有色金屬擠壓加工技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

（江蘇省安康安全技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 鹽城 224200）

1 有色金屬擠壓加工技術(shù)現(xiàn)狀和研究進(jìn)展

（1）正擠壓和反擠壓方法應(yīng)用廣泛。在有色金屬擠壓加工中，正擠壓方法是要在金屬擠壓過(guò)程中，保持金屬流動(dòng)方向、擠壓凸模方向的一致性，該技術(shù)應(yīng)用的歷史較長(zhǎng)。具體加工中，其工藝簡(jiǎn)單、便捷，且生產(chǎn)具有很強(qiáng)的靈活性，在鋁及鋁合金等生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。具體加工中，可以制作出實(shí)心件的形狀、空心件金屬產(chǎn)品，該技術(shù)的發(fā)展已比較成熟，相關(guān)配套擠壓設(shè)備、輔助設(shè)備功能也更加完善。

反擠壓加工技術(shù)則與之相反，在進(jìn)行金屬擠壓的過(guò)程中，其流動(dòng)的方向與擠壓凸模的方向是相反的，其性能比較獨(dú)特，因此在擠壓加工中成為基本的擠壓技術(shù)方式。在正擠壓加工中，橫縱兩個(gè)方向上，擠壓制品的力學(xué)性能是不同的，其生產(chǎn)的成本也相對(duì)較高。但反擠壓技術(shù)則很好地解決了這一問(wèn)題，其擠壓加工中凸模和凹模之間的摩擦可以有效消除，因此其制成品具有內(nèi)外部組織均勻的特點(diǎn)，其品質(zhì)可得以保證。如果加工的金屬規(guī)格尺寸相同，則反擠壓加工技術(shù)應(yīng)用下產(chǎn)量更高，產(chǎn)品的成材率也比正擠壓加工高出8%～36%。因此，這種技術(shù)可以很多其它技術(shù)無(wú)法加工的零部件加工，近年來(lái)其應(yīng)用也拓展到了管材領(lǐng)域，在理論研究深入發(fā)展的過(guò)程中，其加工水平也將進(jìn)一步提升。

（2）擠壓機(jī)控制和速度調(diào)節(jié)。在當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，可編程的控制器也應(yīng)用在了擠壓機(jī)的控制系統(tǒng)中，即PLC控制系統(tǒng)。其編程則可實(shí)現(xiàn)屏面問(wèn)答，通過(guò)觸摸屏，操作人員可以設(shè)定和修改相關(guān)參數(shù)，這樣一來(lái)其工作效率得以提高。在金屬擠壓加工的過(guò)程中，主要是通過(guò)擠壓軸，來(lái)從模具孔中將擠壓筒里的錠坯擠出。以往操作中更重視調(diào)控其速度，主要是為了實(shí)現(xiàn)等速擠壓。而在相關(guān)理論和技術(shù)發(fā)展中，開(kāi)始認(rèn)識(shí)到在擠壓中金屬溫度也會(huì)升高，接觸工具的冷卻條件也在改變，會(huì)引發(fā)金屬內(nèi)部組織均勻性不足的問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)造成不良影響。于是，在金屬擠壓加工技術(shù)發(fā)展中，開(kāi)始提出保持其制品出口溫度恒定等理念。

2 有色金屬擠壓加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與不足

首先是擠壓加工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①與軋制相比，其三向壓應(yīng)力狀態(tài)圖更加強(qiáng)烈，金屬可發(fā)揮的塑性較大，在軋制加工、鍛造加工等工藝中無(wú)法加工的金屬材料，可以應(yīng)用金屬擠壓加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用該技術(shù)方法還可開(kāi)坯錠坯；②可以進(jìn)行更復(fù)雜的生產(chǎn)，比如一些斷面復(fù)雜的管材、變斷面的型材等；③生產(chǎn)中靈活性較好，一臺(tái)設(shè)備上可生產(chǎn)多規(guī)格、多品種產(chǎn)品，一般只需對(duì)模具進(jìn)行更換即可。其次是金屬擠壓加工技術(shù)應(yīng)用的不足之處，在利用該技術(shù)進(jìn)行加工生產(chǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的金屬的固定廢料，需要留壓余和有擠壓縮尾，加工中其速度較慢，且對(duì)工具的消耗更大。

綜上所述，在有色金屬的管材和型材等加工中，擠壓加固技術(shù)可以應(yīng)用于生產(chǎn)品質(zhì)和規(guī)格繁多的情況。其中一些管材生產(chǎn)斷面相對(duì)復(fù)雜，或者一些超厚壁管材中、脆性有色金屬中，其唯一可采用的壓力加工方法，就是擠壓法。

3 有色金屬擠壓加工工業(yè)發(fā)展和對(duì)裝備的新要求

（1）有色金屬擠壓產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。在銅、鋁和鎂等金屬擠壓加工材，其具有一定優(yōu)異特性，在國(guó)防軍工、國(guó)民經(jīng)濟(jì)等眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。以航天航空領(lǐng)域?yàn)槔饕獣?huì)使用鋁合金擠壓材和鎂合金擠壓材，以滿足其輕量化的需要；電力能源方面，則會(huì)大量使用鋁合金的管材和型材等，用于輸電匯流排、電纜電線和太陽(yáng)能等方面；電子電器和通訊方面，會(huì)在電腦筆記本和手機(jī)等方面使用鎂合金擠壓材。

（2）對(duì)擠壓設(shè)備有了更高的要求。隨著鋁合金擠壓材和鎂合金擠壓材的消耗數(shù)量加大，對(duì)擠壓機(jī)的數(shù)量需求也在加大；其次是當(dāng)前有色金屬擠壓材的品種更多了，其規(guī)格比較廣，性能和用途方面也存在一些特性，因此需要多種類(lèi)型和功能的擠壓機(jī)。除了常規(guī)的正擠壓機(jī)和反擠壓機(jī)等裝備之外，還需進(jìn)一步研發(fā)正反擠壓機(jī)、有效摩擦擠壓機(jī)等；再次是有色金屬擠壓材的發(fā)展，主要是向大型化、扁寬形式和復(fù)雜化發(fā)展，因此其擠壓機(jī)也更加大型化。一些有色金屬擠壓材則向小型化和精密化方向發(fā)展，因此其使用的擠壓機(jī)也要進(jìn)行精密設(shè)計(jì)、控制和加工等；最后，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的工程中，對(duì)擠壓機(jī)的自動(dòng)化水平要求提高，相關(guān)CAD等技術(shù)的發(fā)展，為其自動(dòng)化水平提升創(chuàng)造了有利條件。擠壓機(jī)等擠壓裝備的生產(chǎn)方面，也在逐漸實(shí)現(xiàn)其系列化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)前和機(jī)后的設(shè)備配套，更高效、優(yōu)質(zhì)進(jìn)行擠壓生產(chǎn)。

4 有色金屬擠壓加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）靜液擠壓技術(shù)發(fā)展。在當(dāng)前一些難變形材料的管材擠壓加工中，會(huì)使用靜液擠壓技術(shù)，但要保證其截面比較小。使用該技術(shù)進(jìn)行擠壓時(shí)，坯料所處的介質(zhì)環(huán)境，要處于1000MPa～2000MPa的超高壓下，使模具可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)潤(rùn)滑，從而降低模具間摩擦力。同時(shí)可以減小模具角度，使擠壓的阻力得以降低，在一次擠壓完成之后，其擠壓產(chǎn)品就可達(dá)到高品質(zhì)和高精度要求。對(duì)于異形型材、薄壁管等也可使用該擠壓方法，其產(chǎn)品品質(zhì)較高。對(duì)該技術(shù)的研發(fā)，在特殊產(chǎn)品領(lǐng)域中需要加大重視。

（2）半固態(tài)擠壓技術(shù)。將半固態(tài)的金屬漿料倒入凹模，利用凸模對(duì)其進(jìn)行擠壓，從而獲得制成品，這種技術(shù)方法即是半固態(tài)擠壓技術(shù)，是當(dāng)前一種新型的金屬成型技術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要是其凝固收縮性較小，且偏析也比較小，可以加工生產(chǎn)中更高品質(zhì)的產(chǎn)品，其中集合了傳統(tǒng)工藝的諸多優(yōu)勢(shì)。因此其發(fā)展得到很大重視，對(duì)其開(kāi)發(fā)在有色金屬加工發(fā)展中有很大意義。

（3）擠壓設(shè)備的自動(dòng)化和節(jié)能化發(fā)展。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，以及CAD、CAM等技術(shù)的開(kāi)發(fā)，可以支持建立起大型的數(shù)據(jù)庫(kù)以及專(zhuān)家?guī)斓?，?shí)現(xiàn)有限元分析和相關(guān)實(shí)用軟件的開(kāi)發(fā)。在機(jī)前機(jī)后設(shè)備和擠壓機(jī)等裝備上，將這些技術(shù)合理應(yīng)用，可以有效提升其自動(dòng)化水平。我國(guó)當(dāng)前在有色金屬擠壓加工方面，加大了對(duì)節(jié)能環(huán)保型裝配的研發(fā)，比如具有梯度加熱功能的鑄棒加熱裝置等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)有色金屬環(huán)保生產(chǎn)加工。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，有色金屬加工業(yè)也獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，擠壓加工中一些新型技術(shù)和裝配得以應(yīng)用，不僅保證了加工效率，且其自動(dòng)化程度和環(huán)保性能也在提升，在金屬制品方面品質(zhì)也得以保證，對(duì)于我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)加工發(fā)展有著積極意義。