金屬擠壓成型專利技術(shù)綜述

黎雪芬

摘 要：擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產(chǎn)與零件成形加工的主要生產(chǎn)方法之一，也是各種復(fù)合材料、粉末材料等先進(jìn)材料制備與加工的重要方法。本文以專利數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索結(jié)果為樣本，通過(guò)專利分析對(duì)金屬擠壓成型技術(shù)進(jìn)行了梳理和展望。

關(guān)鍵詞：金屬；擠壓；專利分析；技術(shù)綜述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.001

1 金屬擠壓成型的概述

金屬擠壓成型是對(duì)放在容器內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的?？字辛鞒?，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。約在1797年，英國(guó)人布拉曼（S.Braman）設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)用于鉛擠壓的機(jī)械式擠壓機(jī)[1]。經(jīng)過(guò)兩百多年的發(fā)展，目前擠壓成型是金屬成型工藝中一個(gè)重要的分支，可用于成形一些其它工藝（如軋制、鍛造等）難成型或不能成型的材料，通過(guò)改變擠壓出口的形狀，可以獲得類型多樣的擠壓制品，是應(yīng)用廣泛的金屬成型工藝。

金屬擠壓成型技術(shù)的分類方法有很多種，其中，按照擠壓方向的不同進(jìn)行分類，金屬擠壓可以分為正向擠壓、反向擠壓和側(cè)向擠壓三種：

（1）正向擠壓 通常將金屬擠壓時(shí)制品流出方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向相同的擠壓，稱為正向擠壓，例如，發(fā)明名稱為“一種實(shí)心型材正向擠壓裝置”的專利申請(qǐng)[2]。正擠壓是最基本的擠壓方法，但是正向擠壓時(shí)坯料與擠壓筒之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，存在有很大的外摩擦，使金屬流動(dòng)不均勻，導(dǎo)致擠壓制品的組織性能不均勻。

（2）反向擠壓 金屬擠壓時(shí)制品流出方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向相反的擠壓，稱為反向擠壓，例如，發(fā)明名稱為“一種實(shí)心型材反向擠壓裝置”的專利申請(qǐng)[3]。反擠壓時(shí)金屬坯料與擠壓筒壁之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，擠壓能耗也較低，因此在同樣能力的設(shè)備上，反擠壓法可以實(shí)現(xiàn)更大變形程度的擠壓變形，或擠壓變形抗力更高的合金。

（3）側(cè)向擠壓 金屬擠壓時(shí)制品流出方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向垂直的擠壓，稱為側(cè)向擠壓。由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)和金屬流動(dòng)特點(diǎn)，側(cè)向擠壓主要用于電線電纜行業(yè)各種復(fù)合導(dǎo)線的成形，以及一些特殊的包覆材料成形。

2 金屬擠壓成型專利申請(qǐng)的整體情況

由于技術(shù)的發(fā)展與專利申請(qǐng)密不可分，為了更深入了解金屬擠壓領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，在專利數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)有關(guān)金屬擠壓的專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.1 國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)發(fā)展?fàn)顩r

金屬擠壓成型的發(fā)展包括擠壓技術(shù)的發(fā)展和成型工具的發(fā)展；有關(guān)擠壓技術(shù)的專利申請(qǐng)主要集中在大組B21C23/00及其下屬的分類號(hào)中，有關(guān)擠壓的成型工具的專利申請(qǐng)主要集中在大組B21C25/00及其下屬的分類號(hào)中。在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中分別采用分類號(hào)B21C23+和B21C25+進(jìn)行檢索，并以APD字段限定申請(qǐng)日，可以分別統(tǒng)計(jì)擠壓技術(shù)及其成型工具的專利申請(qǐng)量隨時(shí)間的變化曲線，如圖1所示。

由圖1可知，擠壓技術(shù)的專利申請(qǐng)量從20世紀(jì)初開始隨著時(shí)間的推移逐漸增長(zhǎng)，并在1961-1980期間達(dá)到一個(gè)高峰期，這是因?yàn)閺?0世紀(jì)50年代后期至20世紀(jì)80年代初期，歐美、日本等先進(jìn)國(guó)家對(duì)建筑、運(yùn)輸、電力、電子電器用鋁合金擠壓型材需求量的急劇增長(zhǎng)，促使擠壓技術(shù)迅猛發(fā)展，相應(yīng)的專利申請(qǐng)量也急劇上升。隨后擠壓技術(shù)的專利申請(qǐng)量出現(xiàn)下滑，這表明擠壓技術(shù)的發(fā)展逐漸緩慢下來(lái)。成型工具的專利申請(qǐng)量隨著擠壓技術(shù)的專利申請(qǐng)量的上升而上升，這也說(shuō)明，新的擠壓技術(shù)出現(xiàn)會(huì)促進(jìn)新的成型工具的出現(xiàn)，新的擠壓技術(shù)的發(fā)展也會(huì)促進(jìn)成型工具的發(fā)展。近年來(lái)，擠壓技術(shù)的專利申請(qǐng)量逐漸下降，但是成型工具的申請(qǐng)量卻維持一個(gè)平緩上升的趨勢(shì)，這說(shuō)明成型工具還在不斷地進(jìn)行改革與創(chuàng)新，成型工具向著生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的方向發(fā)展，這是企業(yè)不斷追求生產(chǎn)效益的結(jié)果。

2.2 國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人分布情況

在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中，以檢索式“/ic B21C23+ or B21C25+”進(jìn)行檢索，目前金屬擠壓成型領(lǐng)域的專利申請(qǐng)的數(shù)量為27747件。對(duì)各個(gè)國(guó)家的申請(qǐng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中，日本在金屬擠壓領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量為3234件，遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家；排在第二位的是中國(guó)，專利申請(qǐng)數(shù)量為1924件；緊接其后的國(guó)家依次是美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和英國(guó)。由此可知，金屬擠壓成型技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，而中國(guó)在金屬擠壓成型領(lǐng)域也占了一席之地。

在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了申請(qǐng)人情況，其中申請(qǐng)量排名前十位的申請(qǐng)人依次是株式會(huì)社神戶制鋼所、瑞典通用電器公司、昭和鋁株式會(huì)社、古河電氣工業(yè)株式會(huì)社、英國(guó)原子能管理局、日立電線株式會(huì)社、中國(guó)西電電氣股份有限公司、斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司、新日鐵住金株式會(huì)社和住友金屬工業(yè)株式會(huì)社。由此可知，申請(qǐng)量排名前十位的申請(qǐng)人都是企業(yè)，這說(shuō)明金屬擠壓技術(shù)的應(yīng)用可以帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，從而促使企業(yè)不斷地對(duì)金屬擠壓技術(shù)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，帶動(dòng)整個(gè)金屬擠壓技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。而且申請(qǐng)量排名前十位的申請(qǐng)人中有六家是日本企業(yè)，與國(guó)家分布情況的分析結(jié)果相符合。

3 總結(jié)與展望

自第一臺(tái)擠壓機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，金屬擠壓成型技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，并且?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)未來(lái)的金屬擠壓成型技術(shù)應(yīng)該向高性能化、高質(zhì)量化、高效率化和低成本化的方向發(fā)展。此外，還要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究與工藝技術(shù)創(chuàng)新，這是我國(guó)金屬擠壓領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的根本保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝建新.金屬擠壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2013，32（05）：257-259.

[2]昆山集智成模具有限公司.一種實(shí)心型材正向擠壓裝置[P]. CN102909230A，2013-02-06.

[3]昆山集智成模具有限公司.一種實(shí)心型材反向擠壓裝置[P]. CN102873122A，2013-01-16.