挤压的定义：对放在容器中的金属一端施加以压力，使锭坯金属通过模孔流出成型的一种加工方式。正向挤压：金属流动的方向与挤压杆运动的方向一致。特征：锭坯与挤压筒内壁间存在相对滑动，故外摩擦大。反向挤压：金属流动的方向与挤压杆运动的方向相反。特征：锭坯与挤压筒内壁间无相对运动，故无摩擦。正向挤压分为：（1）普通正向挤压：特点：1锭坯与挤压筒内壁间摩擦大2变形不均匀严重3压余较多。压余定义：为了防子挤压后期，锭坯表面脏污进入金属制品内部而将坯料的一小部分留在挤压筒内，这部分金属称为压余。（2）脱皮挤压：把坯料表面金属留在筒内的挤压方法。特点：1制品表面光洁2摩擦阻力小，变形均匀3压余少4增加了清理脱皮工序。（3）无压余挤压：一般用于铝及铝合金挤压（4）变断面型材挤压（5）带独立穿孔装置的挤压。反向挤压分为：（1）实心材反向挤压：1杆动，筒不动2杆不动，筒动。特点：比正向挤压的挤压力60%~70%，金属流动集中在模口附近所以变形较均匀，压余少，生产效率低。（2）空心材反向挤压：1空心的锭坯不动的芯棒的反向挤压2迎面挤压。特点：无模，无芯杆，实际上就是冲压。废料少成品率高，管长度受限，管材易偏心。特殊挤压法（1磁疗鞋）液体金属挤压法：在立式挤压机，将液体金属倒入筒内，凝固挤压。（2）高压液体挤压特点：无摩擦，变形均匀。锭坯与模处于流体力学润滑状态，故摩擦力小，模磨损少制品表面光亮，制品的横，纵向性能均匀，挤压力 很小，可挤高强度，高熔点，塑性极差金属，密封问题。（3）连续挤压法挤压特点：优点：1比轧制具有更为强烈的三向压应力状态，金属可发挥其最大塑性2变形能力大3生产具有较大的灵活性，在一台设备上可生产多种4产品尺寸精确，表面质量好5易实现自动化，封闭化生产。缺点：金属固定废料损失大2加工速度低3制品的组织性能在横纵向差别大4工具损耗大，横筒损耗大。金属流动的意义：金属流动影响到制品组织，性能表面质量，外形尺寸及形状精确度，以及工具设计原的方法。方法：1坐标网格法2低倍高倍组织法3视塑性法4光塑性法5云纹法。金属流动：分三个阶段：1填充挤压阶段：锭坯与筒壁之间间隙1~15mm，挤压时先充满，少量金属流出模口。1此阶段的受力分析：刚开始，类似自由体镦粗，受外力：P,N,T,,金属内部：三向压应力，分别于轴向压应力，径向，，，模口的存在导致分布不均匀，到模口处最小。2变形情况（1）开始时，随P增加，（2）为克服挤压筒壁对金属的作用力和摩擦力，必须保持加挤压力（3）充满后，一部分金属流出模口，它不是被挤出的而是剪切出来的，因为轴向应力分布不均，在模口处产生突变，产生了很大的切应力，而且在模孔周边最大。随P增大，在模口处，当，，，，时，金属被剪出模孔。（4）该阶段对制品的影响1断面收缩率大，当长度与直径之比大于3~4时，或间隙过大时，产生的鼓形较大，易产生裂纹，高压气体进入微裂纹中，也会使锭坯弯曲，使
填充过程复杂。2挤压管材时，先填充，后穿孔，否则偏心。3挤压脆性材料时，变形要小，防止裂纹。4为保证某些合金的横向机械性能，填充时必须给铸坯25%~35%的变形量。基本挤压阶段：变形区的应力与变形状态2、利用坐标网格法说明金属流动: 由图可知，挤压后，网格线发生变形弯曲，说明金属流动不均，即存在不均匀变形。横向线:1挤压部分的横向凸向挤压方向，因为筒壁模的摩擦阻力使边部的金属流动滞后于中心层。凸向模口的横向线越靠近模口弯曲越大，在模口处达到最大，说明中心层金属与外层金属存在流速差，在模口处达到最大。纵向线：纵向在进出变形区时发生了方向相反的两次弯曲，其弯曲角由外到内逐渐变小，说明在纵向的变形不均匀。挤压变形区：分别连接纵向线的两次折点，形成两曲面，由他们组成的区域称为变形区。挤压后的坐标网格也存在畸变，中间的方格变成矩形，边部的方格变成近似的平行四边形。说明外层金属除受到周边压缩，轴向延伸外还存在附加剪切变形，由内到外逐渐增大，由前到后逐渐增加。存在两个难变形区和一个细颈区
1 位于挤压筒和模交界角落处的前端难变形区
2 位于垫片处的后端难变形区
3 纵向线在进入变形区前，距垫片不远处发生明显向内弯曲，形成细颈。
3、死区（1）死区的位置（定义）：即位于挤压筒和端模交界角落处后前端难变形区。
（2）形成原因：铸锭前端受到末端面摩擦阻力作用，阻碍着部分金属流动，又因为挤压筒与模的共同冷却作用，使该区金属塑性减低强度升高不易流动，因而形成前端难变形区即为死区。（3）死区作用：对提高制品表面质量有利，因为死区的顶部能阻碍铸锭表面的杂质及缺陷进入变形区，流入制品表面，对于挤压状态交货，不用进行加工的制品一般采用平模挤压。（4）地铁门死区的影响因素①模角：模的轴线与工作断面1摩擦状态 f越大死区越大2挤压比入 入越大死区越大3挤压温度 t越大 f越大 温差越大，死区金属强度高，不易流动 死区越大（4）挤压程度 V挤 越大 V流 越大 冲刷越大 死区越小4、细颈的形成
成因：挤压筒壁的摩擦阻力使外层金属的流动滞后于中心层金属，而挤压垫片处的摩擦力阻碍了金属变形，当挤压力达到一定值后，外层金属开始向中心压缩而形成细颈。5、后端难变形区的形成原因 垫片的摩擦与冷却阻碍了金属流动，挤压到后期金属径向流动加剧，后端的难变形区由面包形冲刷成楔形。三、终了挤压阶段（也叫紊流挤压阶段） 指锭坯长度减小到变形区压锥高度时的金属流动阶段。 此阶段挤压力开始升高，因为变形区内金属
径向流动增加，另外锭坯温度下降强度升高，若挤压继续进行就得增加挤压力。
多媒体控制器1、 挤压缩尾及其形成 挤压缩尾定义：到了终了挤压阶段，纵向的金属供应体积大大减小，锭坯后端金属迅速改变应力状态，克服挤压垫片的摩擦作用，产生径向流动提前进入制品形成挤压缩尾。 这种缺陷的形成：中心，环形，皮下。中心缩尾： 当后端难变形区成楔形时产生粘着，很难补充到流速较快的内层，致使后端金属克服热片阻力而产生径向流动，以补充金属的不足于是坯料表面常有的氧化皮，杂质、油污等也进入制品内部，当挤压到最后，即剩余的坯料金属全部用上也不够，于是在制品中心部分出现了空缺，呈漏斗状。环形缩尾出现在制品尾部中间层呈环形或部分环形垫片和挤压筒角落处的金属脏物，沿垫片径向流动进入制品中间层。皮下缩尾指表皮下存在一层径向上不连续的环形或部分环形缺陷。 滑移金属与死区金属断裂或形成滞留区，死区顶部金属参与流动。包覆在制品外面，形成分层或起皮。皮下缩尾，环形缩尾在中心缩尾之前产生
2、 减少缩尾的措施选择适当的工艺条件，改善金属流动不均，减少坯料尾部径向流动。
（1） 进行不完全挤压，在可能出现缩尾时停止挤压。压余：为坯料直径的10-30%2：脱皮挤压：垫片直径小于筒内径1-4mm
（2） 机加工锭坯表面
反向挤压时的金属流动采用：模不动，筒动。变形区很小，流动均匀工艺操作复杂，制品长度受限，生产率低
2.3影响金属流动的因素
一、接触摩擦与润滑的影响 一般f越大金属流动的不均匀性越大，变形不均增大
挤棒材：f越大，流动不均越大，变形不均越大 解决：加润滑使筒模的f减小
挤管材：穿孔针对金属存在摩擦，冷却作用使中间金属流速减小 解决：金属流动较均匀
二、金属强度α越大，难变形 ，金属流动不均减小强度增大，f减小，阻力减小，流动均匀强度增大，变形热效应大，摩擦热，改变锭坯温度分布
三、工具与锭坯温度1、坯料截面温度不均 加热好的坯料：空气、挤压工具的冷却，使锭坯内外产生温差 塑性、强度内外不同，导致内外层金属流动不均2、导热性
同一金属，t越大。导热性减小。内外温差使导热性不同，金属流动不均3相的变化：避免两相区挤压四、工具结构和形状的影响1、模：模角α越大，死区越大，不均匀越大，α=90°最不均 ∴锥模挤压比平模挤压流动均匀，但表面质量降低。经验：α=60-65°2、垫片：对金属流动无影响，一般采用平垫片。3、挤压筒：筒的断面与制品断面近似，流动均匀，生产中一般采用圆柱形。五、变形程度与挤压速度的影响
1、其他条件不变，若入越大，死区越大，阻力越大，不均越大 但当入达到一定值，剪切变形深入内部，变形趋均匀，即变形程度90% 入≥10时趋于均匀。2:速度的变化：体积不变，F挤*V挤=V流*F流 V流/V挤=F挤/F流=入 ，V流=入*V挤 条件相同：若V挤 越大，V流 越大，流动不均越高，∴附加应力越大，表面易产生裂纹。V挤 越大的具体表现：
（1） 流动不均越高，附加应力越大，表面易裂2:加工硬化越难，塑性越低
（2） 变形潜热越高，T越高，可能进入脆性区域塑性降低
一般高温挤压时，V挤减小，低温挤压时V挤越大
2、 挤压力定义：挤压杆通过垫片作用到锭坯上使之从模孔流出的压力，称为挤压力
通常指：Pmax
一、 影响挤压力因素
1、 挤压温度与变形抗力 一般挤压力与变形抗力成正比（一般温度不均，抗力不均，不是线性） T越大，变形抗力越小，挤压力越小
2、 变形程度：挤压力与变形程度成正比
3、 挤压速度：①当V挤恶霉灵原药 较大时，V挤 越大，挤压力越大，变形热越高，T越高，挤压力越小 ②当V挤 较小时，V挤 越大，挤压力越大，变形热越高，T越低，挤压力越大
4、 摩擦：f越大，P挤越高
5、 模角：α越大，流动不均越大，金属所需要变形功越大，P挤 越大
α越小，流动不均越小，金属所需要变形功越小，而摩擦面积越大，摩擦功越大，总体P挤 越大挤压力测定:液压表读出，电测，机械。 挤制品的组织不均匀:一般横向上中心晶粒粗大，外层的细小；纵向上前端的粗大，后端的细小。从前到后，内外层晶粒大小差
异逐渐变小。 成因：（1）主要是由于不均匀变形引起的。挤亚时外层金属受到筒内壁的摩擦阻力作用，而产生剪切变形，晶粒破碎严重，且这种变形程度由外到内逐渐变弱。故外层晶粒细小，内层晶粒粗大。随着挤压的进行，坯料长度减少，变形程度逐渐增加，剪切变形区扩大，且逐渐深入到中心。故前端晶粒粗大，后端晶粒细小，从头到尾，内外层差异变小。（2）挤压温度和挤压速度影响。如果V挤很小时，锭坯在挤压桶内停留时间长，温降大。前端制品在高温下变形，在变性去内或出摸口后，可充分再结晶，故前端晶粒粗大，而后端金属随时间增加，温度降低，在变形区内或出摸孔后再结晶不充分，特别是在挤压后期，金属流动速度加快，在变形区不利于再结晶进行，故后端晶粒细小。（3）相变引各起的组织不均匀性：在相变温度下挤压，各相的变形不均，组织不均，加剧变形的不均匀性，从而使制品的性能降低。挤制品的层状组织，定义：挤制品折断后，呈现出与木质相似的断口，分层的断口，凹凸不平，并带有裂纹，各层分界面平行于轴线，这种结构的组织称为层状组织，也叫片状组织。部位：出现在制品的前端，由于挤压后期变形程度变大，紊流加剧，从而破坏了杂质薄膜的完整性，使层状组织不明显。措施：减少铸锭的柱状区，扩大等轴区，同时使晶间杂质减少或分散。挤制品的粗晶组织，定义：许多成分复杂的合金挤制品，在热处理（淬火）后，常在制品的尾部靠外层出现粗大的晶粒组
织，又称粗晶环。粗晶环的分布规律：一般为靠近挤压筒，模壁的部位，前端少，后端多。单模孔挤压棒材：粗晶环均匀分布在尾部周边上。多模孔挤压棒材：靠近筒壁局部周边上。型材或异型棒材：分布极不均，在型材的角部或转角区。粗晶环的形成机理：纯铝挤压后即有粗晶环，而铝合金在淬火后才出现粗晶环。其根本原因在于再结晶。挤压时，强烈的外摩擦使外层金属的变形强度比中心高几十倍。同时，还有较大的剪切变形，晶粒严重破碎，晶格严重扭曲。金属的内能即界面能增高。金属处于热力学不稳定状态，从而降低了该部位的再结晶温度（低35度左右）。对于纯铝来说，外层很容易发生再结晶，制品长度方向上的变形均匀，导致再结晶温度不均，使晶粒越往后越粗大。影响粗晶环的因素：（1）合金元素。Mn,Cr,Ti,Zr等扩散系数低，使Al扩散系数降低，增加了扩散激活能，再结晶温度高。例如，Mn0.2~0.6%,粗晶环。Mn>0.8~0.9%燃料棒无粗晶环。（2）铸锭均匀化。温度：470~500，MnAl6析出聚集，消弱抑制再结晶作用。机体中Mn脱磁器含量大幅度降低，使Al合金的扩散系数相对曾加，再结晶温度降低。所以锭坯均匀化会使粗晶环扩大。均匀化只对含Mn的合金有影响。（3）挤压温度。升高粗晶环变多。因为温度升高，使变形抗力下降，温差生高，变形不均升高，外层激活能下降，再结晶温度下降。（4）挤压筒温度。升高，粗晶环减少。（5）淬火时加热温度。升高，使第二相弥散质点从新固溶。使
MnAl聚集长大（球状），机体中Mn含量下降。粗晶环增多。（6）应力状态。压应力使Mn的扩散系数下降。拉应力使扩散系数升高。硬合金：内层和前端的强度低而外层和后端的强度高，延伸率的变化是内层前端高，外层后端低，（不带粗晶环）。软合金：内层前端的强度高，延伸率低；外层和后端的强度低，延伸率高，（粗晶环）。不同变形程度的机械性能的不均匀性：当λ较小时，制品内外层的性能不均严重。当λ较大时，制品内外层的性能不均匀性减小。当更大时，内外性能趋于一致。制品再横向，纵向的性能差异：挤压时，纵向变形为主变形，存在于晶界上的化合物，杂质，缺陷等沿挤压方向，即纵向排列。内部组织出现取向性的纤维组织，所以纵向性能高，横向性能差，出现严重的各向异性。某些制品的粗晶环会使性能降低。纯金属制品无论是在横向还是纵向上性能差异很小。挤压效应：某些工业用铝合金，经同一热处理，即淬火时时效后与其他加工制品相比，发现挤制品在纵向上抗拉强度高而延伸率低，这种现象称挤压效应。措施：（1）制定合理的温度速度规程。（2）增大变形区内的轴向主应力。增加，工作拉速下降。（3）润滑筒模或采用锥模，以减少不均匀变形。（4）采用挤压新技术。工艺参数对制品性能影响。温度：升高，再结晶，晶粒粗大，性能下降（若下降，变形抗力升高，挤压力升高）。速度：升高，放热多，散热少，温度升高，晶粒变大，性能下降。（3）程度：λ升
高，不均匀变形升高，但λ增加到90%以上，变形趋于均匀。挤压工具：筒，模，垫，杆，针。模的结构，以单模孔的锥模为例。1.模角：模的轴线与模端面夹角α（1）对平模：α=90度，死区大，自然模角40~70°(2)对锥模，0<α<90°，一般α=45°~60°，挤压力最小。55~70°，表面质量好。对有金属，如铝，α=60~65°。
在Ⅱ区内：轴向伸长，周向压缩，径向增厚或减薄。是壁厚发生变化的应力：δ1 δr
δ 1↑变薄；δr↑ 变厚。管壁增厚或减薄看谁占主导。影响控制时壁厚变化因素：1管坯的相对壁厚（S/D）。若管坯的外径D不变S↑使金属流动阻力增加，使增壁量↓；S相同D↑，流动阻力减少，增壁量↑。2管坯材质：金属越硬，增厚趋势越弱。3道次加工率ε，一般ε↑相对拉应力↑使增壁量↓，减薄。生产中ε＞40%时，即D/S＞7.6也出现减壁。4润滑↓模参数↑拉速↑等因素，若拉力P↑则拉应力↑增壁量↓减壁量↑，减薄。空拉可纠偏：假定在同一圆周上径向压应力均匀分布，则在不同壁厚处产生的周向压应力将不同，因此薄壁处要先发生塑性变形，即周边压缩，径向延伸，轴向延伸，使壁厚增加，而厚壁处仍处于弹性变形状态则薄壁处产生了附加轴向压应力，后壁处产生附加轴向拉应力，从而促使后壁处进入塑性变形，且加大了轴向的延伸减少了径向延伸显然薄壁处减少了轴向延伸增加了径向延伸。
因此使整个断面上的管壁厚趋于均匀一致。D/S>25不能纠偏（因为失稳）。衬拉1固定短芯头拉拔：因接触面积大使P↑所以道次加工率小，管长受到芯杆长度限制，芯杆弹性变形量大，引起“跳车”在管子上出现“竹节”。变性区：Ⅰ空拉区：与空拉变形特点一致。Ⅱ减壁段：与棒材变形特点一致。Ⅲ定径区：只产生弹性变形同棒材相似。特点：1）芯头表面与管坯存在摩擦且方向与拉拔方向相反2）由于芯头作用，所以内表面上δr≠0且内外层的δr变化小，故变形均匀。2长芯杆拉拔：与固定短芯头拉拔时的应力变形状态基本相似。特点1）金属变形时沿芯杆表面向后滑动，则芯杆作用于管内表面的摩擦力与拉拔方向一致2）允许采用较大的延伸系数，通常2.2最大2.95.3游动芯头拉拔：拉拔时芯头固定不动，依靠其自身的形状和芯头与管子接触面间的力平衡使之保持在变形区中。变形区由五部分构成，Ⅰ管坯与模接触到与芯头接触为止空拉区其变性特点与空控一致。比固定短芯头的空拉区要长，故管坯的增厚量较大Ⅱ减径区，管在该区有较大的减径，同时也有一定减壁，其减壁量大致为空拉时的增壁量。该区的应力变形状态与实心棒材拉拔时相似，此区终了时认为壁厚与拉拔前一致。Ⅲ第二段空拉区：管子由于拉拔力方向的改变而稍微离开芯头表面，变性特点与空拉一致。Ⅳ减壁区：主要实现壁厚减薄。Ⅴ定径区：只产生弹性变形，稳定管子尺寸精度，光滑内外表面。实现游动芯头拉拔的条件：①游动芯头的锥面角必须
大于摩擦角，否则芯头被拉入摸孔。②游动芯头的锥角必须小于或等于拉模的锥角，否则在未建立平衡前管子被拉断。③芯头位置必须有一定限制，向前超过极限芯头圆锥断会卡段管材向后超过将失去稳定性。实际拉拔中芯头做往复移动构成动平衡，管子的内表面出现明暗交替的环纹。拉拔力影响因素：1金属性质，抗拉强度↑P拉↑2变形程度，P拉与变形成正比3模角α，α↑正面阻力↑P拉↑，α↓摩擦阻力↑P拉↑。4拉拔速度V拉，低速拉拔V↑P↑，高速拉拔V↑P↓若继续加速，P不变。5润滑6反拉力。锥模构成：四个带。Ⅰ润滑带（入口锥、润滑锥）作用：储存润滑剂，使润滑剂进入摸孔，保证润滑带走产生热量。Ⅱ工作带，作用：实现塑性变形或得所需尺寸。Ⅲ定径带，作用：使制品获得稳定而精确的形状尺寸，使模免于因磨损而超差，提高模的使用寿命。Ⅳ出口带作用：防止制品划伤及定径带出口端因浮力而引起剥落。
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