什么是挤压？- 工作、类型和应用

什么是挤压？

挤压是一种通过将材料推过所需横截面的模具来制造具有固定横截面轮廓的物体的工艺。与其他制造工艺相比，它的两个主要优势是能够创建非常复杂的横截面；以及加工易碎的材料，因为材料只承受压应力和剪应力。它还创造了出色的表面光洁度，并在设计过程中提供了相当大的形式自由度。

拉伸是一个类似的过程，利用材料的抗拉强度将其拉过模具。它限制了一个步骤可以执行的更改量，因此仅限于更简单的形状，并且通常需要多个阶段。拉丝是生产线材的主要方式。也经常拉制金属棒材和管材。

挤压可以是连续的（理论上可以生产无限长的材料）或半连续的（生产很多件）。它可以用热或冷的材料来完成。常见的挤压材料包括金属、聚合物、陶瓷、混凝土、造型粘土和食品。挤出制品一般称为挤出物。

也称为“孔翻边”，挤压材料中的空腔不能使用简单的扁平挤压模具生产，因为没有办法支撑模具的中心屏障。相反，模具采用具有深度的块状形状，首先从支撑中心部分的形状轮廓开始。

然后模具形状沿其长度在内部改变为最终形状，悬挂的中心件由模具背面支撑。材料在支架周围流动并融合以形成所需的闭合形状。

金属的挤压也可以增加其强度。

挤压特性

• 能够创建复杂的横截面，并且在整个挤出物长度上保持均匀
• 影响挤压质量的因素有模具设计、挤压比、坯料温度、润滑和挤压速度。查看详细的金属挤压设计指南“如何设计用于直接金属挤压的零件”，了解金属挤压的 5 个关键设计变量和制造型设计 (DFM) 挤压设计技巧。
• 与任何其他金属成型工艺类似，它可以在热或冷的情况下进行，尽管该工艺通常在高温下进行，以降低挤压力并提高材料的延展性
• 降低原材料浪费和提高生产率，从而降低成本
• 脆性材料可以在不撕裂的情况下变形，因为它只会在坯件中施加压缩力和剪切力
• 成型的零件具有出色的表面光洁度，可最大限度地减少后加工加工
• 金属挤压倾向于在材料方向上产生有利的细长晶粒结构。
• 可实现约 1 毫米（铝）至约 3 毫米（钢）的最小壁厚

挤压工艺的类型

金属挤压根据挤压流动方向、施力介质、工作温度等可细分分为以下几类。

• 直接挤压
• 间接挤压
• 静压挤压
• 横向或纵向挤压
• 热挤压
• 冷挤压
• 冲击挤压

1.直接挤出

直接挤出，有时称为正向挤出，是最常见的挤出类型。首先将加热的坯料（仅用于热挤压，稍后讨论）装入压模腔容器中，在其后面放置一个假块。

然后机械或液压柱塞压在材料上，将其从模具中推出。然后，在仍然很热的情况下，将零件拉伸以拉直。这个过程由 Core Materials 精心制作。

在直接挤压下，使用熔融玻璃作为润滑剂可以降低钢在较高温度下引起的高摩擦力，而石墨粉的油则用于低温润滑。哑块用于在热挤压时保护压杆（冲头或柱塞）的尖端。

当冲头到达其行程末端时，被称为“对接端”的钢坯的一小部分无法通过模具开口。

直接金属挤压的优势

• 无需修改钢坯
• 可用于热挤压和冷挤压
• 与其他挤压工艺相比，加工简单

直接金属挤压的缺点

• 由于摩擦力要求很高
• 尾端留在腔内
• 推动柱塞所需的力会随着冲头的移动而变化

2。间接挤压

在间接挤压中，模具位于液压柱塞的末端，向型腔内的坯料移动，以推动材料通过模具。如下图2所示。

由于静态钢坯容器对钢坯造成的摩擦较小，因此该过程消耗的功率较少。然而，当挤出物离开模具时，支撑被挤出的部分是困难的。

间接金属挤压的优点

• 更少的摩擦和更少的电力消耗
• 可用于热挤压和冷挤压
• 与其他挤压工艺相比，加工简单

间接金属挤压的缺点

• 难以支撑挤压件
• 空心柱塞限制了所施加的负载

3.静压挤压

在静压挤压中，腔室/型腔比钢坯小，并充满液压油，将力从柱塞传递到钢坯。尽管流体施加了三轴力，但压力提高了钢坯的钢坯成形性。必须在早期阶段考虑密封流体，以避免任何泄漏和减压问题。

虽然液压油通过隔离壁和坯料来消除它们之间的摩擦，但由于特殊的设备要求，与其他挤压工艺相比，高设置时间和低生产率限制了其在行业中的使用。

静压金属挤压的优势

• 由于无摩擦，功率/力要求低
• 生产速度快，减速比高
• 降低坯料温度
• 由于平衡的力分布，材料流动均匀
• 可以挤压大钢坯和大截面
• 容器内无钢坯残渣

静压金属挤压的缺点

• 坯料需要通过使一端变细以匹配模具进入角度来准备
• 只能进行冷挤压
• 难以容纳高压流体

4.横向挤压

在横向挤压中，容器处于如图所示的垂直位置，模具位于侧面。该工艺适用于低熔点材料。

5.冲击挤压

冲击挤压是冷挤压类别的一部分，与间接挤压非常相似，仅限于较软的金属，如铅、铝​​和铜。如示意图所示，冲头以高速向下推，并在料块上施加极大的力以向后挤压。

挤出物的厚度是冲头和模腔之间间隙的函数。使用脱料板将挤出物从冲头上滑下。

对于冲击挤压，通常使用机械压力机，零件以高速和相对较短的行程成型

由于作用在冲头和模具上的力非常大，因此模具必须具有足够的抗冲击性、抗疲劳性和强度，才能通过冲击挤压金属。冲击挤压按物料的流动性可分为以下三种。

• 转发
• 反向
• 组合

在正向冲击挤压中，金属的流动方向与力传递的方向相同，而在反向冲击挤压中，金属的流动方向相反。

冲击金属挤压的优势

• 最多可节省 90% 的原材料
• 加工时间减少多达 75%
• 消除二次加工操作
• 减少多部件装配
• 由于材料的冷加工，提高了材料强度和机械加工的机械性能
• 显着降低了高达 50% 的总零件成本
• 一端封闭的空心薄壁管在制造业中通常通过反向冲击挤压生产。

冲击金属挤压的缺点

• 只要零件在其形成的轴上对称即可生产
• 在工业中通过冲击形成的许多零件在完成之前需要进一步的制造工艺，例如金属锻造、熨烫或机加工

挤压的应用

• 挤压广泛用于管材和中空管的生产。
• 铝型材用于许多行业的结构工作。
• 此工艺用于生产汽车行业的框架、门、窗等。
• 挤压被广泛用于生产塑料物品。

挤压的优势

• 高挤压比（即坯料横截面积与挤压件横截面积之比）。
• 它可以轻松创建复杂的横截面。
• 这种加工可以使用脆性材料和韧性材料来完成。
• 通过冷挤压可以实现高机械性能。

挤压的缺点

• 初始或设置成本高。
• 需要高压缩力。