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连续挤压技术

一、连续挤压技术的原理及应用

挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件生产、零件成型加工的主要生产方法之一，也是各种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。有色金属挤压制品在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。连续挤压技术是挤压成型技术的一项较新的技术，以连续挤压技术为基础发展起来的连续挤压复合、连续铸挤技术为有色金属管、棒、型、线及其复合材料的生产提供了新的技术手段和发展空间。

1.连续挤压技术的原理

传统的挤压方法主要有正向挤压、反向挤压、静液挤压等。以正挤压为例，正向挤压时，挤压杆运动方向与挤压产品的出料方向一致，坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在很大的摩擦，这种摩擦阻力使金属流动不均匀，从而给挤压制品的质量带来了不利影响，导致挤压制品组织性能不均匀，挤压能耗增加，由于强烈的摩擦发热作用，限制了挤压速度且加快了模具的磨损。反向挤压和静液挤压等方法虽然从不同的角度对正向挤压进行了改进，但是这些传统的挤压方法都存在一个共同的缺点，即生产的不连续性，制品长度受到限制，前后坯料的挤压之间需要进行分离压余、填充坯料等一系列辅助操作，影响了挤压生产的效率。

为了解决传统挤压中的问题，20世纪70年代人们开始致力于挤压生产的连续性研究。1971年，英国原子能局的D.Green发明了CONFORM连续挤压方法。此方法以颗粒料或杆料为坯料，巧妙地利用了变形金属与工具之间的摩擦力。由旋转的挤压轮上的矩形断面槽和固定模座所组成的环形通道起到普通挤压法中挤压筒的作用，当挤压轮旋转时，借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压。连续挤压时坯料与工具表面的摩擦发热较为显著，因此，对于低熔点金属，如铝及铝合金，不需进行外部加热即可使变形区的温度上升400～500℃而实现热挤压。

在常规的正挤压中，变形是通过挤压轴将所需的挤压力直接施加于坯料上来实现的，由于挤压筒的长度有限，要实现无间断的连续挤压是不可能的。一般来讲，要实现连续挤压需满足以下两个条件：

（1）不需借助挤压轴的直接作用，即可对坯料施加足够的力实现挤压变形； （2）挤压筒应具有无限的连续工作长度，以便实现无限长度的坯料供给。

为了满足第一个条件，其方法之一是用带矩形断面的运动槽块和将挤压模固定在其上的固定矩形块构成一个方形挤压筒，以代替常规的圆形挤压筒。当运动槽块沿箭头所示方向连续向前运动时，上下两面上方向相反的摩擦力相互抵消，坯料在两侧面的摩擦力作用下向前运动而实现挤压。

为了满足上述第二个条件，其方法之一是采用挤压轮来代替槽块。随着挤压轮的不断旋转，即可获得无限长度的挤压筒。挤压时，借助挤压轮表面的主动摩擦力作用，坯料连续不断地被送入，通过安装在挤压靴上的模子挤出所需断面形状的制品。

综合以上两方面考虑，CONFORM连续挤压机做了如下设计，它主要由四大部分组成：轮缘车制有凹形沟槽的挤压轮，它由驱动轴带动旋转；挤压靴，它是固定的，与挤压轮相接触的部分为一个弓形的槽封块，该槽封块与挤压轮的包角一般为90度，起到封闭挤压轮凹形沟槽的作用，构成一个方形的挤压型腔，相当于常规的挤压筒，不过这一方形挤压筒的三面为旋转挤压轮槽的槽壁，第四面才是固定的槽封块；固定在挤压腔出口端的堵头，其作用是把挤压型腔出口端封住，迫使金属只能从挤压模流出；挤压模，它或安装在堵头上，实行切向挤压，或安装在靴块上实行径向挤压。这样，当从挤压型腔的人口端连续喂入挤压坯料时，由于它的三面时向前运动的可动边，在摩擦力的作用下，轮槽咬着坯料，并牵引着金属向模孔移动，当夹持长度足够时，摩擦力的作用足以在模孔附近产生高达1000 MPa的挤压应力，迫使金属从模孔流出。可见CONFORM连续挤压原理是巧妙的利用了挤压轮凹槽槽壁与坯料之间的机械摩擦作用作为挤压力。而且只要挤压型腔的入口端能连续地喂入坯料，便可达到连续挤压出无限长制品的目的。2100433B