本文重点介绍了铝合金型材挤压技术的特点，挤压过程中发生的金属流动现象的影响因素，以及挤压时的温度场问题，同时也重点介绍了挤压制品的组织性能和挤压制品的质量控制。
标签：挤压技术；金属流动；挤压力
挤压就是对放在容器（挤压筒）中的锭坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。挤压最基本的方法是正挤压和反挤压。正挤压是金属的流动方向和挤压杆的运动方向相同。反挤压是金属的流动方向和挤压杆的运动方向相反。
1、铝合金型材挤压法的优缺点
（1）挤压法的优点：有强烈的三向压应力状态图，金属可以发挥其最大的塑性；可以生产断面极其复杂以及变断面的型材；具有极大的生产灵活性，在一台设备上能够生产很多的产品品种和规格；产品尺寸精确，表面质量高；实现生产过程自动化和封闭化比较容易。
（2）挤压法的缺点：金属的固定废料损失较大；要填塞模孔和留压余及切头切尾；加工速度低。挤压时的摩擦热和变形热高，制约了挤压速度，另外加工辅助过程较多，制约了生产效率；沿长度和断面上制品的组织和性能不够均一；在高温、高压和反复冲击载荷的作用下，工模具消耗大。
2、金属流动
挤压时会产生金属流动现象，金属流动分三个阶段：填充挤压阶段、平流挤压阶段、紊流挤压阶段。
影响金属流动的因素有很多，主要有接触摩擦与润滑、工具的冷却作用、金属导热性的影响、工模具结构与形状的影响、摩擦条件的影响、合金强度特性的影响等等，温度变化，合金的摩擦系数会产生变化，在相变温度下挤压，相变会对金属流动产生影响，强度高的金属比强度低的金属流动均匀。
3、挤压力
挤压力是挤压杆通过挤压垫作用在锭坯上使之依次流出模孔的压力。影响挤压力的因素很多，挤压力的大小与金属的变形抗力成正比例关系，随着变形程度的增大，挤压力成正比例升高，挤压速度对挤压力的影响，也是通过变形抗力的变化起作用的，在挤压筒、变性区和工作带内的金属，都承受了基础面上的摩擦作用。这些摩擦阻力是挤压力的组成部分，锥形挤压模的模角对挤压力有着明显的影响，锭坯和挤压筒存在较大摩擦，锭坯越长，挤压力越大，反向挤压不存在锭坯和挤压筒的摩擦，所需的挤压力较正向挤压低。
4、挤压时的温度场
4.1锭坯及工具中的温度
锭坯中的温度分布与锭坯加热方法有关。现在最先进的锭坯加热方法为感应加热。在挤压时，变形能的95%变为热能，锭坯的原始温度场还要加上变形热引起的附加温度场。因此，被挤压的锭坯中的温度场是非常不均匀的。在一般情况下，对塑性区内金属平均温度有影响的是生成热、逸散热。
在挤压过程中，工具的温度也发生变化，由于强烈的摩擦和比铝的导热性，工具某些部位的温升要比挤压金属的温升高得多。
4.2挤压条件对金属温度的影响
随着挤压速度的提高，缩短了金属与工具间的导热时间，于是金属温度升高。变形能转变成热能直接受变形抗力的影响。工具与锭坯间的温差：温差越大，被挤压的金属温度越低，锭坯中的温度分布变得越不均匀，从而变形和流动的不均匀性增大，其结果导致制品的组织和性能不均匀。正挤压时，由于锭坯与筒壁间的摩擦作用，所放出的热量比反挤压多15%左右。
同时金属温度的调节可以降低挤压速度、降低锭坯的原始温度、改变工具的温度、锭坯梯温加热。
5、挤压制品的组织性能和质量控制
5.1挤压制品的组织性能
（1）挤压制品组织的不均匀性
挤压制品组织的特点是，在其断面上和长度上都很不均匀。一般来说，沿制品长度上，前端晶粒粗大后端细小。沿断面径向上中心晶粒粗大外层细小。
許多具有实用价值、通常成分复杂的合金在热变形后的热处理中，经常会形成异常大的晶粒，其晶粒尺寸超过原始晶粒尺寸的10—100倍，比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大得多，晶粒这种异常长大的过程称为粗化，这种组织称为粗晶粒。
（2）挤压制品的机械性能
挤压制品的变形与组织的不均匀性，必然导致内部机械性能的不均匀性。当挤压比较小时，制品的内部和外层的机械性能不均匀性较为严重；当挤压比很大时，制品的内部和外层性能基本一致。
5.2挤压制品的质量控制
（1）制品断面形状与尺寸
影响因素有：挤压时的流动不均匀性；工作带过短，挤压速度和挤压比过大，可能产生工作带内的非接触变形；模孔变形；工模具不对中或变形
（2）制品表面质量
挤压制品表面应清洁、光滑，不允许有起皮、气泡、裂纹、粗划道、夹杂以及腐蚀斑点，允许表面有深度不超过直径与壁厚允许偏差的轻微擦伤、划伤、压坑、氧化色和矫直痕迹等。对需继续加工的毛料，可在挤压后进行表面修理以保证产品质量。对成品或毛坯，都要求低倍组织不得存在偏析聚集、缩尾、裂纹、气孔、成层以及外来夹杂物，要求粗晶环的深度不超过允许值，高倍显微组织不得过烧。
（3）挤压工艺参数对制品组织性能的影响
挤压工艺参数对制品组织性能的影响因素有挤压温度、挤压速度、变形程度。实际生产中，挤压速度是受挤压温度制约。挤压温度高，挤压速度就应适当放低，保证工模具散热。
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张华杰，男，1995年5月17日，四川省眉山市，本科，土木工程，西华大学。下载本文
