今天小編給大家簡單介紹下靜液擠壓,靜液擠壓雖然不是常見擠壓機所運用的擠壓原理,但作為擠壓技術大家族的一員,我們有必要了解一下其工作原理。
靜液擠壓是采用稱為壓媒的高壓液體代替了通常的擠壓桿的直接作用,將錠坯從模具中擠出形成制品的一種加工方法。這并不是一個新方法,1894年比利時的羅伯遜(J.Robertson)就首先取得了專利權,但那時在工業(yè)上并沒有得到應用。20世紀60年代初期,這方法引起了普遍的重視。由于這方法壓媒的壓力要達到2000MPa,甚至更高,因而在機械上,尤其在密封方面,存在較大的問題。英國的菲爾丁公司(Fielding&Platt)和瑞典的通用電器公司(ASEA)在這方面取得了很大的成果。1970年以后,日本在靜液擠壓技術的工業(yè)應用,以及靜液擠壓機的設計和研制方面,也取得了重大的進展。目前在世界各國研究和制造的靜液擠壓機達到了40MN的水平。我國自行研制的40MN靜液擠壓機也已投入了運行階段。
靜液擠壓不僅適用于脆性金屬,也適用于像鋁、銅這樣的塑性良好的金屬。加工過程可不必按冷擠、熱擠分類,冷的和預熱的錠坯都可以擠壓。
靜液擠壓與傳統(tǒng)擠壓方法的根本區(qū)別在于后者作用在擠壓筒上的徑向壓力比擠壓桿的軸向壓力低20%~80%;而靜液擠壓時的徑向和軸向壓力相等。因此,擠壓工具承受極高的壓力,在工具的設計和選材方面必須提出更嚴格的要求。由于模具處于擠壓筒內(nèi),各方面都承受相同液體壓力的作用,因而模具的壁厚可以薄些,并可采用較長的錐形錠坯引人口。
具體應用
1)異型材擠壓
由于靜液擠壓時可以獲得良好的潤滑條件和均勻涂層流動狀態(tài),因而特別適合于內(nèi)表面或外表面帶有細小復雜筋條,且形狀與尺寸精度和表面質(zhì)量要求高的各種異型管材與棒材的成形。靜液擠壓可以在較低溫度下實現(xiàn)大變形程度的高速擠壓,所以對于一些高強度鋁合金,由于高溫脆性的緣故,在普通擠壓機上,只能采取很低的速度進行擠壓;而靜液擠壓可以將擠壓溫度降低至200~300℃,這樣既可以避免高溫脆性又可以大幅度提高擠壓速度。采用靜液擠壓法,銅及銅合金小尺寸管材可用高達數(shù)百的擠壓比實現(xiàn)一次擠壓成形,大大簡化了生產(chǎn)工藝。同時,由于擠壓溫度較低,可獲得細小再結晶組織的制品。
2)難加工材料擠壓
鈦合金型材,特別是薄壁型材,采用普通擠壓方法成形十分困難。采用靜液擠壓法擠壓鈦合金時,擠壓溫度可大大降低,且擠壓制品具有尺寸精度高,表面質(zhì)量好,性能均勻等特點,同時,還可以提高擠壓制品的力學性能。
3)高溫合金擠壓
利用靜液擠壓強烈的三向壓應力作用,可以改善金屬的變形能力,進行鎳基合金、金屬間化合物等高溫合金零部件的直接成形。
4)難熔金屬材料擠壓
大多數(shù)難熔金屬因其變形抗力大、塑性差,采用常規(guī)擠壓法擠壓難熔金屬難度大。在900~1500℃高溫下,難熔金屬不能在空氣介質(zhì)中成形,因為金屬易與氣體發(fā)生作用,使性能顯著劣化。采用靜液擠壓法,以玻璃-石墨混合物為高壓介質(zhì),使部分難熔金屬擠壓成為可能。
5)粉體材料擠壓
熱靜液擠壓同時具有熱等靜壓和擠壓成形兩種功能,尤其適合于粉體材料的直接擠壓成形。
例如,在鋼質(zhì)包套中以70%的相對密度填充高速鋼粉末,然后進行熱靜液擠壓,可以獲得與鑄造坯料經(jīng)鍛造后材料力學性能的制品。采用熱等靜壓工藝處理,然后在400~500℃溫度下進行靜液擠壓,可以獲得致密無缺陷的SiC纖維強化鋁基復合材料。
6)包復材料擠壓
利用金屬流動均勻和具有高靜水壓力作用等特點,靜液擠壓非常適合于各種包復材料(或稱層狀復合材料)的成形。例如,冷靜液擠壓的銅包鋁復合材料,在高溫下金屬間化合物的包復材料的成形。由于高溫和高壓作用,容易獲得具有完全冶金接合的界面接合質(zhì)量。
1952年,美國的哈弗大學的布里奇曼教授就研究研究了金屬材料在高靜液壓力下的塑性行為。隨著社會的進步,各類材料的發(fā)展,對制作工藝的要求也越來越高了,發(fā)展新的制造技術是必然的趨勢,靜液擠壓技術也得到進一步的發(fā)展。靜液擠壓設備不斷地更新,也適應了更多的金屬材料,靜液擠壓技術不斷地推進,使其在制造領域不斷取得成就。七十年代金屬液態(tài)擠壓技術迎來了工業(yè)化的時代。以致于目前世界上大多數(shù)工業(yè)國都能用這種技術方式研究和開發(fā)材料的成形加工,其應用日趨廣泛,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。