1、连续挤压与连续铸挤1. 概述?与轧制、拉拔等加工方法相比，常规挤压：正挤压、反挤压、静液挤压等最大缺点是生产的不连续性，非生产性间隙时间长，生产效率的影响较大。挤压生产的几何废料（压余与切头切尾）比例大为增加，成品率下降。?挤压加工领域很早以来一直致力于尽可能地缩短挤压周期中的非生产性间隙时间，并同时力求减少挤压生产几何废料。先后开发了各种挤压新技术，例如， 无压余挤压(或称无残料挤压、坯接坯挤压) 、固定垫片挤压、卷状坯料静液挤压等，可以显著减少几何废料或缩短非生产性间隙时间。常规挤压：正挤压、反挤压?真正意义上的连续挤压，则是在Fuchs(1970年)和Green(1971年)先后提出利用
2、黏性流体摩擦力挤压的方法和Conform挤压法以后才得以实现的。?此后，各种连续挤压方法在20世纪70年代前后相继被提出来。2. Conform连续挤压法为了实现连续挤压，必须满足以下两个基本条件：?(1)不需借助挤压轴和挤压垫片的直接作用，即可对坯料施加足够的力以实现挤压变形；?(2)挤压筒应具有无限连续工作长度，以便使用无限长的坯料。21 Conform连续挤压原理(1)不需借助挤压轴和挤压垫片?方法之一是采用如图所示的方，用带矩形断面槽的运动槽块和将挤压模固定在其上的固定矩形块，简称模块，构成一个方形挤压筒，以代替常规的的圆形挤压筒。当运动槽块沿图中箭头所示方向连续向前运动时，坯料在槽内
3、接触表面摩擦力的作用下向前运动而实现挤压(2)挤压筒应具有无限连续工作长度?采用槽轮(挤压轮)来代替槽块。随着挤压轮的不断旋转，即可获得“无限”工作长度的挤压筒。?挤压时，借助于挤压轮凹槽表面的主动摩擦力作用，坯料 (一般为连续线杆 )连续不断地被送入，通过安装在挤压靴 (模座)上的模子挤出制品。挤压轮堵头挤压模挤压制品挤压靴槽封块压轮坯杆这一方法称为Conform连续挤压法，是由英国原子能局(UKAEA)斯普林菲尔德研究所的格林(D.Green)于1971年提出来的。2.2 Conform连续挤压特点?(1)由于挤压型腔与坯料之间的 摩擦大部分得到有效利用，挤压变形的能耗大大降低。常规正挤压
4、法中，用于克服挤压筒壁上的摩擦所消耗的能量可达整个挤压变形能耗的 30以上，有的甚至可达50。据计算，在其它条件基本相同的条件下， Conform连续挤压可比常规正挤压的能耗降低 30以上。?(2)可以省略常规热挤压中坯料的加热工序 ，节省加热设备投资，通过有效利用摩擦发热而节省能耗。 Conform连续挤压时，作用于坯料表面上的摩擦所产生的摩擦热，连同塑性变形热，可以使挤压坯料上升到400-500(铝及铝合金)甚至更高(铜及铜合金)，以至于坯料不需加热或采用较低温度预热即可实现热挤压，从而大大节省挤压生产的热电费用。?(3)可以实现真正意义上的无间断连续生产，获得长度达到数千米乃至数万米的成
5、卷制品，如小尺寸薄壁铝合金盘管、铝包钢导线等。?显著减少间隙性非生产时间，提高劳动生产率；?对于细小断面尺寸制品，可以大大简化生产工艺、缩短生产周期；?大幅度地减少挤压压余、切头尾等几何废料，可将挤压制品的成品率提高到90以上，甚至可高达95-98.5；?大大提高制品沿长度方向组织、性能的均匀性。?(4)具有较为广泛的适用范围。从材料种类来看，Coform连续挤压法已成功地应用于铝及软铝合金、铜及部分铜合金的挤压生产；坯料的形状可以是杆状、颗粒状，也可以是熔融状态；制品种类包括管材、线材、型材，以及以铝包钢线为典型代表的包覆材料。?(5)设备紧凑，占地面积小，设备造价及基建费用较低。由上所述可
6、知，Conform连续挤压法具有许多常规挤压法所不具有的优点，尤其适合于热挤压温度较低(如软铝合金)、小断面尺寸制品的连续成形。由于成形原理与设备构造上的原因， Conform连续挤压法也存在以下几个方面的缺点：?(1)对坯料预处理(除氧化皮、清洗、干燥等)的要求高。生产实际表明，线杆进入挤压轮前的表面清洁程度，直接影响挤压制品的质量，严重时甚至会产生夹杂、气孔、针眼、裂纹、沿焊缝破裂等缺陷。?(2)尽管采用扩展模挤压等方法， Conform连续挤压法也可生产断面尺寸较大、形状较为复杂的实心或空心型材，但不如生产小断面型材时的优势大。这主要是由于坯料尺寸与挤压速度的限制，生产大断面型材时Con
7、form连续挤压单台设备产量远低于常规正挤压法。?(3)虽然如前所述Conform连续挤压制品沿长度方向的组织、性能均匀性大大提高，但由于坯料的预处理效果、难以获得大挤压比等原因，采用该法生产的空心制品在焊缝质量、耐高压性能等方面不如常规正挤压-拉拔法生产的制品好。这一缺点限制了连续挤压生产对于某些本应具有很大优势的产品的应用。?(4)挤压轮凹槽表面、槽封块、堵头等始终处于高温高摩擦状态，因而对工模具材料的耐磨耐热性能要求高。?(5)由于设备结构与挤压工作原理上的特点，工模具更换比常规挤压困难。?(6)对设备液压系统、控制系统的要求高。2.3 Conform连续挤压的应用?Conform连续挤
8、压技术在铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属加工上具有较为广泛的应用，主要体现在以下几个方面。2.3.1 合金品种采用Conform连续挤压法可挤压的合金品种主要有： 1000系纯铝，3000系、5000系、6000系、7000系铝合金，电工(EC)级铜，黄铜(H60、H70等)，各种铝基复合材料等。2.3.2 挤压坯料挤压坯料可以是熔融金属(连续铸挤)，连续杆状坯料，或粉末、碎屑等颗粒料。常用的铝及铝合金连续坯料为直径声 9.5-25mm的盘杆，最大坯料横截面积可达 1200mm2，铜及铜合金坯料直径一般为8-15mm。粉末原料的粒度可小至几个微米，碎屑等颗粒料的直径为1-3mm。2.3.3 制
9、品种类、规格范围与用途?由于铜及铜合金的热挤压温度较高(600-800)，而一般的工模具材料均不允许在550以上的高温下长时间连续工作，因而必须将铜及铜合金的连续挤压温度控制在500-550以下，但这又导致金属的变形抗力大大高于挤压铝及铝合金时的情形，影响工模具(尤其是挤压模)的强度和寿命。因此，对于铜及铜合金制品，连续挤压法一般限于各种焊丝、5mm以下的线材，以及小尺寸(大多为断面积3050mm2以下)简单断面形状的实心异型材(如扁导线)。2.4 Conform连续挤压设备?普通Conform连续挤压机的结构型式主要有立式(挤压轮轴铅直配置)和卧式(挤压轮轴水平配置)两种，其中以卧式占大多数
10、。?根据挤压轮上凹槽的数目和挤压轮的数目不同，挤压机又可分为单轮单槽、单轮双槽、双轮单槽等几种。由于喂料与杆坯预处理等方面的原因，双轮挤压机多采用立式结构。?目前世界上从事Conform连续挤压设备生产的厂家主要： 英国的霍尔顿机械设备公司、巴布科克线材设备公司和日本的住友重工业公司，其中英国的两家公司所生产的连续挤压设备占世界现有设备的90。卧式单轮单槽连续挤压机的基本结构型式管杆线材挤压卧式单轮单槽连续挤压机的基本结构型式包覆材料挤压1-放线架；2-坯料卷；3-坯料矫直机；4-坯料清刷装置；5-连续挤压机6-冷却槽；7-导线装置；8-张力调节装置；9-卷取装置线材连续挤压生产线示意图C30
11、0H包覆连续挤压生产铝包钢线示意图1-放线架；2-铝杆卷；3-铝杆矫直机；4-铝杆清刷装置；5-钢丝卷；6-钢丝矫直机；7-钢丝超声清洗装置；8-钢丝喷丸装置；9-钢丝感应加热；10-续挤压机；11-冷却槽；12-尺寸检测、超声探伤；13-张力调节装置；14-卷取装置单轮双槽连续挤压示意图单轮双槽连续挤压机是巴 布科克公司的独创性技术。两个凹槽内的坯料通过槽封块的两个进料孔，汇集到挤压模前的空间内，焊合成一体后再通过挤压模成形为所需的制品。双轮单槽连续挤压机?在单轮单槽或单轮双槽连续挤压机采用分流模挤压管材或空心型材，存在两个缺点：一是由于空间的限制，分流模的尺寸较小，而挤压压力较高，分流桥与
12、模芯的强度难以得到充分保证；由于剧烈的摩擦和长时间处于高温作用之下，挤压轮的磨损快、寿命短。为了克服上述问题，霍尔顿公司开发了双轮单槽连续挤压机，不仅可以生产管材或空心型材，同样可以生产线材、棒材以及包覆材料。双轮单槽连续挤压机?(1)不需使用分流模即可以挤压管材或空心型材，挤压模的结构大为简化，模芯可以安装在堵头上，挤压模和模芯的强度条件显著改善；?(2)由于进料孔附近的压力显著降低，因而作用在槽封块和挤压轮缘上的压力下降，可以减轻其磨损，延长其使用寿命；?(3)由于金属流动的对称性增加，采用该法成形薄壁管或包覆材料，可以提高壁厚 (包覆层)的尺寸精度与均匀性。3. 连续铸挤连续铸挤(Cas
13、tex)技术是在Conform连续挤压技术的基础上发展起来的，由英国Alform公司于1983年首先提出，霍尔顿公司联合其他公司于1986年首先将其应用于工业生产的。是将连续铸造与Conform连续挤压结合一体的新型连续成形方法。连续铸挤工作原理连续铸挤过程?坯料以熔融金属的形式通过电磁泵或重力浇注连续供给，由水冷式槽轮（铸挤轮）与槽封块构成的环形型腔同时起到结晶器和挤压筒的作用。连续铸挤工作原理连续铸挤优点与通常的Conform连续挤压法相比，连续铸挤法具有如下优点：(1)由于轮槽中的金属处于液态与半固态(凝固区)或接近于熔点的高温状态(挤压区)，实现挤压成形所需能量消耗低；(2)金属从凝固开始至结束的过程中，始终处于变形状态下，相当于在凝固过程中对金属施加了一个搅拌外力，因而有利于细化晶粒，减少偏析、气孔等缺陷；(3)直接由液态金属进行成形，省略坯料预处理等工艺，工艺流程简单，设备结构紧凑。?复合铸造原理和方法。?实现连续挤压的条件 。?Conform连续挤压特点。
