鋼鐵材料的擠壓與鋁、銅等有色金屬一樣,按擠壓方法分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓等;按擠壓溫度分為冷擠壓、溫?cái)D壓、熱擠壓等幾類。
一、冷擠壓
從金屬學(xué)的概念出發(fā),冷擠壓應(yīng)定義為溫度低于回復(fù)溫度的擠壓,而對(duì)于鋁、銅、鈦等大多數(shù)有色金屬以及鋼鐵材料,通常所說(shuō)的冷擠壓一般是指在室溫下的擠壓。鋼鐵材料的冷擠壓主要用于零件的直接成型或近凈形成型,具有節(jié)約原材料、制品尺寸精度高、表面質(zhì)量好、強(qiáng)度高、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。適合于冷擠壓的材料應(yīng)具有較好的塑性、較低的加工硬化能力,例如中低碳鋼、低合金鋼等。鎳含量比較高的鋼一般不采用冷擠壓進(jìn)行成型。冷擠壓坯料的形狀與尺寸主要根據(jù)成型件的形狀與尺寸、擠壓成型工藝來(lái)確定。確定坯料形狀的主要原則為:形狀盡可能簡(jiǎn)單,所需成型工序盡可能少,有利于獲得均勻的金屬流動(dòng)和均勻性能的制品。冷擠壓前的坯料一般需要經(jīng)過退火處理和潤(rùn)滑處理。冷擠壓的變形程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的熱擠壓變形程度。
二、溫?cái)D壓
擠壓溫度低于再結(jié)晶溫度而高于回復(fù)溫度時(shí)的擠壓稱為溫?cái)D壓。在溫?cái)D壓過程中,被擠壓金屬的變形抗力低,擠壓能耗下降;模具磨損減輕、壽命提高;道次變形量大,可以減少成型工序;金屬可成型性提高,有利于成型形狀較為復(fù)雜的制品;可用于冷擠壓難加工材料的零部件成型。擠壓溫度對(duì)于溫?cái)D壓來(lái)說(shuō)十分重要,選擇擠壓溫度,主要應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品的性能、形狀與尺寸精度、表面質(zhì)量、工模具強(qiáng)度、設(shè)備能力等因素。表1-1為各種材料的溫?cái)D壓溫度范圍。
潤(rùn)滑是溫?cái)D壓的重要工藝環(huán)節(jié),對(duì)制品的表面質(zhì)量、尺寸精度、擠壓能耗、模具壽命均有重要影響,潤(rùn)滑劑的好壞甚至直接影響成型加工的可行性。對(duì)溫?cái)D壓用潤(rùn)滑劑的主要要求如下:
(1) 耐高壓,可以承受2000MPa以上的壓力作用。
(2) 在擠壓溫度范圍內(nèi)具有足夠的黏性和較強(qiáng)的表面吸附能力、較好的流動(dòng)性能。
(3) 盡可能低的摩擦系數(shù)。
(4) 良好的高溫穩(wěn)定性,要求在800℃以下的溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
(5) 良好的抗金屬質(zhì)點(diǎn)黏附性能。
三、熱擠壓
熱擠壓是在再結(jié)晶溫度以上的溫度條件下的擠壓。鋼鐵材料熱擠壓成型技術(shù)取得飛躍發(fā)展是在1941年法國(guó)的J.Sejournet 發(fā)明了玻璃潤(rùn)滑劑擠壓法之后。鋼鐵材料熱擠壓時(shí),在擠壓溫度、擠壓壓力、擠壓速度、潤(rùn)滑條件與方式等方面,與鋁及鋁合金、銅及銅合金等有色金屬的熱擠壓相比,具有如下特點(diǎn):
(1) 擠壓溫度高,通常在1000~1250℃。
(2) 擠壓壓力高,工模具工作條件惡劣。
(3) 為了防止擠壓過程中工模具過度升溫而影響其強(qiáng)度,通常選用快速擠壓。
(4) 為了確保高溫潤(rùn)滑性能,一般采用玻璃潤(rùn)滑劑熱擠壓,擠壓完成后需對(duì)制品進(jìn)行脫出玻璃處理。
(5) 良好的玻璃潤(rùn)滑劑可以使金屬流動(dòng)均勻性大為改善。
鋼鐵材料熱擠壓中,擠壓模、芯桿、擠壓筒、擠壓墊片等工模具的工作條件十分惡劣。用作工模具的材料,既要求具有高強(qiáng)度,又要求具有優(yōu)良的耐高溫、耐磨損性能。實(shí)際生產(chǎn)中所用的工模具材料主要有H13(美國(guó))、SKD61、SKD62、SKD6(日本)、2Cr2W8V(中國(guó))。由于以上特點(diǎn),鋼鐵材料的熱擠壓生產(chǎn)成本要比鋁合金及銅合金的高得多。