擠壓第八章-溫-擠-壓課件

14681D7主編第八章溫擠壓第一節(jié)溫擠壓概述

第二節(jié)溫擠壓溫度的選擇

第三節(jié)溫擠壓坯料的加熱及模具預熱

第四節(jié)溫擠壓壓力的計算

第五節(jié)溫擠壓用潤滑劑

第六節(jié)溫擠壓模具

第七節(jié)溫擠壓件的質量和力學性能第一節(jié)溫擠壓概述一、溫擠壓的特點

二、溫擠壓工藝的應用一、溫擠壓的特點(一)與冷擠壓相比

(二)與熱擠壓相比(一)與冷擠壓相比(1)金屬塑性提高，變形抗力顯著下降溫擠壓時可以將坯料加熱到再結晶溫度以下塑性好、變形抗力較低的溫度區(qū)域，以降低變形力。

(2)溫擠壓件的尺寸精度和表面質量接近冷擠壓件溫擠壓的成形溫度越低，其制件的尺寸精度也越高，表面粗糙度值也低，更接近于冷擠壓件的質量；反之，尺寸精度和表面質量隨溫度上升而下降。

(3)每道工步的變形量較冷擠壓大，可減少工步數(shù)由于溫擠壓時金屬塑性好，金屬的流動性能要明顯優(yōu)于冷擠壓，在冷擠壓時要數(shù)道工步完成的成形在溫擠壓時可能只要一道即可完成，生產(chǎn)效率提高。

(4)可連續(xù)生產(chǎn)，有利于降低成本冷擠壓在多工步成形時，工步間需要進行軟化和潤滑處理。

(5)對模具的要求高冷擠壓時僅需對模具進行潤滑，不考慮模具的冷卻；而溫擠壓時不僅要對模具進行潤滑，還要給予模具充分冷卻。(二)與熱擠壓相比(1)尺寸精度和表面質量遠優(yōu)于熱擠壓件由于溫擠壓坯料的加熱溫度要低于熱擠壓，避開了鋼的劇烈氧化溫度，同樣在非保護氣氛中溫擠壓坯料的氧化極微，無脫碳現(xiàn)象，避免了因氧化、脫碳等造成的缺陷，使擠壓件的尺寸精度和表面質量大大提高。

(2)擠壓件得到強化，不需要進行擠壓后熱處理溫擠壓后可以使擠壓件產(chǎn)生加工硬化，對于低碳鋼而言可以改善切削性能，不需要進行正火調節(jié)硬度。

(3)對模具的使用要求高熱擠壓時可對模具進行模內循環(huán)水冷卻，也可進行外部噴射水冷卻，而不影響金屬的成形性能。

(4)對坯料的加熱方法要求高由于溫擠壓坯料加熱時不得出現(xiàn)嚴重的氧化和脫碳現(xiàn)象，對爐溫控制的準確性要求高。二、溫擠壓工藝的應用從前面的溫擠壓的特點可知，溫擠壓成形可用于在冷擠壓時變形抗力高、加工硬化激烈、成形較困難，而在熱擠壓時尺寸精度和表面粗糙度又滿足不了要求的零件的成形，如各種高強度鋼、不銹鋼及鈦合金材料的成形等。第二節(jié)溫擠壓溫度的選擇1)選擇在金屬材料的塑性好、變形抗力顯著下降的溫度范圍。

2)選擇在金屬材料發(fā)生劇烈氧化前的溫度范圍，以保證在非保護性氣氛中加熱時氧化極微、無脫碳現(xiàn)象。

3)選擇在潤滑劑能達到最小摩擦因數(shù)，不致因高溫或低于其使用溫度而失效。

4)選擇在金屬材料成形后能強化和不改變其組織結構的溫度范圍。

第二節(jié)溫擠壓溫度的選擇一、溫度對變形抗力的影響

二、溫度對金屬塑性及組織的影響

三、溫度對金屬氧化的影響

四、溫度對產(chǎn)品性能的影響五、各種金屬材料溫擠壓成形溫度范圍一、溫度對變形抗力的影響圖8-1碳素鋼的加工溫度與

壓縮變形抗力的關系一、溫度對變形抗力的影響圖8-2不同變形速率下成形溫度

與壓縮變形抗力之間的關系圖一、溫度對變形抗力的影響圖8-3不同變形速率下不銹鋼成形一、溫度對變形抗力的影響8Z4.tif一、溫度對變形抗力的影響圖8-5H62黃銅的擠壓溫度

對擠壓壓力的影響二、溫度對金屬塑性及組織的影響圖8-616CrMn鋼在各種二、溫度對金屬塑性及組織的影響8Z7.tif圖8-8GCr15鋼溫擠后組織變化

a)各種不同溫度擠壓后空冷電鏡結構(×8000)b)各種不同溫度擠壓后空冷的顯微組織(×500)二、溫度對金屬塑性及組織的影響三、溫度對金屬氧化的影響圖8-915鋼在加熱中的氧化情況三、溫度對金屬氧化的影響表8-1幾種不銹鋼開始劇烈氧化的溫度四、溫度對產(chǎn)品性能的影響圖8-100Cr18Ni9的晶間腐蝕和溫度與時間的關系五、各種金屬材料溫擠壓成形溫度范圍1)對10、15、20、35、40、45、50鋼和40Cr、45Cr、30CrMnSi、12CrNi3等碳素鋼和低合金結構鋼在曲柄壓力機上溫擠壓時，可選擇在650～800℃溫度范圍；在液壓機上溫擠壓時，可選擇在500～800℃溫度范圍。

2)對調質合金結構鋼38CrA等可選擇在600～800℃進行溫擠壓。

3)對中合金結構鋼18Cr2Ni4WA可選擇在670±20℃進行溫擠壓。

4)對T8、T12、GCr15、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等工具鋼和軸承鋼，可選擇在700～800℃之間進行溫擠壓。

5)對馬氏體不銹鋼2Cr13、4Cr13以及馬氏體-鐵素體不銹鋼1Cr13、Cr17Ni等，可在700～850℃進行溫擠壓。

6)對奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti等，可選擇在260～350℃或800～900℃進行溫擠壓。

7)對耐熱鋼及耐熱合金，可在850～900℃或280～340℃進行擠壓。

8)對鋁及鋁合金，可在250℃以下進行溫擠壓。

9)對一般銅及銅合金，可在350℃以下進行溫擠壓。

10)對鉛黃銅HPb59-1可在300～400℃或680℃左右進行溫擠壓。

11)對室溫塑性較差的鎂及鎂合金，可在175～390℃進行溫擠壓。五、各種金屬材料溫擠壓成形溫度范圍12)對室溫塑性較差的鈦及鈦合金，可在260～550℃進行溫擠壓。第三節(jié)溫擠壓坯料的加熱及模具預熱一、坯料形狀與尺寸

二、溫擠壓坯料的加熱

三、模具的預熱和冷卻一、坯料形狀與尺寸坯料加熱后的直徑Dt可按下式計算：式中，D0為室溫時的坯料直徑(mm)；α是線膨脹系數(shù)(1／℃)，常用溫擠鋼材的線膨脹系數(shù)見表8-2；t是坯料高于室溫的溫差(℃)。一、坯料形狀與尺寸表8-2溫擠常用鋼材的線膨脹系數(shù)二、溫擠壓坯料的加熱1)溫擠壓成形方法屬于少無切削加工，對擠壓件的質量要求較高。

2)溫擠壓件對產(chǎn)品精度要求較高，因此要求溫擠壓坯料的加熱溫度差要小。

3)嚴格控制加熱過程，減少氧化程度。三、模具的預熱和冷卻1.模具的預熱溫擠壓用的模具在擠壓之前要進行預熱，原因有二：一是由于坯料與冷模具的溫度差，會使模具和坯料接觸面與模中心層產(chǎn)生溫度差，形成溫度應力，當溫度應力的方向與擠壓變形時模具所形成的拉應力方向相同時，則加劇了模具破裂的趨勢；二是坯料與冷模具的溫度差會使坯料迅速降溫，變形抗力增大，給擠壓造成困難。

2.模具的冷卻溫擠壓模具在連續(xù)生產(chǎn)過程中溫度迅速上升，當模具的溫度達到其回火軟化溫度時，在很高的擠壓應力的作用下會發(fā)生變形，表面硬度下降，使模具迅速失效。第四節(jié)溫擠壓壓力的計算一、影響溫擠壓壓力的因素

二、溫擠壓力的計算方法一、影響溫擠壓壓力的因素圖8-1150鋼預先熱處理對最高凹模單位擠壓力的影響

最高凹模單位擠壓力=一、影響溫擠壓壓力的因素圖8-12在各溫度下正擠壓的負荷－行程曲線

(45鋼，原材料?37.2mm，凹模錐角120°，變形程度65％)二、溫擠壓力的計算方法1.經(jīng)驗公式計算法

2.圖表計算法圖8-13是溫擠壓單位擠壓力計算圖。

3.近似計算法前面介紹的兩種計算法所適用的鋼種有限，特別是不適用于有色金屬和合金。1.經(jīng)驗公式計算法對于在200～600℃反擠壓時凸模單位壓力可按下式計算：式中，pp為凸模最大單位壓力(MPa)；wC、wNi、wCr

分別為C、Ni、Cr的質量分數(shù)(％)；t是坯料加熱溫度(℃)；εA是斷面減縮率(％)。2.圖表計算法2.圖表計算法圖8-13溫擠壓單位壓力計算圖3.近似計算法正擠壓時，凸模單位擠壓力(即單位擠壓力)為反擠壓時，相對于坯料斷面積的單位擠壓力在反擠壓時，因坯料斷面積與凸模斷面積不一致，所以凸模單位壓力，即相對于凸模的單位擠壓力為3.近似計算法圖8-14隨溫度而變化的抗拉強度圖表(適用于鋼)第五節(jié)溫擠壓用潤滑劑一、對溫擠壓潤滑劑的要求

二、適宜于溫擠壓潤滑劑的基本材料

三、在溫擠壓溫度下潤滑劑的選用一、對溫擠壓潤滑劑的要求1)對摩擦表面具有最大活性和足夠的粘度，不易流失，較好地粘附摩擦表面。

2)潤滑劑應具有一定的熱穩(wěn)定、耐熱性和絕熱性，使?jié)櫥瑒┰跍財D壓溫度下不失效，仍然具有良好的潤滑性能，同時也能部分隔絕模具與高溫坯料接觸，延長模具壽命。

3)潤滑劑的化學穩(wěn)定性要高，在溫擠壓條件下不分解、不氧化，且無毒、無臭，對制件及模具無腐蝕作用。

4)在溫擠壓溫度下能均勻地粘附在坯料表面或模具表面上，形成均勻牢固的潤滑膜。

5)具有良好的懸浮分散和可噴涂性能，使用方便，易于實現(xiàn)機械化、自動化作業(yè)，勞動條件好，成形后易于清除。二、適宜于溫擠壓潤滑劑的基本材料1.石墨石墨在室溫時的摩擦因數(shù)為0.11～0.19，在溫擠壓溫度范圍內的摩擦因數(shù)變化情況見圖8-15。

2.二硫化鉬二硫化鉬在溫擠壓溫度范圍內的摩擦因數(shù)很低，見圖8-15。

3.玻璃在介紹熱擠壓潤滑劑時，已對玻璃潤滑劑的性能做了簡介。

4.氧化鉛氧化鉛(PbO)在室溫時比一般潤滑劑的摩擦因數(shù)高，但538℃以上時，潤滑性能最好。圖8-15石墨、二硫化鉬

在溫擠壓溫度下的摩擦因數(shù)二、適宜于溫擠壓潤滑劑的基本材料三、在溫擠壓溫度下潤滑劑的選用1)在450℃以下室溫以上溫擠壓碳鋼和合金結構鋼時，可以采用石墨或二硫化鉬(用汽缸油調和，調和比是石墨或二硫化鉬與油之比是1∶2，以體積計)，但在溫擠壓前坯料應做磷酸鹽處理。

2)在400～800℃范圍內溫擠壓碳鋼和合金結構鋼、模具鋼、高速工具鋼等時，可以采用石墨油劑(調和比例同上)。

3)在600～800℃范圍內的溫擠壓，除不銹鋼外的其他鋼可以采用水劑石墨(成分：石墨、二硫化鉬、滑石粉、纖維素和水)。

4)在350℃以下溫擠壓不銹鋼時，可以與冷擠壓一樣，坯料采用草酸鹽表面處理后，使用氯化石蠟(85%)加二硫化鉬(15%)作潤滑劑。

5)在400～800℃溫擠壓不銹鋼時，小批量生產(chǎn)可采用氧化鉛(PbO，用油調和)作潤滑劑；若是大批量生產(chǎn)時，可以試用氧化硼B(yǎng)2O3+25%(質量分數(shù))石墨或氧化硼+33%(質量分數(shù))二硫化鉬；或者使用硼砂Na2B4O7+10%(質量分數(shù))Bi2O3作潤滑劑。

6)在溫擠壓有色金屬時，可以采用石墨或者使用鋁金屬粉作潤滑劑。第六節(jié)溫擠壓模具一、溫擠壓模具的結構特點

二、溫擠壓用模具材料

三、凸模、凹模設計一、溫擠壓模具的結構特點1)具有抗室溫及中溫破壞的足夠的硬度、強度與韌性。

2)在反復變形力與熱的作用下，必須具有高的抗磨損、耐疲勞性能。

3)模具工作部分易損零件應裝拆方便，固定可靠。

4)在模具上應設計循環(huán)冷卻系統(tǒng)，使凸模、凹模等模具工作零件充分冷卻。

5)所選用的模具材料應有良好的加工工藝性。圖8-16反擠壓模具結構簡圖

1—模柄2—上模板3—凸模4—組合凹模5—彈簧6—下模板7—頂桿

8—導拄、導套9—卸料板一、溫擠壓模具的結構特點一、溫擠壓模具的結構特點二、溫擠壓用模具材料表8-5溫擠壓模具材料三、凸模、凹模設計圖8-18正擠壓凹模三、凸模、凹模設計圖8-19反擠壓凸模第七節(jié)溫擠壓件的質量和力學性能1.溫擠壓件的尺寸精度溫擠壓的成形溫度越低，其尺寸精度也越接近于冷擠壓。

2.溫擠壓件的表面粗糙度影響溫擠壓件表面粗糙度的主要因素是潤滑條件，如潤滑條件不理想，模具表面會因磨損而變得粗糙，進而擦傷擠壓件表面，甚至發(fā)生粘附現(xiàn)象。

3.溫擠壓件的力學性能

1.溫擠壓件的尺寸精度圖8-2045鋼的膨脹曲線2.溫擠壓件的表面粗糙度影響溫擠壓件表面粗糙度的主要因素是潤滑條件，如潤滑條件不理想，模具表面會