金属挤压成形过程中的流动行为

挤压是金属压力加工中一种高效率而又精密的成形工艺。挤压是利用冲头的压入作用使金属产生定向塑性变形，流出模孔或流入一定的型槽，从而获得一定形状的锻件。

挤压实质是一种特殊形式的闭式模锻，只是在于闭式模锻是金属最后充满型槽，而挤压则是金属挤出端是处于自由状态。

1.按照变形特点分类

（1）正挤压 挤压时金属沿冲头运动方向流动，用于制造带头部的杆件或异形杆零件，也可以制造带凸缘的中空零件。

（2）反挤压 挤压时金属沿与冲头运动相反的方向流动，主要用于制造各种圆形或异形孔的中空零件。

（3）复合挤压 金属同时沿着冲头运动的顺方向和反方向流动，可以挤压形状较复杂的锻件，如油杯、空心排气门等。

在整个挤压过程中，金属都处于流动状态中。正挤压、反挤压及复合挤压成形特点如表1-1所示。

为了计算工步的锻压力，首先要了解各种工步的力能特性。正挤压工步一开始，挤压力就迅速增加到最大的突破力P₀，随后稳定地略有下降，而反挤压则略有增大，如图1-13所示。

表1-1正挤压、反挤压及复合挤压成形特点

（续）(www.xing528.com)

2.按挤压时坯料是否加热及加热温度的高低分类

（1）热挤压 热挤压是将坯料加热到再结晶温度以上进行的挤压。当热挤压在速度较低的设备（如液压机）上进行时，坯料温度应尽可能接近锻造温度的上限；当在速度较高的设备（高速锤）上进行时，因挤压件温升严重，容易引起过烧及开裂，所以应使坯料温度比锻造温度低50～100℃。

（2）冷挤压 冷挤压是指在再结晶温度以下进行的挤压。冷挤压时变形抗力比热挤压高得多，但表面粗糙度值低，冷挤压前应先对金属进行软化，降低变形抗力，并进行表面磷化和皂化处理改善表面成形条件。冷挤压广泛地用于机械零件、金属制品和电器元件、壳体的生产。

图1-13 正挤压、反挤压工序的力-行程曲线

（3）温挤压（或半热挤压） 它是介于热挤压与冷挤压之间的一种挤压方法，所需变形力高于冷挤压而低于热挤压；所得挤压件的表面粗糙度值虽略高于冷挤压，但较热挤压低得多。温挤压不仅可用于合金工具钢模具型槽的挤压，而且对适于冷挤压的中碳钢零件毛坯也可采用温挤压。

可以进行挤压工艺的设备较多，不仅在精压机、高速锤、水压机、曲轴热模锻压力机等设备上能进行挤压，而且在普通的摩擦压力机、曲轴冲床等上面也可以进行。

用挤压工艺生产零件，因为在挤压时坯料三向受力，能提高金属的塑性，因此可以负担某些锻造、轧制所不能胜任的低塑性金属的压力加工工作，在冶金工厂也用于生产某些有色金属的型材。挤压可以保证金属纤维不被切断且沿零件轮廓分布。挤压增加了变形程度，能获得细晶粒，提高了零件的力学性能，从而延长了零件的使用寿命。