[重点]静液挤压

静液挤压的研究现状与进展
摘要本文阐述了静液挤压技术研究现状及其进展,内容包括:静液挤压技术的特点、静液挤压的设备结构与特点、静液挤压对于各种金属材料加工的适用性、静液挤压技术的成就和静液挤压技术的工业化。通过这些方面的综述用以介绍静液挤压技术的现状与进展。
关键词静液挤压设备技术
吸咪头
引言
1952年,美国的哈弗大学的布里奇曼教授就研究研究了金属材料在高静液压力下的塑性行为。随着社会的进步,各类材料的发展,对制作工艺的要求也越来越高了,发展新的制造技术是必然的趋势,静液挤压技术也得到进一步的发展。静液挤压设备不断地更新,也适应了更多的金属材料,静液挤压技术不断地推进,使其在制造领域不断取得成就。七十年代金属液态挤压技术迎来了工业化的时代。以致于目前世界上大多数工业国都能用这种技术方式研究和开发材料的成形加工,其应用日趋广泛,产生了巨大的经济和社会效益。
1.静液挤压技术的特点
静液挤压技术是利用封闭在挤压筒内锭坯周围的高压液体,迫使锭坯产生塑性变形,并从模孔中挤出的
加工方法。下面几点是静液挤压技术的特点:
首先,第一个特点是坯锭和挤压简壁之间完全没有
摩擦,并且由于高压液体的润滑作用而使模子和坯锭之间的
摩擦阻力降低,所以挤压压力也就明显降低。多媒体操作系统
第二个特点是在模子周围有液体压力的作用,因此
可以使用薄壁的模子。另外润滑良好又使得模子的磨损很
小,从而可获得高精度的挤压材料。
第三个特点是由于模壁和材料之间的润滑良好,所
以在一般情况下变形是均匀的,并且也能女用以前的活塞挤
压或拉制难以加工的那些材料(如钛之类易热粘结材料和高
速钢之类的高抗变形材料)。
第四个特点是对于异形断面材料、薄壁材科、复合
材辩等容易进行加工。如可加工形状复杂的铜型材、加工铝
及铝合金的薄壁管材、型材及线材、加工钢及铜合金的管材、
型材及线材等。
第五个特点是通过加反向压力或改变模子形状,使钼、镁等舱性材料的挤压成为可能。
第六个特点是由于产生的高静液挤压应力可防止坯锭内部缩孔及裂纹的形成,并且有助于使静液挤压部件达到的强度值比普遍挤压的高。
2.静液挤压设备与结构特点
2.1挤压机
挤压机有立式、卧式两种。立式操作方便、简单,卧式更便于生产大的工件,所以实验室一般都是立式,工业生产一般用的都是卧式。国外已有系列的静液挤压机生产。瑞典A S E A 公司生产的具有钢带缠绕结构的卧式静液挤压机, 称为《Q ui nt “》型, 其工作压力为1 2 0 0 。一20 以0 0公斤/ 厘米之, 挤压筒内径为7Q毫米到ZOQ毫米,、压机总吨位从1 2 0 吨到63 Q0 吨已成系列。英国F ie ld in g P 毛a tt 公司的1 6 0 0 吨静液挤压机, 速度很快,每小时自县挤压出及5 根坯料, 生产率很高。美国的静液扰压机特点是工作压力高, 已达3 0 0 0 0 一5 0 0 0 0 公斤/厘米“。美国航空学会1 9 7 0 年开始设计制造的1 7 0 0 0 吨静液挤压机, 是目前世界上最大的一台静液挤压设备[1]。手指假肢
2.2挤压筒
挤压筒是静液挤压的关键部位。挤压筒的结构形式很多。自增强单层筒、多层复合筒是比较常用的。因为要承受很大的力,挤压筒的材料强度非常的高。
2.3柱塞
柱塞的材料也是高强度的钢。塑性要求要高一些, 所以硬度不能太大。柱塞的形状光滑圆润,避免了应力集中。
2.4挤压凹模
静液挤压莫入口角比一般挤压凹模角要小。
2.5高压密封
建立静液挤压过程, 须解决高压密封。高压密封主要指在挤压筒与凹模之间和柱塞与挤压筒之间的密封, 以及毛坯与模具、心杆与毛坯之间的密封。
3.静液挤压对于各种金属材料加工的适用性
3.1铝及铝台金
铝及铝合金的加工性能一般,必须加热到400℃以上,加工性能良好的坯料,挤压的速度也只有几十米一分钟,而且坯料的长度还受到直径的限制。
对于静液挤压则因为挤压筒与坯锭之间没有摩擦损失,而且坯锭与模子之间的摩擦也因由高压液体产生的润滑效果而显著降低,所以能够以高挤压比对长尺寸的铝及铝台金进行高速挤压。其挤压压力与铝台金坯料的硬度、挤压比之间的关系如下:P=(39.4HV+920)lnR (kg/cm2)
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式中:P一压力}Ⅳ一坯料的维氏硬度R一挤压比[2]
3.2钢的静液挤压
由于钢的硬度和强度普遍大,所以挤压过程遇到的挤压阻力也比较大,所以得到的挤压比相对来说就没有别的金属那么大,但是用静液挤压工艺进行加工的可能性已在实验室得到证明, 许多作者报导了挤压产品能获得良好的尺寸精度[3]。
3.3复合材料的静液挤压
静液挤压由于其设备的结构特点和工作特点,该技术非常是个复合材料的挤压,包铜的铝锭、铜基中分布有铌钛超导线的复合锭都可以使用静液挤压。它也特别适合用于挤压成型加工的棒坯, 所产棒材无粗晶环、精度高、组织性能均匀. 其产品截面可以是矩形、圆形、T 形、多角形、六角形等形状, 但不能生产复杂的多翅片型材, 而常规挤压法则能顺利地生产形状复杂的型材[4]。
3.4钛型材复合静液挤压
线性驱动器用钢包钦复合静液挤压法加工截面形状复杂的钦质合页, 具有形状规整、尺寸精度和表面粗糙度指标较好等优点, 适用干截面形状单连通的异形型材的加工。典型的工艺参数:外套用A 3 钢,芯材用纯钦, 芯、套材硬度比1.349 , 模角45度, 芯、套材外接圆直径比为0.5 ,第一次挤压比3.61,退火后挤压比2.
04[5]。
3.5钨合金的静液挤压
钨合金是战斗部的关键材料之一,静液挤压技术是一种先进的材料变形加工工艺,它是钨合金目前最为有效的变形强化工艺之一[6,7]。钨合金在挤压变形的时候会发生组织的变化,挤压过程中钨颗粒会被拉成椭圆形,相应的钨颗粒之间的机体相也被挤压成条状。随着挤压变形量的增加,钨颗粒的变形也越来与明显,直至最终形成近似纤维化的
组织,如图2.1[8,9].
4.静液挤压技术的成就
由于静液挤压技术对金属的适应性非常的强,此技术在很多领域都得到了运用。例如高密度钨合金在国防工业领域被广泛用于制作各种杆式动能弹芯及导弹毁伤单元组件。高密度钨合金是典型的难变形材料,而常规粉末冶金液相烧结钨合金的强度性能相对较低,严重制约了其作为弹芯使用时的穿甲性能。因此,探索提高钨合金强度的有效制备方法,具有重要意义。
当然除了军工企业,在航天领域,静液挤压技术也是运用比较广泛的技术,因为静液挤压技术的精密度十分的高,而航天工业对工件的精度要求是非常的高的。
静液挤压技术的成熟,设备的改进。这些都会时静液挤压技术在未来的金属加工领域取得很大的份额。
5.静液挤压技术工业化
现在的静液挤压技术已经发展的非常的成熟。目前很多西方国家都能制造工业化的静液挤压设备。
由于静液挤压技术的优点十分的明显,西方国家投入的大量的资金发展该项技术,反观我国,对这项技术的投入和研究都赶不上这些国家,所以我觉得我们国家应该向这些西方国家学习,多投入一点,必经研究出来的技术使自己的,买的始终是人家的。目前西方太多散工业国家都能制造工业化的静液挤压设备,诸如英国原子能局、瑞典的埃塞公司、普拉特公司、美国的巴蒂尔研究所、日本的神户特钢所、西方电器公司等。其制造规模已经达到了从500T、630T、1000T、1200T、1650T、2500T以至更高6300T、17000T级别的静液挤压工业化设备[10]。
结论
静液挤压有其特有的优点。特点也十分的鲜明,挤压过程中有良好的润滑、摩擦低、组织变形均匀和精密度高的特点。
静液挤压对金属的适应性非常的强。
静液挤压技术的工业化设备技术含量很高,不管规模大小都可进行装备。
参考文献
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