靜液壓擠型-一種超低摩擦的臥式擠壓成形,超適合複合金屬產品

2021/10/20閱讀時間約 2 分鐘
擠型(Extrusion)是一種將材料透過擠壓力成為等截面長條狀產品的製程技術(變截面擠型機構較為複雜先不談),在台灣常見用於鋁、銅、鋅…等軟質金屬材料生產上,當擠壓比(A0/A1)達到一定程度時,素材成形時會受到類三軸向等壓縮應力,使內部晶粒得到連續且細化的組織狀態,可具備良好的產品機械性質;然而在擠壓過程中,料錠表面與盛錠筒接觸會產生極大的摩擦力,造成擠壓力過大、流動不均、產品表面粗晶…等現象,因此在接續的工業發展時期衍生了一種特殊的製程模式-靜液壓擠型(hydrostatic extrusion)。
靜液壓擠型主要透過壓桿加壓給液體,再由液體將壓力傳給錠料,使材料通過模具成形,由於胚料表面並未與盛錠筒接觸(處於流體潤滑狀態),減少了摩擦力的發生(同時也降低模具的損耗),所以變形均勻且所需的擠壓力也較小,擠壓速度也相對提高,通用於高擠壓比與大變形量的線材、型材或是低塑性材料,甚至可將粉體利用不銹鋼套包覆後擠壓而獲得類鍛造的粉末合金棒材(只聽說,沒看過)。
靜液壓擠型是1893年英國人提出來的,直到20世紀50年代才有全面性研究,後來製造出了靜液擠壓機,開始在工業上得到了應用。靜液壓擠型所使用的高壓介質,一般有黏性液體和黏塑性體,前者通常使用礦物油用於500~600℃以下的冷、溫、熱成形,後者如耐熱樹脂、水玻璃混合高溫玻璃粉末用於錠料加熱溫度在700℃以上的擠壓。
而實際上,於一般的傳統直接擠壓機上透過模具設計即可實現靜液壓擠型的作業(專用機還是比較好用),當然還需要考量液體密封的穩定性,常見於製作複合金屬材如銅-鋁複合線纜、鈮鈦(Nb-Ti)或鈮三錫(Nb3Sn)低溫超導線、輕量化鋼-鋁複合型材…等,但這些複合材於擠壓前必需清洗乾淨,兩金屬接觸面需處於真空狀態(一般都是以其中一個材料當罐體,另一材料當心軸置入後上下封蓋焊接,然後由延伸的通氣管抽真空,有點類似保溫瓶抽真空的方式,高級一點也可以用真空焊接),避免胚料升溫氧化降低金屬間的結合性。
#要小心最後擠出時因液體高溫氣化的擠型材飛射現象
#可能是太麻煩了所以台灣沒人做量產
靜液壓擠型原理與產品
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HIKO
HIKO
筆者專職於固態金屬成形製程開發,為鍛造製程與模具設計本科,後從事鋁合金輪圈設計及鍛造生產,接續於研究單位專注鋁/鎂/鈦/不銹鋼/高溫合金之鍛造、擠型、異型冷抽、熱沖壓製程研究,對於碳鋼、鋁合金冷熱鍛造與黑色金屬、不銹鋼、鈦合金熱擠壓製程有較深入的開發經驗,並致力推廣熱間製程用特種玻璃防護潤滑。
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