热效应在低塑性金属冷挤压中的作用与应用

1.热效应的产生及影响因素

在冷挤压变形过程中，消耗于塑性变形功的一部分能量变成了热能。当变形速度较大时，特别是在高速挤压的情况下，热量来不及散失，被挤毛坯的温度就会明显升高，从而使其强度降低，塑性升高。这种现象称为热效应。

由于热效应的作用而引起温度的升高与下述因素有关。

（1）材料种类 被挤材料种类不同，温升也不一样。例如，冷挤压外径为φ17mm的管子，变形程度ε_F=80%～95%，挤压速度为470mm/s，当采用不同材料冷挤压试验时，其温升情况分别为：纯铝为180～200°C；纯铜为320～380°C；黄铜为340～400°C；10、15钢为360～410°C。

（2）挤压速度 此处的挤压速度v是指压力机滑块的运动速度，其单位为mm/s，它与应变速度是不同的。应变速度是指单位时间内的相对压下量，单位为1/s。但两者是有联系的。例如，压力机滑块的运动速度为v，在Δt时间内将高度为H的毛坯压下ΔH，则此时的v=ΔH/Δt，而应变速度为

挤压速度不同，温升也是不一样的。当采用曲柄压力机进行冷挤压时，挤压件的温升较高，不能用手去拿刚挤好的零件；而采用一般的液压机挤压相同材料的零件时，温升就较低，有时可以用手去拿刚挤压好的零件。

2.热效应的作用(www.xing528.com)

热效应的作用可以使被挤毛坯的温度升高。因此，我们通常所说的冷挤压加工，并不真正是在室温中进行的，而是在某一温度下进行的。

热效应的作用可以使材料的变形能力得到改善，这对于冷挤压一些低塑性金属，形状比较复杂的零件，更有重要的实际意义。

为了更好地利用热效应，应特别注意热效应的作用对金属材料变形能力的影响。如何判断由于热效应的作用而使材料的温度升高，从而产生对材料变形能力的影响呢？通常是根据金属材料的塑性图来判断的。图1-49所示为碳钢的塑性图。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示塑性降低区域，1、2、3表示塑性升高区域。由该图可以看出，冷挤压碳钢最好在区域1（约200°C）进行，在此温度下的原子热振动较室温剧烈得多，因此塑性较高。如果热效应的作用正好使温升至塑性降低区域Ⅱ，此区称为“蓝脆区”。在该区内产生的某些夹杂物如氧化铁等以沉淀的形式析出，存在于晶界上，会使塑性下降。因此，冷挤压加工应避免在“蓝脆区”内进行。

图1-49 碳钢的塑性图

从上述分析可以看出，热效应的作用可以减少变形抗力，提高塑性，这是好的一面，但也要注意它可能带来不利的一面。