正向挤压时金属的流动特点

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    挤压时一般情况下，整个挤压锭坯的体积可分为三个区域，即弹性变形区、塑性变形区和死区。各区域的大小受多种因素的影响，如锥模挤压时可减小死区，锭坯与挤压筒接触表面的摩擦力增大，使塑性变形区扩大，弹性变形区缩小，随着挤压过程的进行，塑性变形区也会发生变化。研究金属在挤压时的流动规律是非常重
要的，因为挤压制品的组织、性能、表面质量、外形尺寸，以及工模具设计原则等都与之有密切的关系。生产中采用不同的挤压方法，金属的流动状态也会有所不同。
    根据金属在挤压过程中流动的特点，通常把挤压变形过程划分为三个阶段:即充填挤压阶段;平流挤压阶段;紊流挤压阶段。这三个阶段称为I、HIM区。
    充填(开始)挤压阶段:
    为了便于把锭坯装人挤压筒中，根据工艺要求和挤压筒所用的系统，一般锭坯的直径比挤压筒内径的直径小1.0- 15 mm(其中小挤压筒取下限，大挤压筒取上限)。因此在挤压轴压力的作用下，根据较小阻力定律，金属首先发生徽粗变形充满挤压简，充填的同时前端金属进人模孔。
    随着充填挤压的进行，金属逐步填满挤压筒，当模孔附近的金属6r与QL的差值满足塑性条件。.时也发生塑性变形，并在模口附近形成了不变形的“死区”。充填挤压变形主要是徽粗变形，对挤压制品的横向力学性能有一定的影响。当锭坯长度与直径之比在3-4时，充填时坯料在挤压筒内会出现和锻造一样的单鼓形。
    在模孔附近有可能形成封闭的空间，挤压筒中的空气和未完全燃烧的润滑剂氧化物随着充填继续进行而被剧烈压缩，如果锭坯在鼓形变形时侧面承受不了周向拉应力，就会产生微裂纹，这样挤压筒中的高压气体有可能进人锭坯侧表面的微裂纹中，通过模孔时如果被焊合，挤压制品表皮内存在气泡缺陷。如果不能焊合，挤压制品表面会出现起皮缺陷。间隙愈大，这些缺陷产生的可能性愈大，所以一般希望锭坯长径比不大于3-4，另外希望充填系数尽可能小些，以锭坯能顺利推人挤压筒中为原则。
    平流(基本)挤压阶段:
    金属在平流挤压阶段中，金属流动的特点随挤压条件的变化而不同。在此阶段中，挤压筒内的金属锭坯，一般说内部与外层之间基本上不发生交错流动，锭坯的外层金属流出模孔后仍在挤压制品的外层而不会流到制品的中心，平流挤压阶段是从金属开始流出模孔到正常挤压过程即将结束时为止。挤压时，锭坯任一横断面上的金属质点以同一速度或一定的速度差进人变形区压缩锥，靠近垫片和模子角落处的金属不流动，形成难变形区。挤压力随着锭坯长度的减小，与挤压筒壁之间的接触摩擦面积减小，而挤压力下降。
    平流挤压阶段金属的流动不均匀性总是绝对的，首先是由于外摩擦的存在，金属在轴向和同一断面的径向上都存在着明显的不均匀变形和不均匀流动，其次是锭坯横断面上温度分布，由于加热方式、变形过程中的变形热、热传导等因素的综合作用，造成金属流动不均匀。挤压时沿径向上金属的变形抗力分布不同，变形抗力低的部分易于流动。例如:外摩擦很大或锭坯外层温度较低时，金属外部变形抗力高于中心，这样就会产生内部流动速度高于外部流动速度的流动不均匀现象。当金属锭坯加热时间不够而造成内生外熟，也就是加热不透时，则会使外层金属流动速度大于中心部分的金属流动速度，出现不均匀流动现象，锭坯中心部分的金属承受附加拉应力。
    在不同的挤压时期，随着挤压条件和挤压筒中的锭坯长度减小，压缩锥内各点的金属流动速度逐渐增高，金属内外层流动速度差值增大，金属流动的不均匀性更加剧烈。根据铜及铜合金的挤压流动实验数据的计算，金属表面层流动速度是挤压速度的0.0.25倍，中心的流动速度则为挤压速度的1.35一2.1倍，金属流动速度的差异性表明，变形区内的金属塑性变形是不均匀的，其结果必然会反映到挤压制品质量上。
    紊流(终了)挤压阶段:
    紊流挤压阶段是指挤压筒中的锭坯长度减小到变形区压缩锥高度时的挤压过程较后阶段。随着挤压过程的继续进行，垫片与模子之间的距离不断缩小，纵向上的金属供应体积大大减小，锭坯后端金属速度改变应力状态，克服挤压垫片的摩擦作用，迫使周边的外层金属向中心发生激烈的横向(径向)流动，死区金属也向模口流动，此时挤压力也迅速上升。由于挤压末期金属流动速度的加快和流体静压力增大，也使得挤压筒内衬靠近模子处的磨损比较严重。在紊流阶段(终了挤压阶段)的后期，挤压筒中的金属压余厚度很薄时，一般会形成挤压缩尾。