以是桿狀、顆粒狀，也可以是熔融狀態(tài)；制品種類包括管材、線材、型材，以及以鋁包鋼線為典型代表的包覆材料。 (5)設(shè)備緊湊，占地面積小，設(shè)備造價及基建費(fèi)用較低。 由上所述可知，Conform連續(xù)擠壓法具有許多常

6、規(guī)擠壓法所不具有的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于熱擠壓溫度較低(如軟鋁合金)、小斷面尺寸制品的連續(xù)成形。,由于成形原理與設(shè)備構(gòu)造上的原因，Conform連續(xù)擠壓法也存在以下幾個方面的缺點(diǎn)：,(1)對坯料預(yù)處理(除氧化皮、清洗、干燥等)的要求高。生產(chǎn)實(shí)際表明，線桿進(jìn)入擠壓輪前的表面清潔程度，直接影響擠壓制品的質(zhì)量，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生夾雜、氣孔、針眼、裂紋、沿焊縫破裂等缺陷。 (2)盡管采用擴(kuò)展模擠壓等方法，Conform連續(xù)擠壓法也可生產(chǎn)斷面尺寸較大、形狀較為復(fù)雜的實(shí)心或空心型材，但不如生產(chǎn)小斷面型材時的優(yōu)勢大。這主要是由于坯料尺寸與擠壓速度的限制，生產(chǎn)大斷面型材時Conform連續(xù)擠壓單臺設(shè)備產(chǎn)量遠(yuǎn)低于常規(guī)正

7、 擠壓法。,(3)雖然如前所述Conform連續(xù)擠壓制品沿長度方向的組織、性能均勻性大大提高，但由于坯料的預(yù)處理效果、難以獲得大擠壓比等原因，采用該法生產(chǎn)的空心制品在焊縫質(zhì)量、耐高壓性能等方面不如常規(guī)正擠壓-拉拔法生產(chǎn)的制品好。這一缺點(diǎn)限制了連續(xù)擠壓生產(chǎn)對于某些本應(yīng)具有很大優(yōu)勢的產(chǎn)品的應(yīng)用。,(4)擠壓輪凹槽表面、槽封塊、堵頭等始終處于高溫高摩擦狀態(tài)，因而對工模具材料的耐磨耐熱性能要求高。 (5)由于設(shè)備結(jié)構(gòu)與擠壓工作原理上的特點(diǎn)，工模具更換比常規(guī)擠壓困難。 (6)對設(shè)備液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的要求高。,2.3 Conform連續(xù)擠壓的應(yīng)用,Conform連續(xù)擠壓技術(shù)在鋁及鋁合金、銅及銅合金等有色

8、金屬加工上具有較為廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 2.3.1 合金品種 采用Conform連續(xù)擠壓法可擠壓的合金品種主要有：1000系純鋁，3000系、5000系、6000系、7000系鋁合金，電工(EC)級銅，黃銅(H60、H70等)，各種鋁基復(fù)合材料等。 2.3.2 擠壓坯料 擠壓坯料可以是熔融金屬(連續(xù)鑄擠)，連續(xù)桿狀坯料，或粉末、碎屑等顆粒料。常用的鋁及鋁合金連續(xù)坯料為直徑聲9.5-25mm的盤桿，最大坯料橫截面積可達(dá)1200mm2，銅及銅合金坯料直徑一般為8-15mm。粉末原料的粒度可小至幾個微米，碎屑等顆粒料的直徑為1-3mm。,2.3.3 制品種類、規(guī)格范圍與用途,由于銅及

9、銅合金的熱擠壓溫度較高(600-800)，而一般的工模具材料均不允許在550以上的高溫下長時間連續(xù)工作，因而必須將銅及銅合金的連續(xù)擠壓溫度控制在500-550以下，但這又導(dǎo)致金屬的變形抗力大大高于擠壓鋁及鋁合金時的情形，影響工模具(尤其是擠壓模)的強(qiáng)度和壽命。因此，對于銅及銅合金制品，連續(xù)擠壓法一般限于各種焊絲、5mm以下的線材，以及小尺寸(大多為斷面積3050mm2以下)簡單斷面形狀的實(shí)心異型材(如扁導(dǎo)線)。,2.4 Conform連續(xù)擠壓設(shè)備,普通Conform連續(xù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)型式主要有立式(擠壓輪軸鉛直配置)和臥式(擠壓輪軸水平配置)兩種，其中以臥式占大多數(shù)。 根據(jù)擠壓輪上凹槽的數(shù)目和擠

10、壓輪的數(shù)目不同，擠壓機(jī)又可分為單輪單槽、單輪雙槽、雙輪單槽等幾種。由于喂料與桿坯預(yù)處理等方面的原因，雙輪擠壓機(jī)多采用立式結(jié)構(gòu)。 目前世界上從事Conform連續(xù)擠壓設(shè)備生產(chǎn)的廠家主要：英國的 霍爾頓機(jī)械設(shè)備公司、巴布科克線材設(shè)備公司和日本的住友重工業(yè)公司，其中英國的兩家公司所生產(chǎn)的連續(xù)擠壓設(shè)備占世界現(xiàn)有設(shè)備的90。,臥式單輪單槽連續(xù)擠壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式 管桿線材擠壓,臥式單輪單槽連續(xù)擠壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式 包覆材料擠壓,1-放線架；2-坯料卷；3-坯料矯直機(jī)；4-坯料清刷裝置；5-連續(xù)擠壓機(jī) 6-冷卻槽；7-導(dǎo)線裝置；8-張力調(diào)節(jié)裝置；9-卷取裝置,線材連續(xù)擠壓生產(chǎn)線示意圖,C300H包覆連續(xù)擠

11、壓生產(chǎn)鋁包鋼線示意圖,1-放線架；2-鋁桿卷；3-鋁桿矯直機(jī)；4-鋁桿清刷裝置；5-鋼絲卷；6-鋼絲矯直機(jī)；7-鋼絲超聲清洗裝置；8-鋼絲噴丸裝置；9-鋼絲感應(yīng)加熱；10-續(xù)擠壓機(jī)；11-冷卻槽；12-尺寸檢測、超聲探傷；13-張力調(diào)節(jié)裝置；14-卷取裝置,單輪雙槽連續(xù)擠壓示意圖,單輪雙槽連續(xù)擠壓機(jī)是巴 布科克公司的獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)。兩個凹槽內(nèi)的坯料通過槽封塊的兩個進(jìn)料孔，匯集到擠壓模前的空間內(nèi)，焊合成一體后再通過擠壓模成形為所需的制品。,雙輪單槽連續(xù)擠壓機(jī),在單輪單槽或單輪雙槽連續(xù)擠壓機(jī)采用分流模擠壓管材或空心型材，存在兩個缺點(diǎn)：一是由于空間的限制，分流模的尺寸較小，而擠壓壓力較高，分流橋與模芯的

12、強(qiáng)度難以得到充分保證；由于劇烈的摩擦和長時間處于高溫作用之下，擠壓輪的磨損快、壽命短。為了克服上述問題，霍爾頓公司開發(fā)了雙輪單槽連續(xù)擠壓機(jī)，不僅可以生產(chǎn)管材或空心型材，同樣可以生產(chǎn)線材、棒材以及包覆材料。,雙輪單槽連續(xù)擠壓機(jī),(1)不需使用分流模即可以擠壓管材或空心型材，擠壓模的結(jié)構(gòu)大為簡化，模芯可以安裝在堵頭上，擠壓模和模芯的強(qiáng)度條件顯著改善； (2)由于進(jìn)料孔附近的壓力顯著降低，因而作用在槽封塊和擠壓輪緣上的壓力下降，可以減輕其磨損，延長其使用壽命； (3)由于金屬流動的對稱性增加，采用該法成形薄壁管或包覆材料，可以提高壁厚(包覆層)的尺寸精度與均勻性。,3. 連續(xù)鑄擠,連續(xù)鑄擠(Castex)技術(shù)是在Conform連續(xù)擠壓技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由英國Alform公司于1983年首先提出，霍爾頓公司聯(lián)合其他公司于1986年首先將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的。是將連續(xù)鑄造與Conform連續(xù)擠壓結(jié)合一體的新型連續(xù)成形方法。,連續(xù)鑄擠工作原理,連續(xù)鑄擠過程,坯料以熔融金屬的形式通過電磁泵或重力澆注連續(xù)供給，由水冷式槽輪（鑄擠輪）與槽封塊構(gòu)成的環(huán)形型腔同時起到結(jié)晶器和擠壓筒的作用。,連續(xù)鑄擠工作原理,連續(xù)鑄擠優(yōu)點(diǎn),與通常的Conform連續(xù)擠壓法相比，連續(xù)鑄擠法具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)由于