了解挤压工艺

挤出工艺是当今生产领域中最常见的工艺之一。它涉及使用多种材料，如金属、塑料、陶瓷等。当需要更好的性能时，该过程可以在热或冷的情况下完成。金属中的挤压工艺可以提高材料的强度。

今天您将了解挤压工艺的定义、应用、功能、工艺、材料、设备、类型和工作原理。您还将了解挤压工艺的优缺点。

什么是挤压工艺？

挤压是一种制造成型工艺，包括迫使基材通过预成型模具以创建具有特定形状和轮廓的物体。此过程用于创建具有固定横截面轮廓的对象。在其工作中，材料被推过具有所需横截面的模具，其形状会发生变化以反映模具的形状。挤出制品一般称为“挤出物”。

挤出比定义为起始横截面积除以最终挤出的横截面积。挤压工艺的一个好处是该比率可以非常大，同时仍能生产出高质量的零件。此过程能够创建非常复杂的横截面并使用脆性材料。这是因为材料只面临压缩和剪切应力。挤压工艺还为零件提供了出色的表面光洁度，并在设计过程中提供了相当大的成型自由度。

挤压工艺类似于拉丝，它利用材料的拉伸强度将其拉过模具。拉拔工艺用于生产线材、金属棒材和管材。但是，它仅限于更简单的形状，并且通常需要多个阶段，而不像挤出那样一步完成。

众所周知，挤压是连续的（理论上生产无限长的材料）或半连续的（生产许多件）。挤压过程中常用的材料有金属、聚合物、陶瓷、混凝土、粘土和食品。

挤压工艺的应用

挤压的应用在我们周围非常普遍，因为我们的房屋、办公室、工作场所使用的大多数材料都是挤压材料。当您挤出牙膏时，可以看到挤出成型的一个很好的例子，即牙膏出来时形成的形状。糖衣袋也是推出糖衣的一个很好的例子。

塑料的挤出成型用于制造具有恒定横截面的任何长形状。该工艺可用于生产管道、排水沟、窗户部分和装饰性饰条。 PVC（聚氯乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）等热塑性材料均可挤出。以下是挤出工艺或热塑性塑料挤出物的常见应用：

• 电线和电缆的绝缘涂层。
• 用于标牌、玻璃窗、冰箱内部的扁平塑料板
• 照明应用。
• 用于绳索、刷毛和合成纺织纤维的单丝。
• 管道和管道用于软管、水、煤气、下水道和排水管。

挤出工艺的工业应用包括：

• 管材和空心管的生产。
• 铝型材用于许多行业的结构工作。
• 汽车零件广泛采用这种工艺制造。

在下面的部分中查看更多挤出工艺的应用（挤出工艺中使用的材料）。

注意 :挤压的主要功能是制造具有固定横截面和轮廓的物体。

挤压工艺

热或温挤压工艺首先加热原料，然后将原料装入压机的容器中。一个虚拟块放置在它后面，一个柱塞挤压材料将其推出模具。然后拉伸挤出物以使其变直。对特定或更好性能的要求使其可以进行冷加工或热处理。

热挤压工艺：

这是一个热加工过程，即在材料的再结晶温度以上进行。这可以防止材料加工硬化，并使材料更容易通过模具。热挤压过程主要在卧式液压机上进行，从 230 到 11,000 公吨（250 到 12,130 短吨）。它们的压力范围为 30 至 700 MPa（4,400 至 101,500 psi）。因此，需要润滑，低温挤压可以使用油或石墨，而高温挤压可以使用玻璃粉。

金属材料在热挤压过程中可能需要不同的温度，如镁、铝、铜、钢、钛、镍、难熔合金等材料，在热挤压过程中都需要不同的温度。

冷挤压工艺：

冷挤压工艺在室温或接近室温下进行。与热加工相比，它的优点包括无氧化、冷加工带来的更高强度、更小的公差、更好的表面光洁度和更快的挤压速度。冷挤压工艺中常用的材料包括铅、锡、铝、铜、锆、钛、钼、铍、钒、铌和钢。冷挤压工艺的应用包括可折叠管、灭火器箱、减震筒和齿轮坯。

温挤压工艺：

警告挤压工艺对黑色金属和有色金属及合金都有好处。温挤压在室温以上进行，但低于材料的再结晶温度。这些温度范围从 800 到 1800 ⁰ F (424 到 975 ⁰ C）。该工艺通常用于实现所需力、延展性和最终挤压性能的适当平衡。

摩擦挤压：

引入该工艺的目的是在金属基复合材料中产生均匀的微观结构和颗粒分布。在装料相对于挤压模具旋转的意义上，该过程与传统挤压极为不同。挤压力有助于将装料推向模具。模具或装料都可能旋转，或者在某些情况下它们可能反向旋转。装料和模具之间的这种相对旋转运动对工艺有几个显着的影响，其中包括：

• 由于在旋转平面上的相对运动而产生较大的剪切应力。
• 与模具接触和靠近模具的电荷层发生塑性变形。
• 塑性变形通过恢复和再结晶过程消散，导致变形装药大量加热。
• 该过程不需要通过辅助手段预热装料，这可能会导致更节能的过程。

其次，

• 相对旋转运动区域内的大量塑性变形可以促进粉末的固态焊接。其他细碎的前体，如薄片和碎片，在挤压前有效地巩固电荷（摩擦固结）。最后，

微挤压工艺：

该工艺是在亚毫米范围内进行的微成型挤压工艺。传统上，金属被推过模具孔，但最终产品的横截面可以穿过 1 平方毫米。前进时，闸板和钢坯同向运动，后退时，闸板和钢坯同向运动。

挤压过程中使用的材料

如前所述，挤压材料可以是金属、木材、塑料和陶瓷。以下是他们的解释。

金属：

金属是挤压工艺中最常用的材料之一。金属的类型决定了工作温度，所需的性能也是一个因素。以下是挤压过程中使用的各种金属。

铝 是最常见的挤压材料，可以是热挤压或冷挤压，具体取决于操作的执行方式。它被加热到 575 到 1100 ⁰ F (300 到 600 ⁰ C）。铝挤压产品包括用于轨道、框架、导轨、竖框和散热器的型材。

黄铜 常用于挤压工程零件、汽车零件、管件、耐腐蚀棒材。

铜 用于管材、线材、棒材、棒材、管材和焊条的挤出。这是在 1100 到 1825 的工作温度下完成的 ⁰ F (600 到 1000 ⁰ C)。

领导 和瘦 也用于挤出最高温度575 ⁰ 的管材、管材、电线、电缆护套 F (300 ⁰ C）。在垂直挤压过程中，也可以使用熔融铅代替钢坯。

镁 广泛用于挤压核工业零件和飞机零件，工作温度为575 ⁰ F (300 到 600 ⁰ C）。这种材料的挤压程度几乎和铝差不多。

锌是 广泛用于400～650温度下的管件及扶手、五金构件、管材、棒材、棒材等 ⁰ F (200 到 350 ⁰ C)。

钢—— 用于 1825 至 2375 ⁰ 的杆和轨道 F (1000 到 1300 ⁰ C）。合金钢和不锈钢可以挤压成型，但通常是普通碳钢挤压成型。

钛 也用于飞机部件，包括座椅轨道、发动机环和其他结构部件。这是在 1100 到 1825 的工作温度下完成的 ⁰ F (600 到 1000 ⁰ C)。

塑料：

塑料是另一种常用的挤压材料。它们通常用作塑料碎片或颗粒，通常将其干燥以去除其中的水分。在挤出设备中，材料通过料斗进料，然后通过加热元件和来自挤出螺杆的剪切加热的组合将其加热至熔融状态。螺杆或双螺杆挤出时的螺杆迫使树脂通过模具，使树脂具有所需的形状。

当挤出物通过模头或水箱时，挤出物被冷却并固化。为了提高挤出物的整体质量，使用履带牵引装置为挤出生产线提供张力。切粒机还可以在拉动要切割的挤出股线时产生这种张力，但履带式牵引提供了一致的拉力。否则，会发生切割长度振动或产品变形。

塑料挤出工艺示意图：

观看下面的视频，了解塑料挤出工艺：

陶瓷：

陶瓷是另一种可以通过挤压成型的材料。许多现代砖也使用砖挤压工艺生产。

挤压设备

挤出设备有不同的变体，主要表现在以下四个特点：

• 挤压相对于柱塞的运动，即直接或间接挤压。方向挤压是当模具保持静止并且柱塞朝它移动时。而间接挤压是当柱塞保持静止并且模具向柱塞移动时。这将进一步解释。
• 印刷机的位置，垂直或水平。
• 液压或机械驱动类型。
• 施加的载荷类型，常规（可变）或静液压。

在挤出设备中，由电动机驱动的单螺杆或双螺杆螺旋钻，或由液压、油压驱动的柱塞。大多数现代直接或间接挤压机是液压驱动的，但有些仍使用小型机械压力机。这些液压机有两种类型：直驱式油压机和蓄能器水压机。

挤出设备示意图：

直驱式榨油机是最常见的类型之一，它们可靠且坚固。它们可以提供超过 35 MPa (500 psi) 的压力。系统中的钢坯接受恒定压力。但是，这种挤出设备速度很慢，在 50 到 200 mm/s (2-8 ips) 之间。

与直接驱动油压机相比，蓄能器水驱动装置更昂贵且体积更大。它们在冲程中损失了大约 10% 的压力，但它们的工作速度要快得多，最高可达 380 mm/s (15 ips)。这就是为什么它们被用于挤压钢。蓄能器水驱动器也可用于出于安全目的需要非常高温的材料。

挤压工艺的类型

不同类型的挤压工艺可按以下方式分类：

根据物料流向

直接挤压：

这些类型的挤压过程允许材料在冲头的进给方向上流动。在此过程中，该冲头向模具移动。由于坯料和容器之间的摩擦更大，直接挤压需要更高的力。直接挤压也称为前向挤压，在工业界很常见。在其工作过程中，坯料被放置在一个厚壁容器中，该容器由柱塞或螺钉推动穿过模具。柱塞和钢坯之间的可重复使用的哑块有助于将它们分开。

使用这种工艺的主要限制是挤压坯料所需的力很高。这是因为坯料需要通过容器的整个长度而引入的摩擦力。由于在过程开始时需要更大的力，并且随着坯料用完而缓慢减小。在坯料结束之前，力大大增加，因为坯料是一个东西，材料必须径向流动才能离开模具。

间接挤压：

在间接挤压过程中，工作材料流向柱塞运动的相反方向。模具安装在冲头运动的另一侧。允许该材料流过冲头和容器之间的环形空间。它被称为反向挤压。在此过程中，坯料和容器在模具静止时一起移动。比容器长度更长的“杆”有助于将模具固定到位。挤压的最大长度最终由杆的柱强度知道。坯料与容器的运动消除了可能发生的摩擦力。

间接挤压的优点：

• 最多可减少 25% 到 30% 的摩擦。这允许挤压更大的坯料，它可以以更高的速度进行。此外，还可以挤出更小的横截面。
• 挤压开裂的可能性较小，因为摩擦不会产生热量。
• 由于磨损更少，容器内衬的使用寿命更长。
• 坯料使用更均匀，缺陷少，晶粒粗。

间接挤压的缺点：

• 坯料表面的缺陷和杂质会影响挤压件的表面。
• 由于横截面积有限，该工艺不像直接挤压那样通用。

静压挤压：

这些挤压类型使用流体对坯料施加压力。在此过程中消除了摩擦，因为坯料不与气缸壁或柱塞接触。钢坯和柱塞之间有流体，柱塞对流体施加力，流体进一步施加在钢坯上。植物油通常用作静压挤出中的流体。该过程的一个影响是泄漏问题和不受控制的挤出速度。这个过程可以在热、温或冷的情况下进行，但温度受到所用流体稳定性的限制。必须使用装有流体静力介质的密封圆筒来执行此过程。

流体可以通过两种方式加压；首先，恒速挤压，即用柱塞或柱塞对容器内的流体加压。其次，恒压挤出——使用泵（可能带有增压器）对流体加压。然后将其泵送到容器中。

静压挤压的优点

• 由于容器和坯料之间没有摩擦，因此降低了力要求。
• 更快的速度、更高的减速比和更低的坯料温度。
• 施加高压时，材料的延展性会增加。
• 容器壁上没有残留钢坯。
• 大钢坯和大截面都可以挤压。

静压挤压的缺点

• 必须通过使一端逐渐变细以匹配模具进入角度来制备坯料。也就是说，需要在圆圈的开头形成一个印章。
• 需要对整个钢坯进行机加工以去除任何表面缺陷。
• 很难获得高压流体。
• 必须在挤压结束时留下坯料残余物或较硬材料的塞子，以防止挤压液突然释放。

根据工作温度

热挤压：

如前所述，热挤压过程在材料的再结晶温度以上进行。这通常高于其熔化温度的 50-60%。在这些类型的挤压中，所需的力很小，易于加工，并且产品不会出现硬化现象。虽然需要高维护。

冷挤压：

冷挤压发生在室温或低于材料的结晶温度。它具有高机械性能、高表面光洁度和金属表面无氧化。但是，需要很大的力，并且产品是通过应变硬化完成的。

挤压工作原理

挤压的工作很容易，很容易理解。通过对挤压工艺类型的各种解释，您将接触到挤压工艺的不同变化。那么，在传统方法中，活塞或柱塞用于向工件施加压缩力。在热挤压中，坯料在冷挤压中被加热或保持在室温。然后将其放入挤压机中，该挤压机类似于活塞气缸装置，即将金属放入气缸中并由活塞推动。气缸上部装有模具。

这个安装在压力机上的柱塞将坯料推向带有所需物体形状的模具。施加的高压缩力允许工作材料流过模具并转化为形状。零件从压力机中取出，即可操作。

观看下面的视频，了解更多关于挤压过程的工作原理：

挤压的优缺点

优点：

以下是挤压工艺在各种应用中的优势：

• 冷挤压可实现高机械性能。
• 可以轻松创建复杂的横截面。
• 可以处理脆性和延展性材料。
• 高挤出比。

缺点：

尽管挤压工艺具有良好的优势，但仍然存在一些局限性。以下是挤压工艺在各种应用中的缺点：

• 初始或设置成本高。
• 需要高压缩力。

结论

挤出工艺是当今生产世界中最常见的工艺之一。它涉及使用多种材料，如金属、塑料、陶瓷等。当需要更好的性能时，该过程可以在热或冷的情况下完成。这是一种制造成型工艺，包括迫使基材通过预成型模具以创建具有特定形状和轮廓的物体。以上就是本文的全部内容，对挤压工艺的定义、应用、功能、工艺、材料、设备、种类、工作原理以及优缺点进行了讨论。

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