2022年7月14日 星期四

金屬擠壓工藝有哪些現代廣泛的應用?金屬擠壓技術的研究現狀!

Posted by SEOer on 7月 14, 2022 with No comments

金屬擠壓具有基礎理論性強、工藝技術性高、品種多樣性好及生產靈活性大等許多重要特點,是管棒線型材工業生產和各種複合材料、粉末材料、高性能難加工材料等材料與新產品製備、加工的重要方法。


擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產與零件成型加工的主要方法之一,也是各種複合材料、粉末材料等先進材料製備與加工的重要方法。


從大尺寸金屬鑄錠的熱擠壓開坯、大型管棒型材的熱擠壓加工至小型精密零件的冷擠壓成型,從粉末、顆粒料為原料的複合材料直接固化成型到金屬間化合物、超導材料等難加工材料,現代擠壓技術得以廣泛的應用。


擠壓鑄造技術是一種結合了鑄造與塑性加工特點的短流程、高效、精確成形技術,廣泛應用於機械、汽車、家電、航空、航天、國防等領域生產高性能、高精度零件。


連續擠壓技術發源地是英國斯普林菲爾德核動力開發研究所,連續擠壓技術作為一種新的塑性加工方法,與傳統擠壓方法相比,具有節能、節材、自動化程度高、可製造大長度產品等優點,並為複合、粉末等先進材料製造提供了新的手段被譽為有色金屬加工技術的一次革命。


近年來,除了改進和完善正反向擠壓方法及其工藝之外,出現了許多強化擠壓過程的新工藝新方法,並獲得了實際應用。


擠壓輪作旋轉運動,在擠壓輪圓周上有一環形溝槽。腔體工作圓弧與擠壓輪圓周相吻合,腔體內裝有擠壓模具。銅桿料經過壓輪壓實,在巨大摩擦力和擠壓力的作用下產生足夠溫度後被連續送進擠壓腔內,坯料在腔體擋塊前面沿圓周運動受阻而進入腔體,在腔體內達到再結晶狀態後通過模具擠出銅棒材產品。


重金屬擠壓用擠壓方法將銅、鎳等重金屬及其合金加工成管、棒、型、線材等製品的工藝。應用於重金屬的擠壓方法較多,有正向擠壓法、反向擠壓法及聯合擠壓法、靜液擠壓法、有效摩擦擠壓法等。對易形成擠壓縮尾缺陷的某些黃銅與青銅,宜採用正向脫皮擠壓。為防止熱擠壓材料表面氧化,提高表面質量,減少金屬損失,對一些金屬可採用水封擠壓法。


擠壓成形是金屬成形工藝中一個重要分支,可用於成形一些其他工藝如軋製、鍛造等難成形或不能成形的材料,通過改變擠壓出口模孔的形狀,可以獲得類型多樣的擠壓製品,是應用廣泛的金屬成形工藝。


擠壓鑄造是一種使液態或半固態金屬在高壓下充型和凝固的精確成形鑄造技術,其能有效提高壓鑄件補縮合成形能力,具有避免或減少氣孔等壓鑄件缺陷,提高鑄件力學性能作用,且使用範圍廣,節約能源。目前這種工藝已被廣泛應用到汽車、摩托車等重要安全和高性能零部件生產上。


目前,許多國家也在進行擠壓鑄造新產品開發工作,主要從以下幾個方面來擴展新工藝的應用:第一取代常規壓鑄工藝,使其有更緻密組織,可固溶熱處理,並提高其力學性能或提高其耐磨性、抗滲漏性。第二取代砂型、金屬型鑄造,使鑄件內部組織更緻密,表面輪廓更清晰,尺寸精度更高。第三取代鍛造、熱擠壓等工藝,以降低成本,簡化工藝。近年來,世界各國對擠壓鑄造鋁基複合材料的研究工作十分活躍,由於擠壓鑄造工藝是製備金屬基複合材料最廉價又適合大批量生產的一種很實用的工藝方法,因此備受關注。


有色金屬,特別是銅、鋁、鎂合金擠壓加工型材,由於具有一系列優異特性,在國民經濟各部門、軍工各領域、人民生活各方面都獲得廣泛應用:

1.航天航空。

2.交通運輸。

3.電力能源。

4.電子電器。

5.電氣、機械、五金及裝飾品方面,鋁、銅擠壓件應用廣泛。

6.醫療器械及文體用品方面,開始廣泛應用。



國外擠壓鑄造設備的技術優勢主要有以下幾點:

1.開發了高精度液壓控制閥和閉環控制壓射系統。

2.具有專用高效的澆注系統。

3.合模機構效率高。



擠壓鑄造設備主要發展趨勢是:

1.寬適應性。

2.研究新型合鎖模機構或方法。

3.採用先進控制系統。



儘管國內外針對擠壓鑄造技術已經做了不少工作,需要開展工作主要體現在:

1.對於大型複雜零件擠壓鑄造精確成形,需研製具有更優綜合性能的新型材料,完善適合於金屬材料擠壓鑄造技術的材料體系。

2.在成形工藝方面,大型複雜零件各部位凝固條件相差較大,應通過工藝優化實現零件組織和性能的均勻性,進行鑄造缺陷的精確控制;大型鑄件的模具製造週期長、成本昂貴,開發準確的數值模擬技術是優化模具設計的重要手段。

3.成形設備是高效精確成形的重要保證,需要從寬適應性、研究大噸位和新型合鎖模機構、採用先進的控制系統等方面開發先進的擠壓鑄造裝備。


目前,從市場對於連續擠壓技術的需求其未來的發展趨勢主要為:

1.連續擠壓設備大型化方面,產品尺寸規格增大,對連續擠壓設備需求最直接的就是設備大型化,無論銅鋁的連續擠壓還是連續包覆都需提供型號更大連續擠壓設備。

2.連續擠壓技術與應用方面,大規格銅、鋁板帶,大截面銅異型材,銅管,大直徑鋁型材和鋁管等,無論從成形理論、成形工藝及設備選型等方面,國內外在連續擠壓實現方面進行研究都比較少,這是未來連續擠壓技術與設備研究和發展的趨勢之一。

3.加工材料拓展方面,目前連續擠壓設備及技術主要可實現鋁、鋁合金、銅及部分銅合金連續擠壓生產,但用戶希望更多加工材料能通過連續擠壓方法實現產品加工,進而節約生產成本和降低對環境污染。尤其是應用前景廣闊的銅鋁合金領域,以及未來市場需求量看好的其他輕質合金領域,都具有十分巨大的市場消費量。

4.複合材料連續擠壓生產,包括雙金屬複合材料連續包覆,由於某些金屬材料價格昂貴或某些特殊用途材料對抗腐蝕等嚴格要求,需要進行雙金屬連續擠壓包覆加工,以及部分由於對材料性能的特殊要求,需要進行金屬間或金屬非金屬間材料連續擠壓加工。

5.材料的循環使用。連續擠壓技術特點使其對加工材料的狀態要求相對寬鬆,各種加工過程產生邊角餘料,從粉末狀到不規則顆粒狀都可通過連續擠壓設備重新加工成不同規格和形狀的成品,材料循環利用要求提高,以及對再加工過程能源消耗的嚴格控制,使其成為未來重要的研究方向。

6.變形工具和成形過程研究,變形工具研究主要涉及連續擠壓不同變形工具材料的選擇、加工及使用,而成形過程研究主要包括連續擠壓成形工藝設計、實現和優化,其中與變形工具研究的部分內容有密切聯繫,尤其兩者都需要解決由於設備大型化和產品規格增大趨勢所產生的一系列問題。

7.連續擠壓技術與設備自動化方面的研究,主要包括生產過程自動化水平提高、自動化控制與信息技術集成、產品質量智能化監控、人工參與和操作機會的減少等。

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