热挤压机广泛应用在型材、带材(如铝铜型材、不锈钢型材等)的加工行业,近年来将粉末装入钢包套内经热挤压生产高速钢、核燃料等工艺逐年增多。
金属材料在挤压模内的受力状态几乎是三维受力状态。在热挤压过程中,晶粒之间存在有巨大的剪切应力和剪切形变。这种特殊的受力状态对破坏粉末烧结坯料中的颗粒边界(PPB),提高粉末颗粒的变形量,消除孔隙有明显的效果,因此一般认为粉末冶金产品一经热挤压处理后,其材料的综合力学性能普遍提高。
如图2所示是300t卧式热挤压机结构示意图。它主要是由一台卧式油压机组成。挤压模具是由挤压嘴4,挤压模7、挤压推杆9组成。挤压推杆9用螺栓固定在活动横梁11上,挤压模具外面安装有一台可以左右移动的加热炉6。挤压模具的右端由模具固定架10固定。挤压过程中产生的挤压抗力将由油压机的受力支架8等承受。挤压出的产品经下横梁的中心孔排出落入出料器上。
热挤压模具材料的选择是根据挤压材料的热变形温度和挤压的压应力来决定。例如当挤压铝合金时,在室温下的挤压应力约为1200~1400MPa。但当温度提高到600℃时,挤压应力可降为550~600MPa。
模具材料在室温下可供选择的有GCr15、9CrSi、W18Cr4V、4CrW2Si;在600℃以上使用的模具材料有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V、3Crl8Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr8Ni25Si2、12Cr3MoVSiTiB等。另外,硬质合金和某些金属陶瓷材料具有较高的硬度和使用温度,可以用来作挤压模的衬里材料。
如图3所示为简易热挤压机示意图。它主要由油压系统、受力架,挤压模具、加热炉等四部分组成。
油压系统包括油泵、阀门、管道、油缸、活塞等部件。图3中为了简化只把油缸11及活塞12等部件画出。油缸产生的巨大压力由受力柱16和固定螺母14支承。挤压模6安装在移架23的台面上。加热炉4安装在挤压模外围。当挤压物料3被加热后,活塞12在油液压蔓推动下通过挤压推杆22将挤压料3挤出,完成挤压工序。
粉末冶金专用的热挤压机,在我国尚未生产。在铝型材、铜型材等行业中使用的挤压机有下列几种,其性能如图4所示。