工程材料的塑性加工(挤压)开放实验指导书.doc

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，按公式挤压比计算挤压比。 其中， 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。按公式挤压比计算挤压比。 其中， 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.