有色金属挤压加工技术的现状及其发展趋势

2019-02-09

世界有色金属 2019年11期

（江苏省安康安全技术服务有限公司，江苏盐城 224200）

1 有色金属挤压加工技术现状和研究进展

（1）正挤压和反挤压方法应用广泛。在有色金属挤压加工中，正挤压方法是要在金属挤压过程中，保持金属流动方向、挤压凸模方向的一致性，该技术应用的历史较长。具体加工中，其工艺简单、便捷，且生产具有很强的灵活性，在铝及铝合金等生产中有着广泛应用。具体加工中，可以制作出实心件的形状、空心件金属产品，该技术的发展已比较成熟，相关配套挤压设备、辅助设备功能也更加完善。

反挤压加工技术则与之相反，在进行金属挤压的过程中，其流动的方向与挤压凸模的方向是相反的，其性能比较独特，因此在挤压加工中成为基本的挤压技术方式。在正挤压加工中，横纵两个方向上，挤压制品的力学性能是不同的，其生产的成本也相对较高。但反挤压技术则很好地解决了这一问题，其挤压加工中凸模和凹模之间的摩擦可以有效消除，因此其制成品具有内外部组织均匀的特点，其品质可得以保证。如果加工的金属规格尺寸相同，则反挤压加工技术应用下产量更高，产品的成材率也比正挤压加工高出8%～36%。因此，这种技术可以很多其它技术无法加工的零部件加工，近年来其应用也拓展到了管材领域，在理论研究深入发展的过程中，其加工水平也将进一步提升。

（2）挤压机控制和速度调节。在当前信息技术发展的过程中，可编程的控制器也应用在了挤压机的控制系统中，即PLC控制系统。其编程则可实现屏面问答，通过触摸屏，操作人员可以设定和修改相关参数，这样一来其工作效率得以提高。在金属挤压加工的过程中，主要是通过挤压轴，来从模具孔中将挤压筒里的锭坯挤出。以往操作中更重视调控其速度，主要是为了实现等速挤压。而在相关理论和技术发展中，开始认识到在挤压中金属温度也会升高，接触工具的冷却条件也在改变，会引发金属内部组织均匀性不足的问题，对产品品质造成不良影响。于是，在金属挤压加工技术发展中，开始提出保持其制品出口温度恒定等理念。

2 有色金属挤压加工技术的优势与不足

首先是挤压加工技术的应用优势：①与轧制相比，其三向压应力状态图更加强烈，金属可发挥的塑性较大，在轧制加工、锻造加工等工艺中无法加工的金属材料，可以应用金属挤压加工技术实现，应用该技术方法还可开坯锭坯；②可以进行更复杂的生产，比如一些断面复杂的管材、变断面的型材等；③生产中灵活性较好，一台设备上可生产多规格、多品种产品，一般只需对模具进行更换即可。其次是金属挤压加工技术应用的不足之处，在利用该技术进行加工生产时，会产生较大的金属的固定废料，需要留压余和有挤压缩尾，加工中其速度较慢，且对工具的消耗更大。

综上所述，在有色金属的管材和型材等加工中，挤压加固技术可以应用于生产品质和规格繁多的情况。其中一些管材生产断面相对复杂，或者一些超厚壁管材中、脆性有色金属中，其唯一可采用的压力加工方法，就是挤压法。

3 有色金属挤压加工工业发展和对装备的新要求

（1）有色金属挤压产品应用领域更加广泛。在铜、铝和镁等金属挤压加工材，其具有一定优异特性，在国防军工、国民经济等众多领域有着广泛应用。以航天航空领域为例，主要会使用铝合金挤压材和镁合金挤压材，以满足其轻量化的需要；电力能源方面，则会大量使用铝合金的管材和型材等，用于输电汇流排、电缆电线和太阳能等方面；电子电器和通讯方面，会在电脑笔记本和手机等方面使用镁合金挤压材。

（2）对挤压设备有了更高的要求。随着铝合金挤压材和镁合金挤压材的消耗数量加大，对挤压机的数量需求也在加大；其次是当前有色金属挤压材的品种更多了，其规格比较广，性能和用途方面也存在一些特性，因此需要多种类型和功能的挤压机。除了常规的正挤压机和反挤压机等装备之外，还需进一步研发正反挤压机、有效摩擦挤压机等；再次是有色金属挤压材的发展，主要是向大型化、扁宽形式和复杂化发展，因此其挤压机也更加大型化。一些有色金属挤压材则向小型化和精密化方向发展，因此其使用的挤压机也要进行精密设计、控制和加工等；最后，在我国国民经济发展的工程中，对挤压机的自动化水平要求提高，相关CAD等技术的发展，为其自动化水平提升创造了有利条件。挤压机等挤压装备的生产方面，也在逐渐实现其系列化、集成化和标准化等，以实现机前和机后的设备配套，更高效、优质进行挤压生产。

4 有色金属挤压加工技术发展趋势

（1）静液挤压技术发展。在当前一些难变形材料的管材挤压加工中，会使用静液挤压技术，但要保证其截面比较小。使用该技术进行挤压时，坯料所处的介质环境，要处于1000MPa～2000MPa的超高压下，使模具可以实现连续润滑，从而降低模具间摩擦力。同时可以减小模具角度，使挤压的阻力得以降低，在一次挤压完成之后，其挤压产品就可达到高品质和高精度要求。对于异形型材、薄壁管等也可使用该挤压方法，其产品品质较高。对该技术的研发，在特殊产品领域中需要加大重视。

（2）半固态挤压技术。将半固态的金属浆料倒入凹模，利用凸模对其进行挤压，从而获得制成品，这种技术方法即是半固态挤压技术，是当前一种新型的金属成型技术。这种技术的应用优势主要是其凝固收缩性较小，且偏析也比较小，可以加工生产中更高品质的产品，其中集合了传统工艺的诸多优势。因此其发展得到很大重视，对其开发在有色金属加工发展中有很大意义。

（3）挤压设备的自动化和节能化发展。当前，随着计算机技术的普及，以及CAD、CAM等技术的开发，可以支持建立起大型的数据库以及专家库等，实现有限元分析和相关实用软件的开发。在机前机后设备和挤压机等装备上，将这些技术合理应用，可以有效提升其自动化水平。我国当前在有色金属挤压加工方面，加大了对节能环保型装配的研发，比如具有梯度加热功能的铸棒加热装置等，进一步实现有色金属环保生产加工。