擠壓是使金屬在外力作用下強(qiáng)制發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)生變形；在擠壓過程中，錠坯所受的外力不是均勻的，因此其流動(dòng)變形也不是均勻的，這就必然影響到鋁型材的組織、力學(xué)性能和尺寸上的差異；因此研究擠壓過程的特點(diǎn)，盡量減小不均勻變形的程度，采取一切技術(shù)措施，盡可能將鋁型材特性的差異降至最低限度，是廣大鋁型材加工工作者所面臨的最重要的課題；為了加深對問題的了解，先簡要介紹擠壓過程中階段的劃分和特點(diǎn)，以及擠壓的基礎(chǔ)理論知識；

1：鋁型材擠壓階段的劃分及特點(diǎn)

一般將鋁型材擠壓分為三個(gè)階段：開始擠壓階段、基本擠壓階段、終了擠壓階段；

①開始擠壓階段

開始擠壓階段又稱填充擠壓階段；在鋁型材加工生產(chǎn)中，一般被擠壓的錠坯直徑均小于擠壓筒內(nèi)徑，擠壓筒壁和鑄錠之間存在一定的間隙，當(dāng)然這個(gè)間隙希望越小越好；擠壓開始，金屬受到擠壓軸的壓力，首先充滿擠壓筒與?？?，擠壓力直線上升；筒壁和鑄錠間的間隙小，可減少填充時(shí)擠壓的變形量，從而減少填充時(shí)流入模孔的金屬長度，減少前端因變形不足而致使鋁型材組織性能低劣的幾何廢料；同時(shí)，當(dāng)錠坯長度與擠壓筒直徑之比為3~4時(shí)，填充鐓粗可能出現(xiàn)鼓型，有可能在鋁型材模具附近形成封閉空間，使得間隙中的空氣在擠壓時(shí)受到劇烈壓縮并發(fā)熱，被強(qiáng)烈壓縮的氣體會(huì)進(jìn)入錠坯表面的微裂紋中；裂紋通過模具時(shí)被焊合，出?？缀蠹葱纬蓺馀荩茨芎负系膭t在出?？缀蟪蔀槠鹌ぃ婚g隙越小，出現(xiàn)氣泡和起皮的現(xiàn)象越輕，乃至消失；

但是，有時(shí)為了提高鋁型材的橫向力學(xué)性能，如生產(chǎn)2A12、7A04合金，希望填充階段有較大的變形量，則在填充擠壓階段需要給予鑄錠25%~35%的鐓粗變形；

②基本擠壓階段

基本擠壓階段又稱平流擠壓階段，這是鋁型材擠壓過程中最重要的階段；其應(yīng)力狀態(tài)、金屬流動(dòng)方式對材料的組織、性能和尺寸將產(chǎn)生重要影響；消除或減小該擠壓狀態(tài)下的應(yīng)力不均勻性，保持金屬的合理流動(dòng)，是提高擠壓材質(zhì)量的關(guān)鍵；

③終了擠壓階段

終了擠壓階段是指在擠壓筒內(nèi)的鑄錠長度減小到接近變形區(qū)壓縮錐高度時(shí)的金屬流動(dòng)階段；當(dāng)墊片接近變形區(qū)壓縮椎后，供應(yīng)此區(qū)的金屬體積已相應(yīng)減少，如擠壓軸運(yùn)動(dòng)速度，即擠壓速度保持不變時(shí)，必然引起金屬在徑向上的流動(dòng)速度增加；

假設(shè)供應(yīng)體積內(nèi)的金屬徑向流動(dòng)速度與墊片和模子滑動(dòng)摩擦面上的金屬流動(dòng)速度都相等，則秒供應(yīng)體積在直徑為Dx，高度為Lx的圓柱面上的徑向流動(dòng)速度為： 

 

由公式可以看出，金屬的徑向流動(dòng)速度是變化的，并且與鑄錠的高度和金屬質(zhì)點(diǎn)的位置有關(guān)；變形區(qū)中鑄錠金屬的高度越大，則流速越小；金屬質(zhì)點(diǎn)越接近?？?，速度越大；

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是，在墊片未進(jìn)入變形區(qū)壓縮椎之前，變形區(qū)中的金屬體積并未減少，即進(jìn)入變形區(qū)多少金屬，就能從模孔中流出多少金屬；但墊片進(jìn)入變形區(qū)壓縮錐之后，變形區(qū)中的金屬體積減少，如擠壓速度和延伸系數(shù)不變時(shí)，金屬的流出速度也不變，而擠壓速度與流出速度之間存在如下關(guān)系： 

于是向膜孔中供應(yīng)的金屬秒體積也不變，因此必然引起金屬的橫向流動(dòng)速度和在墊片、模子接觸面上的滑動(dòng)增加，隨之引起變形速度和金屬硬化程度的增加；而其接觸表面的大小不變，故滑動(dòng)速度和鋁型材硬化程度的急劇增加必然增大消耗于滑動(dòng)上的功和功率，從而使得擠壓力增高；

總之，在鋁型材正擠壓生產(chǎn)中，由于種種原因，擠壓過程中的金屬流動(dòng)速度和變形程度都是不均勻的，必然影響鋁型材在組織和性能上的差異；而差異越大，則表明其鋁型材的性能越不穩(wěn)定；因此盡可能消除或減小差異，保證鋁型材使用性能的穩(wěn)定，是型材科技工作者面臨的重要任務(wù)；多少年來，科技人員對此做了大量工作，改善擠壓條件：一方面改進(jìn)配套設(shè)備和工、模具的設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)水平，改進(jìn)工藝制度，優(yōu)化工藝操作，盡可能降低擠壓過程中變形的不均勻性，這一點(diǎn)我們將在后面有關(guān)的分析中進(jìn)行討論；另一方面研究開發(fā)新的裝備，改善金屬的流動(dòng)速度，減小或消除變形程度的不均勻性，于是出現(xiàn)了反向擠壓和靜液擠壓，，推進(jìn)了擠壓加工技術(shù)的發(fā)展；

2：鋁型材生產(chǎn)反向擠壓的金屬流動(dòng)

與正向擠壓的最大不同，反向擠壓的基本特點(diǎn)是錠坯金屬的大部分與擠壓筒壁之間無相對滑動(dòng)，因此塑性變形區(qū)集中在?？赘浇桓鶕?jù)實(shí)驗(yàn)，塑性變形區(qū)的高度不大于0.3Do；下圖所示為反擠壓時(shí)作用于金屬上的力；由于變形區(qū)之外的金屬4區(qū)與筒壁間無摩擦力，該部分的受力條件為三向等壓應(yīng)力狀態(tài)；金屬在塑性變形區(qū)中的流動(dòng)情況與正擠壓時(shí)的有很大不同；反擠壓時(shí)，由于在塑性變形區(qū)中金屬與筒壁間的摩擦力的作用方向與金屬流出?？椎姆较蛳嗤运绤^(qū)很??；所以反擠壓時(shí)死區(qū)不能組留錠表面層而導(dǎo)致其表面缺陷流向鋁型材表面，使表面質(zhì)量惡化；為此，用于反擠壓的鑄錠必須車削表面或進(jìn)行脫皮處理；

由于反擠壓的塑性變形區(qū)只集中在?？赘浇?，使變形的不均勻性大為減小，尤其是沿長度方向減小更為明顯；由于反擠壓變形均勻，其鋁型材的組織和力學(xué)性能得到明顯改善，波動(dòng)范圍小，穩(wěn)定性提高；其鋁型材缺陷的形式和出現(xiàn)的幾率也發(fā)生一定的變化，這一點(diǎn)將在后面進(jìn)行討論；

3：靜液擠壓

靜液擠壓又稱高壓液體擠壓，擠壓時(shí)，錠坯借助于其周圍高壓液體的壓力（達(dá)980~2942MPa）從?？字袛D出，實(shí)現(xiàn)塑性變形；該方法錠坯不與擠壓筒內(nèi)壁直接接觸，無摩擦，金屬邊形極為均勻，鋁型材質(zhì)量好；錠坯處于高壓液體之中，錠坯長度與直徑之比達(dá)40時(shí)，錠坯也不會(huì)發(fā)生彎曲；錠坯與模子之間處于流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，摩擦力很小，表面光潔度高；鋁型材力學(xué)性能在斷面上和長度上非常均勻；但設(shè)備要求密封性能高；擠壓筒、擠壓軸需承受極高壓力，其材質(zhì)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極其重要而復(fù)雜，尚不能普遍推廣；但應(yīng)用于生產(chǎn)某些特殊材質(zhì)鋁型材產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景；