根據擠壓筒內金屬的應力應變狀態、擠壓方向、潤滑狀態、擠壓溫度、擠壓速度、工模具的種類和結構、坯料的形狀或數目、制品的形狀或數目等的不同,擠壓的分類方法也不同。各種分類方法如圖1-1所示。這些分類方法并非一成不變,許多分類方法可以作為另一種分類方法的細分。例如,當按照擠壓方向來分時,一般認為有正向擠壓、反向擠壓、側向擠壓三種,而正向擠壓、反向擠壓又可以按照變形特征進一步分為平面變形擠壓、軸對稱變形擠壓、一般三維變形擠壓等。
一、擠壓加工的特點
1. 提高金屬的變形能力
金屬在擠壓變形區處于強烈的三向壓應力狀態,可以充分發揮其塑性,獲得大變形量。例如,純鋁的擠壓比(擠壓筒斷面積與制品斷面積之比)可以達到500,純銅的擠壓比可達400,鋼的擠壓比可達40~50.對于一些采用軋制、鍛壓等方法加工困難乃至不能加工的低塑性難變形金屬和合金,甚至有如鑄鐵一類脆性材料,也可以采用擠壓法進行加工。
2. 制品綜合質量高
擠壓變形可以改善金屬材料的組織,提高其力學性能,特別是對于一些具有擠壓效應的鋁合金,其擠壓制品在淬火后時效,縱向(擠壓方向)力學性能遠高于其他加工方法生產的同類產品。對于某些需要采用軋制、鍛造進行加工的材料,例如鈦合金、LF6、LC4、MB15鍛件,擠壓法還常被用作鑄錠的開坯,以改善材料的組織,提高其塑性。與軋制、鍛造等加工方法相比,擠壓制品的尺寸精度高、表面質量好。隨著擠壓技術的進步、工藝水平的提高和模具設計與制造技術的進步,現已可以生產壁厚0.3~0.5mm、尺寸精度達±(0.05~0.1)mm的超小型高精密空心型材。
3. 產品范圍廣
擠壓加工不但可以生產斷面形狀簡單的管、棒、線材,而且還可以生產斷面形狀非常復雜的實心和空心型材、制品斷面沿長度方向分階段變化的和逐漸變化的變斷面型材,其中許多斷面形狀的制品是其他塑性加工方法所無法成型的。擠壓制品的尺寸范圍也非常廣,如從斷面外接圓直徑達500~1000mm的超大型管材,到斷面尺寸有如火柴棒大小的超小型精密型材。
4. 生產靈活性大
擠壓加工具有很大的靈活性,只需要更換模具就可以擠壓成型。在同一臺設備上生產形狀、尺寸規格和品種不同的產品,且更換模具的操作簡單方便、費時少、效率高。
5. 工藝流程簡單、設備投資少
相對于穿孔軋制、孔型軋制等管材與型材生產工藝,擠壓生產具有工藝流程短、設備數量與投資少等優點。
二、擠壓加工的缺點
1. 制品組織性能不均勻
由于擠壓時金屬的流動不均勻(在無潤滑正向擠壓時尤為嚴重),致使擠壓制品存在表層與中心、頭部與尾部的組織性能不均勻的現象。特別是LD2、LD5、LD7等合金的擠壓制品,在熱處理后表層晶粒顯著粗化,形成一定程度的粗晶環,嚴重影響制品的使用性能。
2. 擠壓工模具的工作條件惡劣、工模具耗損大
擠壓時坯料處于近似密閉狀態,三向壓力高,因而模具需要承受很高的壓力作用。同時,熱擠壓時工模具通常還要受到高溫、高摩擦作用,從而大大影響模具的強度和使用壽命。
3. 生產效率較低
除近年來發展的連續擠壓法外,常規的各種擠壓方法均不能實現連續生產。一般情況下,擠壓速度(這里指制品的流出速度)遠遠低于軋制速度,且擠壓生產的幾何廢料損失大,成品率較低。