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1、静液挤压技术及其应用王换玉任安峰钱学海郝蛛高秩凡 才鸿年(中国兵器工业集团公司五二研究所014034) (兵总科技委)摘要 本文阐述了静液挤压技术应用现状及其发展方向，包括：o静液挤压技术的特点；o静液挤压对于各种金属材料加工的适用性；静涟挤压技术的工业化。通过这些方面的综述用以指导我国静液挤压技术的研究与开发。1 引言早在1952年美国哈佛大学布里奇曼教授就研究了金属材料在高静液压力下的塑性行为。随后由予新材料对新工艺的日益需要及现有制品不断要求越来越好的制作工艺，因此发展了许多新的制造技术进一步推动了静液挤压技术的发展。在经过很长时间的实验研究后，静液挤压技术开始在前苏、英、美等国活跃起来
2、，并逐步弄清了这种方法的优越的基本特性。到了七十年代才迎来了工业化的时代。以致于目前世界上大多数工业国都能用这种技术方式研究和开发材料的成形加工，其应用日趋广泛，产生了巨大的经济和社会效益。本文针对静液挤压技术的特点，对其应用现状及其工业化方面做了较为详细的叙述。2静液挤压技术的特点在塑眭加工过程中，所希望的重要事项之是当材料变形时能够形成压缩应力，从而消除裂纹等缺陷；第二是造成良好的润滑状态以便降低加工成形所必需的作功量，同时增大加工极限。静瘦挤压技术的工作特点是受压液体对坯锭进行挤压使坯锭从成形模中挤出。这种施压方式与普通柱塞挤压相比具有许多优越的特性：首先，第一个特点是坯锭和挤压简壁之间
3、完全没有摩擦，并且由于高压液体的润滑作用而使模子和坯锭之间的摩擦阻力降低，所以挤压压力也就明显降低。第二个特点是在模子周围有液体压力的作用，因此可以使用薄壁的模子。另外润滑良好又使得模子的磨损很小，从而可获得高精度的挤压材料。第三个特点是由于模壁和材料之间的润滑良好，所以在一般情况下变形是均匀的，并且也能女tVr用以前的活塞挤压或拉制难以加工的那些材料(如钛之类易热粘结材料和高速钢之类的高抗变形材料)。第四个特点是对于异形断面材料、薄壁材科、复合材辩等容易进行加工。如可加工形状复杂的铜型材、加工铝及铝合金的薄壁管材、型材及线材、加工钢及铜合金的管材、型材及线材等。第五个特点是通过加反向压力或改
4、变模子形状，使钼、镁等舱性材料的挤压成为可能。第六个特点是由于产生的高静液挤压应力可防止坯锭内部缩孔及裂纹的形成，并且有助于使静液挤压部件达到的强度值比普遗挤压的高。SirLrf第七个特点是挤压材料成形速度快表面质量好，生产效率高，并能进行长尺寸坯料的挤压成形。正是由于上述静液挤压技术的特点国外目前正在大力发展这种先进的材料成形技术其应用范围涉及广迂，已经在各行业中取得了巨大的经济和社会效益。3静液挤压对于各种金属材料加工的适用性31铝及铝台金通常铝及铝合金的挤压必须被加热到400C以上，并且坯锭长度也被限制为直径的23倍范围内，即使加工性能良好的坯锭挤压速度也只有数十米，分，而如果是高强度铝
5、合金等材料则因为产生表面缺陷而控制为12米分的低速。对于静液挤压则因为挤压筒与坯锭之间没有摩擦损失，而且坯锭与模子之间的摩擦也因由高压液体产生的润滑效果而显著降低，所以能够以高挤压比对长尺寸的铝及铝台金进行高速挤压。其挤压压力与铝台金坯料的硬度、挤压比之间的关系如下：P=(394HV+920)lnR (kgcm2) (1)式中：P一压力一坯料的维氏硬度R一挤压比3一铜及铜合金铜合金的静液挤压要较同一硬度水平的铝合金和钢铁材料需要更高的挤压压力，可以认舟造成这种现象是由于铜舍金的加工硬化能太并且恢复温度高的缘故。在进行铜合金管材、异型管材及异形材时应用静液挤压很有效。其挤压压力与硬度、挤压比的关
6、系为：P=(75OHV+looo)lnR (kgcm2) (2)33钢铁材料静液挤压技术对于钢铁材料的适用性，由于其变形阻力大而不能采取象铝锕那样大的挤压比。但对钢铁材料应用在管材、异型管材和精密型材等方面是非常合适的，其挤压力与硬度、-B：B比之间的关系为：P=(565l-Tv+210)lnR (g_2) (3)34特殊金属静液挤压的另一个重要应用对象是难加工材料。在难加工材料中有抗变形能力的高强度材料、工具和热粘结材料(如奥氏体系统的不锈钢和耐热合金、话、钛和钽以及它们的台金等)及破坏延性低的脆性材料等。35复合材料用静液挤压加工复合材料是作为对难加工材料进行加工的补充，即将延性金属当作外
7、层材料倒成复合材料再进行静液挤压，然后除去外层材料以获得作为制品的芯材。当外层材料与芯材处于同一变形状态时，复合材料的挤压压力与挤压比之间的关系为：P刊等等乎， 式中：P挤压压力R_一总的挤压比a-一常数At、A2一各种材料的断面积Hl、H2一各种材料的硬度61JTJ1Jq，静液挤压除了对上述材料的应用外，还在Ti一6A14V钛合金的静液挤压、金属间化合物NiAl、FeAl等、超导材料、粉末冶金成形等材料获得了广泛的应甩。4静液挤压技术的工业化静液挤压技术经历了从实验研究到工业化发展的过程。目前西方太多散工业国家都能制造工业化的静液挤压设备，诸如英国原子能局、瑞典的埃塞公司、普拉特公司、美国的
8、巴蒂尔研究所、日本的神户特钢所、西方电器公司等。其制造规模已经达到了从500T、630T、1000T、1200T、1650T、2500T以至更高6300T、17000T级别的静液挤压工业化设备。纵观国外静液压技术的发展水平，由于静液挤压技术所具有的卓越优点，所以西方国家肯投入资金大力发展该项技术从而带动了相关技术产业的发展。从这一点讲，我国应该予以借鉴。5结论(1)静液挤压在挤压过程中具有应力状态均匀、良好的润措、较低的摩擦、产品性能均匀和高的精密度特点；(2)对各种材料的成形加工及形变强化具有很强的适应性；(3)可以发展成为一种将挤压工艺与热处理相结合在一起的新的强化工艺；(4)静液挤压技术
9、的工业化设备技术含量高，可进行不同规模的工业化装备。参考文献l HUDpugh：the Mechanical Behaviour of Material under pressure，Elsevier publishing Company Ltd(1970)2都筑秀浩：静水压押出压力机R&D神户特钢技报2223(1972)P。803 B1eng yel and JMAlexander：High pressure Engineeringnfemce，IME(1967)，664 Discussion On Hydrostatic ExtrusionJInstMetals，Spring Meetin
10、g，London，19655 Pugh，HLiDThe Hydrostaie Extrusion of Iron and steel，February 19726 GGperzov，KDJelandMGTzoneVa，Model ofthe kinemateifiddinthe a】cisymmetrical*trusion of a bieomponem(metallubricant)system，JMaterprocess。Techaol 21(1990)1317 GGpemovcomparison of a theoretical and a numerical solution for
11、 the heat produced during hot hydrody namic extrusimJournal of materials processing Teehnology 147(1994)33448 AHElkholy，parametric optimisation of powerin h了dsostatic extrusion，IntJofmaterials and produetTechnology州12，Nos46，19977静液挤压技术及其应用作者： 王换玉， 任安峰， 钱学海， 郝姝， 高秋凡， 才鸿年作者单位： 王换玉,任安峰,钱学海,郝姝,高秋凡(中国兵器工业集团公司五二研究所)， 才鸿年(兵总科技委)本文链接：http:/
