工業鋁型材基本擠壓階段

工業（yè）鋁型材基本擠壓階段又稱為平流擠壓階段（duàn），這是工業鋁型（xíng）材在擠壓過程中最（zuì）重要的階段（duàn）。其應力狀（zhuàng）態、金屬流動方式對材料的組織、性能和尺寸將產（chǎn）生重要的影響。消除或減小該擠壓狀態下的應力不均勻性，保持金（jīn）屬的合（hé）理（lǐ）流動，是提高擠工業鋁型材產品質量（liàng）的關鍵。

變形（xíng）區（qū）內的應力狀態 

正擠壓變形區作（zuò）用於金屬上（shàng）的外（wài）力、應力分（fèn）布（bù）和變形狀態。由圖看出，作用於（yú）金屬（shǔ）上的外力有：擠壓軸通過墊片給（gěi）予金屬的單位壓力σp，擠壓筒壁、模子壓縮錐麵和定徑帶給予金屬的單位正壓力dNt、dNz、dNd和摩擦應力dτt、dτz、dτd；在一定條件下，墊片與金屬間也會出現摩擦應力dτp。

       擠壓時，變形區內的應力一般呈三向（xiàng）壓應力狀態，即軸向壓（yā）應力σ?、徑向壓應力σr和周向壓應力σo。軸向應力σ?和周向壓應（yīng）力（lì）σo是由擠壓筒和（hé）模孔的側壁作用的壓力所產生。變形區（qū）內的變形狀態圖為兩向（xiàng）壓縮變形和一向（xiàng）延伸（shēn）變形，即徑向壓縮變形δr，周向壓縮變形（xíng）δo及軸向延伸變形δ?。

       軸向主應力σ?在墊片上的分布是邊部大，中間小（與σp分布相同），其原因是因中心部分的金屬正（zhèng）對著模孔，根據最小阻力定律可知（zhī）其變形阻力（lì）最小，故所產生的主應力σ?也就最小。主應力σ?沿軸線上的分布（bù）由墊片向模孔方向逐漸減小，至（zhì）模子出口處為零（在沒有反壓力的情況下）。徑向主應力σ?的分布規律與軸向主（zhǔ）應力相同，隻是在模子出口處（chù）根據塑性條件（jiàn），其值等於金（jīn）屬出模（mó）口時的變形抗力Kz。

       周向主應力σo與徑（jìng）向主應力σr之間的關係，根據塑性理論可知屬軸對稱問題，即σr=σo。實際上二者之（zhī）間存在著微小差異，為σr≈σo。其差值由對稱向表麵逐漸增大，且其絕對（duì）值總（zǒng）是|σr|﹥|σo|。
   
      軸（zhóu）向主應力σ?與徑向主應力σr之間的關係，在不是的部位不一樣。在擠（jǐ）壓筒部分為|σr|﹥|σo|；在變形區壓（yā）縮錐中，若不考慮受軸向拉應力的影響，則|σr|＜|σo|。此結論可通過對金屬流動實驗的分析（xī）得到證實：在擠（jǐ）壓筒內試件（jiàn）上的方網格變扁，而（ér）進入變形區（qū）壓縮錐後網格變長。

        在擠（jǐ）壓時，金（jīn）屬（shǔ）的流動存在（zài）著不均勻性是不（bú）可避免的，這是（shì）由於外摩擦的存在（zài）或加熱的鑄錠在斷麵上溫度分（fèn）布不均勻引起（qǐ）變形抗力存在差異所導致（zhì）的結果。即使上述（shù）兩種情況都不存在，前麵也已提及對著模孔處的金屬流動阻力最小，其（qí）流速最快，故（gù）金屬的（de）流動（dòng）總是不均勻的。

       工業鋁型材擠（jǐ）壓過程中外摩擦很大（dà），或者鑄錠外部溫度低，如擠壓筒預熱（rè）溫（wēn）度不夠，加熱的鑄錠表麵與擠壓筒壁之間形成很大的溫度梯度，擠（jǐ）壓筒大量吸熱，鑄錠表（biǎo）麵溫度驟降，於是鑄錠外（wài）部變形抗力（lì）高於中心部分（fèn），導致內部金屬流動速度快，外部金屬流動速度慢；但金屬是一個整體（tǐ），流動快的金（jīn）屬對流（liú）動（dòng）慢的（de）金屬產生一軸（zhóu）向拉力，從而引起外部金屬出現（xiàn）附加的（de）軸向拉應力，內部金屬出（chū）現（xiàn）附加的軸向壓應力。在鑄（zhù）錠橫斷麵上，附加拉應力的分布由外表向中心（xīn）逐漸減小，而附加壓應力則由外表向中心逐漸增加。附加應力在鑄錠縱斷麵上的分布（bù）是由墊片向（xiàng）模子入口方向增加，至壓縮錐出口處達最大值（產於此問題的成因（yīn）將在後麵進行討論）。附加的軸向（xiàng）壓應力與軸向主壓應力（lì）相疊（dié）加後不會改變應力符號。但（dàn）是鑄錠外（wài）層（céng）部分中附加的軸向拉應力與軸向主壓應力疊加後，在變形區壓縮錐部分中有可能改變應力的（de）符號，使軸向主壓應力變為拉應力而得到兩向壓和一向（xiàng）拉的主應力狀態圖。

       當鑄錠加熱不透（tòu），即外層溫度高中心溫度低時，則金屬的流動速度外層部分大（dà）於中心部分，可能會得到與（yǔ）上述情況（kuàng）相反的結果，在鑄錠中心部分的金屬（shǔ）出現（xiàn）拉應力。