静液挤压

挤压方式

静液挤压是挤压方式的一种。通过凸模加压给液体，由液体将压力传给坯料，使金属通过凹模成形。由于坯料侧面无普通挤压时存在的摩擦力所以变形均匀，可提高挤压变形量所需的挤压力也比普通挤压时小。主要用于挤压大变形量的线材、型材或是挤压低塑性材料。

简介

静液挤压是1893年英国人提出来的，直到20世纪50年代，人们才开始注重对这种技术进行全面研究，后来制造出了静液挤压机，开始在工业上得到了应用。

利用封闭在挤压筒内锭坯周围的高压液体，迫使锭坯产生塑性变形并从挤压模模孔中挤出的金属塑性加工方法。由于挤压筒内的锭坯在各方向上受到均匀的压应力，也称等静挤压，其工作原理如图1所示。

静液挤压所使用的高压介质，一般有粘性液体和粘塑性体。前者如蓖麻油、矿物油等，主要用于冷静液挤压和500～600℃以下的温、热静液挤压；后者如耐热脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用于较高熔点金属的热静液挤压(坯料加热温度在700℃以上的挤压)。

与普通挤压法一样，根据需要，静液挤压可在不同的温度下进行。一般将金属和高压介质均处于室温时的挤压过程，称为冷静液挤压；在室温以上变形金属的再结晶温度以下的挤压过程，称为温静液挤压；而在再结晶温度以上的挤压过程，称为热静液挤压。

分类

静液挤压的类型按挤压时的温度不同可分为冷静液挤压和高温静液挤压两种。

(1)冷静液挤压在常温下进行。布彼克(B．L．Bypek)等人研究的一种兼有拉线作用的线材静液连续挤压，就属于冷静液挤压，它的原理如图2所示。被加工的线坯通过起拉伸作用和密封作用的入口模，在拉力和高压液体的共同作用下被挤出，借助于卷筒的不停转动，便可实现连续挤压。采用这种方法生产线材，可使道次变形率大大超过拉伸极限。冷静液挤压的主要缺点是设备结构与操作比较复杂，卷筒的传动部分在高压室外，需采用高密封技术，每次拉线前的准备时间较长。

(2)高温静液挤压使用的高压液体的温度超过金属的再结晶温度的静液挤压。高压液体一般是动物油和矿物油，挤压温度可在300℃左右。采用耐热油脂作为高压液体时，挤压温度最高可达到1000℃；但当挤压温度高于500℃时，通常不用耐热油脂，而使用金属氧化物或一些盐类作高压液体。

特点

静液挤压的特点是：(1)锭坯与挤压筒内壁不直接接触，金属变形极为均匀，产品质量也比较好。又由于锭坯周围有高压液体，挤压时不会弯曲。因此，锭坯可以采用大的径高比，以至可以挤压线材。(2)锭坯与模子间处于流体力学润滑状态，摩擦力极小，模子磨损少，制品表面粗糙度低。(3)制品的力学性能在断面上和长度上都很均匀。(4)挤压力小，可采用大挤压比。(5)可以挤压断面复杂的型材和复合材料，也可以挤高强度、高熔点和低塑性的材料。(6)高温静液挤压的液体温度与压力都很高，需进一步解决耐高温、密封性能好的压力媒体。

应用

液体空气静液挤压是静液挤压法的一种技术应用。利用高压粘性介质给坯料外力而实现挤压的方法，称为静液挤压法。

1)异型材挤压

由于静液挤压时可以获得良好的润滑条件和均匀涂层流动状态，因而特别适合于内表面或外表面带有细小复杂筋条，且形状与尺寸精度和表面质量要求高的各种异型管材与棒材的成形。静液挤压可以在较低温度下实现大变形程度的高速挤压，所以对于一些高强度铝合金，由于高温脆性的缘故，在普通挤压机上，只能采取很低的速度进行挤压；而静液挤压可以将挤压温度降低至200～300℃，这样既可以避免高温脆性又可以大幅度提高挤压速度。采用静液挤压法，铜及铜合金小尺寸管材可用高达数百的挤压比实现一次挤压成形，大大简化了生产工艺。同时，由于挤压温度较低，可获得细小再结晶组织的制品。

2)难加工材料挤压

钛合金型材，特别是薄壁型材，采用普通挤压方法成形十分困难。采用静液挤压法挤压钛合金时，挤压温度可大大降低，且挤压制品具有尺寸精度高，表面质量好，性能均匀等特点，同时，还可以提高挤压制品的力学性能。

3)高温合金挤压

利用静液挤压强烈的三向压应力作用，可以改善金属的变形能力，进行镍基合金、金属间化合物等高温合金零部件的直接成形。

4)难熔金属材料挤压

大多数难熔金属因其变形抗力大、塑性差，采用常规挤压法挤压难熔金属难度大。在900～1500℃高温下，难熔金属不能在空气介质中成形，因为金属易与气体发生作用，使性能显著劣化。采用静液挤压法，以玻璃-石墨混合物为高压介质，使部分难熔金属挤压成为可能。

5)粉体材料挤压

热静液挤压同时具有热等静压和挤压成形两种功能，尤其适合于粉体材料的直接挤压成形。

例如，在钢质包套中以70%的相对密度填充高速钢粉末，然后进行热静液挤压，可以获得与铸造坯料经锻造后材料力学性能的制品。采用热等静压工艺处理，然后在400～500℃温度下进行静液挤压，可以获得致密无缺陷的SiC纤维强化铝基复合材料。

6)包复材料挤压

利用金属流动均匀和具有高静水压力作用等特点，静液挤压非常适合于各种包复材料(或称层状复合材料)的成形。例如，冷静液挤压的铜包铝复合材料，在高温下金属间化合物的包复材料的成形。由于高温和高压作用，容易获得具有完全冶金接合的界面接合质量。

面临问题