热挤压

热挤压是在再结晶温度以上的温度条件下的挤压。钢铁材料热挤压成型技术取得飞跃发展是在1941年法国的J.Sejournet发明了玻璃润滑剂挤压法之后。钢铁材料热挤压时，在挤压温度、挤压压力、挤压速度、润滑条件与方式等方面，与铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属的热挤压相比，具有如下特点：

（1）挤压温度高，通常在1000~1250℃。

（2）挤压压力高，工模具工作条件恶劣。

（3）为了防止挤压过程中工模具过度升温而影响其强度，通常选用快速挤压。

（4）为了确保高温润滑性能，一般采用玻璃润滑剂热挤压，挤压完成后需对制品进行脱出玻璃处理。

（5）良好的玻璃润滑剂可以使金属流动均匀性大为改善。

钢铁材料热挤压中，挤压模、芯杆、挤压筒、挤压垫片等工模具的工作条件十分恶劣。用作工模具的材料，既要求具有高强度，又要求具有优良的耐高温、耐磨损性能。

实际生产中所用的工模具材料主要有H13（美国）、SKD61、SKD62、SKD6（日本）、2Cr2W8V（中国）。由于以上特点，钢铁材料的热挤压生产成本要比铝合金及铜合金的高得多。

区别于传统钢铁材料和有色金属材料采用轧制穿孔工艺生产荒管，690合金无缝管的生产主要是采用热挤压成型方式，如图1所示是690合金荒管的热挤压工艺工装简化图。

用热挤压方式生产无缝管要求管坯是空心的坯料，国内较多采用先钻孔后经感应加热扩孔的方式得到热挤压空心管坯。扩孔后的空心管坯温度有所下降，需再经过感应加热，使温度提升到设定的坯料预热温度。挤压开始之前，把能起到润滑作用的玻璃垫片放在挤压模上，同时用玻璃粉末对空心管坯的内外表面进行润滑。将预热后涂抹玻璃粉润滑的管坯运送到挤压筒附近的上料台，然后滚进挤压筒和柱塞之间的料槽里，将挤压垫片运送到料槽中并贴近坯料，挤压杆缓慢移动并靠近挤压垫后，伸出挤压芯棒，将坯料、挤压垫片、挤压芯棒连成一个整体。挤压杆在低挤压压力下向前移动，将坯料送入挤压筒中，料槽自动下降，随着挤压力的不断增加，挤压杆逐渐向前移动，先进行预挤压，填充管坯与挤压筒之间的缝隙，接着坯料会从挤压模与挤压芯棒之间的间隙挤出。在此过程中，玻璃垫片与热坯料接触后逐渐软化，并在坯料表面形成一层玻璃润滑膜。挤压杆在大挤压力下继续向前移动，直到最后剩下一段很短的余料，完成一次热挤压。

挤压是对放在容器（挤压筒）内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法，主要用于不锈钢、镍基高温合金和难熔合金的棒材、管材及异型材的生产。

热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成形技术，它是在热锻温度下借助于材料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒材及各种机器零件等。

热挤压不仅可以成形塑性好，强度相对较低的有色金属及其合金，低、中碳钢等，而且还可以成形强度较高的高碳、高合金钢，如结构用特殊、不锈钢、高速工具钢和耐热钢等。由于坯料必须加热至热锻温度进行挤压，常伴有较严重的氧化和脱碳等加热缺陷，影响了挤压件的尺寸精度和表面粗糙度。一般情况下，机器零件热挤压成形后，再采用切削等机械加工来提高零件的尺寸精度和表面质量。

热挤压模是指使炽热金属直接被挤压成各种型材、异型材或管材的模具。

热挤压模的工作条件相当苛刻，承受压缩应力和弯曲应力，脱模时也承受一定的拉应力。另外还受到冲击负荷的作用。模具与炽热金属接触时间较长，使其受热温度比热锻模更高，尤其是用于加工钢铁材料和难熔金属时，工作温度高达600—800℃，热挤压模的失效形式主要是模腔过量塑性变形、开裂、热疲劳和热磨损。

热挤压模具用钢的尺寸一般比热锻模小，因此，对于这类模具特别要求具有高的热稳定性，较高的高温强度和足够的韧性，良好的耐热疲劳性和高的耐磨性。

常用的热挤压模具用钢是钨系热作模具钢和铬系热作模具钢，还有铬钼系、钨钼系和铬钼钨系等新型的热作模具钢以及基体钢等。

钨系热作模具钢的代表性钢种为传统的3Cr2W8V钢，由于其耐热疲劳性差，在热挤压模方面应用将逐渐减少，但在压铸模方面应用较多。

铬系热作模具钢的代表性钢种有4Cr5MoSiV（H10）、4Cr5MoSiV（HM1）和4Cr5W2VSi（W2）等。这类钢种是我国引进钢号中应用最大、推广最广泛的钢种

铬钼系热作模具钢的代表性钢种有4Cr3MoSiV（H10）、3Cr3Mo3W2V（HM1）等。

热挤压机广泛应用在型材、带材（如铝铜型材、不锈钢型材等）的加工行业，近年来将粉末装入钢包套内经热挤压生产高速钢、核燃料等工艺逐年增多。

金属材料在挤压模内的受力状态几乎是三维受力状态。在热挤压过程中，晶粒之间存在有巨大的剪切应力和剪切形变。这种特殊的受力状态对破坏粉末烧结坯料中的颗粒边界（PPB），提高粉末颗粒的变形量，消除孔隙有明显的效果，因此一般认为粉末冶金产品一经热挤压处理后，其材料的综合力学性能普遍提高。

如图2所示是300t卧式热挤压机结构示意图。它主要是由一台卧式油压机组成。挤压模具是由挤压嘴4，挤压模7、挤压推杆9组成。挤压推杆9用螺栓固定在活动横梁11上，挤压模具外面安装有一台可以左右移动的加热炉6。挤压模具的右端由模具固定架10固定。挤压过程中产生的挤压抗力将由油压机的受力支架8等承受。挤压出的产品经下横梁的中心孔排出落入出料器上。

热挤压模具材料的选择是根据挤压材料的热变形温度和挤压的压应力来决定。例如当挤压铝合金时，在室温下的挤压应力约为1200～1400MPa。但当温度提高到600℃时，挤压应力可降为550～600MPa。

模具材料在室温下可供选择的有GCr15、9CrSi、W18Cr4V、4CrW2Si；在600℃以上使用的模具材料有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V、3Crl8Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr8Ni25Si2、12Cr3MoVSiTiB等。另外，硬质合金和某些金属陶瓷材料具有较高的硬度和使用温度，可以用来作挤压模的衬里材料。

如图3所示为简易热挤压机示意图。它主要由油压系统、受力架，挤压模具、加热炉等四部分组成。

油压系统包括油泵、阀门、管道、油缸、活塞等部件。图3中为了简化只把油缸11及活塞12等部件画出。油缸产生的巨大压力由受力柱16和固定螺母14支承。挤压模6安装在移架23的台面上。加热炉4安装在挤压模外围。当挤压物料3被加热后，活塞12在油液压蔓推动下通过挤压推杆22将挤压料3挤出，完成挤压工序。

粉末冶金专用的热挤压机，在我国尚未生产。在铝型材、铜型材等行业中使用的挤压机有下列几种，其性能如图4所示。

热挤压模是对加热到再结晶温度以上的金属进行挤压的模具。

中文名称

热挤压模

英文名称

hot extruding die

定　　义

对加热到再结晶温度以上的金属进行挤压的模具。

应用学科

机械工程（一级学科），模具（二级学科）

热挤压模具用钢的选择见表下表 ：

热挤压模具用钢选择：