工程材料的塑性加工(挤压)开放实验指导书

实验名称：工程材料挤压加工开放实验引言众所周知，任何材料必须成形，成为具有一定形状尺寸和组织性能的零部件才能应用。随着科技和工业的不断发展，工程材料的地位逐渐得到提升，其塑性成形技术也成为塑性加工的重点，如挤压、轧制、冲压、拉拔等。通过工程材料塑性加工开放实验的学习，同学们可以对工程材料和工程材料的塑性加工方法有更深入的了解，能对以后的生活工作有所助益。一、实验目的1．了解工程材料塑性加工所需机器的基本构造及操作方法；2．了解并掌握模具的基本构造；3．了解并掌握各种塑性加工的基本过程及主要工艺数；4．了解工程材料在塑性加工变形过程中金属的塑性变形规律；5．了解塑性变形挤压工艺参数对挤压件的组织性能的影响。二、实验原理1.挤压挤压就是对放在挤压筒中的锭坯的一端施加一定的压力和速度，使之通过模孔以实现塑性变形，得到所需要的形状与尺寸、具有一定机械性能的制件的一种压力加工方法。图1挤压机挤压过程主要通过挤压机来完成，根据挤压机的用途不同，挤压机分为卧式挤压机（挤压型材）和立式挤压机（挤压机械零件）。本实验所用的卧式挤压机如图1所示。挤压有两种最基本的方法：正挤压与反挤压，这两种挤压方法其金属的变形和流动状态亦不同。而在挤压过程中，金属的塑性流动规律对挤压制品的组织、性能、表面质量、外形尺寸和形状的精度以及工具设计原则等有着重要影响。影响金属流动的因素主要有接触摩擦与润滑，工具与锭坯的温度，金属的强度特性，工具结构与形状，变形程度等。所以，在挤压过程中，温度、速度、变形程度等工艺参数的选择对挤压制品的组织、性能以及技术经济指标都有很大的影响。挤压过程如图2所示。挤压时，将坯料置于挤压筒中，并在坯料前端加垫片，通过挤压杆施以作用力，使坯料变形通过具有一定形状的模子，得到所需形状的制品。为了使金属易于变形和提高制品质量，一般需要对坯料和模具进行加热以及润滑模具等。图2挤压过程示意图1．主机结构简介图1为卧式挤压机的主机图。挤压机的结构，一般来说，除了挤压轴和挤压筒，还包括挤压垫片、模具、穿孔针。此外，还有其它一些配件，如模具支承、模垫、支承环、冲头、针座、导路等。2．挤压有两种最基本的方法：正挤压和反挤压，如图3所示。正挤压时，金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同，金属与挤压筒内壁间有相对滑动，故存在很大的外摩擦。摩擦力的方向与金属运动方向相反。反挤压时，金属的流动方向与挤压轴的运动方向相反，除靠近模孔附近处之外，金属与挤压筒内壁间无相对滑动，故无摩擦。图3挤压的两种基本方法a、正挤压法b、反挤压法1.挤压筒2.挤压模3.挤压轴4.锭坯5.制品3．挤压模具挤压模具是挤压生产中最重要的工具，它的结构形式、各部分的尺寸以及所用材料，对挤压力、金属流动均匀性、制品尺寸的稳定性和表面质量，以及自身的使用寿命都有很大的影响。随着挤压制品形状的不同，所用模具的形状亦不相同。一般，根据模孔的断面形状，将模具分为7种，如图4所示。挤压模的基本参数包括模角、定径带长度、定径带直径、出口直径等。图4不同形状的挤压模a、平模b、流线模c、双锥模d、锥模e、平锥模f、曲锥模4．挤压车间工艺平面布置图5挤压车间工艺平面布置图三、实验仪器及材料实验设备：加热炉、XJ-1250卧式挤压机、挤压模具四、实验材料及准备实验材料：6063铝合金挤压实验所用的材料为自行浇铸的铝合金锭，实验之前要进行熔炼，并将其车成实验要求的160mm的圆柱，并进行预热。五、实验过程及步骤★挤压试验1.了解挤压机的基本组成并熟悉其基本操作；2.准备坯料及模具由于本试验所用坯料和模具需要加热，所需时间较长，故在试验前由指导老师提前对坯料和模具进行加热。在试验时，学生利用备用模具进行观察、测量以及组装。要求学生利用游标卡尺测量、记录模具的模孔尺寸参数，并绘制出简图。测量并记录所用圆柱坯料尺寸，按公式挤压比0FF计算挤压比。其中，λ——挤压比；F0——坯料挤压截面面积；F——挤压后制品截面面积。3.将挤压模具放入挤压机模膛，坯料放入挤压工位；4.开动挤压机，进行挤压，并记录挤压工艺参数挤压速度、挤压温度、润滑条件等；5.观察制品6.注意事项(1)未经指导老师许可，严禁开动挤压机，触动控制按钮；(2)只有在老师的指导下方可操作挤压机；(3)挤压机工作挤压工件时，挤压出口处严禁站人；(4)请勿用手直接取放、触摸挤压制品，小心烫伤；(5)测量时，请戴防护手套。六、实验报告工程材料塑性加工实验报告要求学院：专业：姓名：学号：实验时间：一、实验目的和要求1.了解工程材料挤压加工工艺的基本过程。2.通过具体的板料挤压加工，了解基本概念，工艺特点，以用在日常生活中的具体应用。3.了解挤压的基本工序。二、实验原理挤压就是对放在挤压筒中的锭坯的一端施加一定的压力和速度，使之通过模孔以实现塑性变形，得到所需要的形状与尺寸、具有一定机械性能的制件的一种压力加工方法。挤压有两种最基本的方法：正挤压和反挤压。在挤压过程中，温度、速度、变形程度等工艺参数的选择对挤压制品的组织、性能以及技术经济指标都有很大的影响。按公式挤压比0FF计算挤压比。其中，λ——挤压比；F0——坯料挤压截面面积；F——挤压后制品截面面积。三、主要仪器设备实验所用设备包括：加热炉、冲压模、XJ-1250卧式挤压机、挤压模具四、实验内容及实验数据记录1.常见的塑性加工方法包括冲压、挤压、轧制、拉拔2.挤压加工过程中出现的缺陷主要有哪些？3.挤压材料6061铝合金，坯料温度500℃，模具温度430℃，挤压筒温度400℃，挤压速度500mm/min，坯料原始尺寸直径160mm模具尺寸120X10mm2，计算挤压比，并说明影响挤压制品的工艺参数都有哪些。七、参考文献[1]申荣华,丁旭主编.工程材料及其成型技术基础[M].北京：北京大学出版社，2008.[2]杨慧智.工程材料及成形工艺基础[M].北京：机械工业出版社，2000.[3]张彦华.工程材料与成形技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.[4]陈培里.工程材料及热加工[M].北京：高等教育出版社，2007.