有色金属挤压加工技术的现状及其发展趋势

有色金属挤压加工技术的现状及其发展趋势

吴斌

新疆众和股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830013

摘要：现如今，金属挤压在塑性成形中是一种先进的方法，随着金属加工业的快速发展，挤压加工技术得到了广泛应用。近几年，除了完善正反向挤压与工艺外还出现了一些强化挤压过程的新技术、方法，如等温挤压、润滑挤压、冷挤压等并进行了深入研究并得到了运用。目前，关于挤压技术研究集中于基础理论、工艺技术性质以及品质质量研究。文章立足于有色金属挤压加工技术现状展开发展前景、趋势分析。

关键词：有色金属；挤压加工技术；现状；发展趋势

引言

在我国经济建设发展的同时，有色金属产业方面工艺技术也获得了一定发展。我国是有色金属产能、产量、消费和出口大国，而且当前有色金属产品的应用领域开拓，对其需求量也在不断攀升，对生产工业也提出了更高的要求。作为有色金属基本塑性成型方法，金属挤压技术获得了广泛应用。

1.有色金属挤压加工技术特点

第一，挤压时，金属在变形区到三向压缩具有较强的塑性。所以，挤压加工技术适用于其他技术无法加工的低塑性金属，而且对于必须加工的材料挤压加工也是首选方案，有助于对铸锭进行开坯以及优化其性能增强塑性。现阶段，该项技术依然能够利用铸锭进行产品生产。第二，技术可操作性强、加工方式灵活，仅需更换挤压模、轴、挤压针等工具就能够完成不同要求的制品，节约时间、效能高。但该种适合应用在批量小、规格多的加工厂。第三，制品精度高，品质好。目前，挤压加工技术能够生产壁厚（0.3±0.1）mm、粗糙度0.8 m的超薄、高精度、高质量的型材。第四，既可以加工生产断面的产品还能够生产复杂的型材、管材。例如逐渐变断面型材、阶段变断面型材等。这些产品运用其他技术具有较大难度且操作困难，而利用挤压加工技术可顺利完成。

2.有色金属挤压加工技术现状研究

2.1挤压形式多样化

常规挤压方法包括正、反两种。其中，正挤压指的是有色金属挤压过程中流动方向与挤压凸模运动向相同。该加工技术操作简单、生产便捷，用于铝、铝合金、钢铁产品中。目前，不仅技术成熟与之配套的设备也得到了技术提升。反挤压指的是挤压时金属流动方向与挤压凸模相反。正挤压时，挤压制品力学属性有明显差别，经济投入大。反挤压可以改善凸模、凹摸摩擦，成品内外组织匀称，品质高，最为重要的是成品率高、成本投入小。如果加工相同有色金属，反向技术产量可以提升5倍以上，成材率超过20%，成为主要构件加工形式。反向技术在工业领域多生产杯型构件与套筒构件或者封闭性组件。在今后发展中，随着挤压加工技术研究的深入，反向挤压技术将走向更广阔的领域。

2.2挤压设备发展现状

挤压设备在挤压加工技术中占据重要地位，采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統，以屏面问答为主，技术人员只要触摸屏设定参数即可，有效保证了工作效能且操作简单。在速度控制方面强调等速挤压。随着挤压理论与技术水平的提升，挤压时金属温度不断提高，接触的挤压工具冷却条件不同使得金属组织不均匀，降低产品质量。为此，等温挤压概念得到了重视，对维持产品出口温度有重要作用。

2.3挤压机控制和速度调节

在当前信息技术发展的过程中，可编程的控制器也应用在了挤压机的控制系统中，即PLC控制系统。其编程则可实现屏面问答，通过触摸屏，操作人员可以设定和修改相关参数，这样一来其工作效率得以提高。在金属挤压加工的过程中，主要是通过挤压轴，来从模具孔中将挤压筒里的锭坯挤出。以往操作中更重视调控其速度，主要是为了实现等速挤压。而在相关理论和技术发展中，开始认识到在挤压中金属温度也会升高，接触工具的冷却条件也在改变，会引发金属内部组织均匀性不足的问题，对产品品质造成不良影响。于是，在金属挤压加工技术发展中，开始提出保持其制品出口温度恒定等理念。

3.有色技术挤压加工技术发展趋势 　

3.1静液挤压技术

该项技术多用于变形困难的材料中，能够使坯料保持2 000 MPa高压状态介质内，通过润滑性减小模具摩擦性并减小模具的角度降低阻力，一次挤压成型。此外，对于薄壁管、异形型材等也非常适用且质量高。由此可见，该种挤压技术有助于促进不同材料的挤压成型，未来发展前景广阔并将得到进一步开发。

3.2多坯料挤压

该技术属于新型层状复合材料成形技术，在各挤压腔中填装多种坯料，挤压的同时坯料流进挤压模，最后从膜孔内流出。该技术适合应用在复合材料中，有利于获得高密度性与组织均匀的构件。现如今，国外一些国家已投入到技术研究中，但受技术方法限制应用不多。

3.3半固态技术

把半固态金属材料倒进凹摸内，通过凸模挤压实现技术加工。半固态挤压是一种先进的技术形式，凝固收缩性小、偏析小、质量高，在制造业领域得到了广泛应用。而且目前，已经有一些国家投入到该技术深入研发中，未来发展前景非常可观。

3.4等温挤压技术

该项技术利用加热原理将毛坯加热至变形温度的模具完成挤压，要求在模孔周围变形区金属的温度维持恒定。传统挤压因为温度较高且挤压温度不均匀使得产品质量难以得到保证，而等温挤压完全解决了这一不足，有助于产品质量提升，避免挤压温度过高凹摸内衬发生破损。有研究提出：铝合金挤压时温度应保持450 ℃，最为重要的是温度与挤压进度保持相称才能得到理想的效果。另一方面，还能够通过凹模冷却保持适宜温度，确保构件挤压达到理想效果。

4.有色金属挤压加工技木发展趋势

（1）静液挤压技术发展。在当前一些难变形材料的管材挤压加工中，会使用静液挤压技术，但要保证其截面比较小。使用该技术进行挤压时，坯料所处的介质环境，要处于1000MPa}2000MPa的超高压下，使模具可以实现连续润滑，从而降低模具间摩擦力。同时可以减小模具角度，使挤压的阻力得以降低，在一次挤压完成之后，其挤压产品就可达到高品质和高精度要求。对于异形型材、薄壁管等也可使用该挤压方法，其产品品质较高。对该技术的研发，在特殊产品领域中需要加大重视。

（2）半固态挤压技术。将半固态的金属浆料倒人凹模，利用凸模对其进行挤压，从而获得制成品，这种技术方法即是半固态挤压技术，是当前一种新型的金属成型技术。这种技术的应用优势主要是其凝固收缩性较小，且偏析也比较小，可以加工生产中更高品质的产品，其中集合了传统工艺的诸多优势。因此其发展得到很大重视，对其开发在有色金属加工发展中有很大意义。

（3）挤压设备的自动化和节能化发展。当前，随着计算机技术的普及，以及CAD, CAM等技术的开发，可以支持建立起大型的数据库以及专家库等，实现有限元分析和相关实用软件的开发。在机前机后设备和挤压机等装备上，将这些技术合理应用，可以有效提升其自动化水平。我国当前在有色金属挤压加工方面，加大了对节能环保型装配的研发，比如具有梯度加热功能的铸棒加热装置等，进一步实现有色金属环保生产加工。

结语

目前，有色金属挤压加工技术理论研究与技术研发处于发展阶段，基础研究和技术创新融合促进挤压技术提升。聚集已经获得的成果从中寻找存在的不足并尝试突破，不断提出新的研究课题与发展路径尤为关键。此外，还需各领域专家、学者共同投入到挤压加工技术研究中，推动其走向更高领域。

参考文献

[1]韩飞洪.有色金属挤压加工技术的现状及其发展趋势[J].世界有色金属，2019（11）：162.

[2]孙之甫.有色金属挤压加工技术的现状及其发展趋势[J].低碳世界，2019（4）：281-282.