靜液擠壓是擠壓方式的一種。通過凸模加壓給液體，由液體將壓力傳給坯料，使金屬通過凹模成形。由於坯料側面無普通擠壓時存在的摩擦力所以變形均勻，可提高擠壓變形量所需的擠壓力也比普通擠壓時小。主要用於擠壓大變形量的線材、型材或是擠壓低塑性材料。
基本介紹
- 中文名：靜液擠壓
- 外文名：hydrostatic extrusion
- 屬性：擠壓方式
- 類型：冷靜液擠壓和高溫靜液擠
- 材料：金屬材料，複合材料、粉體材料
- 高壓介質：粘性液體和粘塑性體
簡介,分類,特點,套用,面臨問題,
簡介
靜液擠壓是1893年英國人提出來的，直到20世紀50年代，人們才開始注重對這種技術進行全面研究，後來製造出了靜液擠壓機，開始在工業上得到了套用。
利用封閉在擠壓筒內錠坯周圍的高壓液體，迫使錠坯產生塑性變形並從擠壓模模孔中擠出的金屬塑性加工方法。由於擠壓筒內的錠坯在各方向上受到均勻的壓應力，也稱等靜擠壓，其工作原理如圖1所示。
靜液擠壓所使用的高壓介質，一般有粘性液體和粘塑性體。前者如蓖麻油、礦物油等，主要用於冷靜液擠壓和500～600℃以下的溫、熱靜液擠壓；後者如耐熱脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用於較高熔點金屬的熱靜液擠壓(坯料加熱溫度在700℃以上的擠壓)。
與普通擠壓法一樣，根據需要，靜斷永旬液擠壓可在不同的溫度下進行。一般將金屬和高壓介質均處於室溫時的霉犁危海擠壓過程，稱為冷靜液擠壓；在室溫以上變形金屬的再結晶溫度以下的擠壓過程，稱為溫靜液擠壓；而在再結晶溫度以上的擠壓過程，稱為熱靜液擠壓。
分類
靜液擠壓的類型按擠壓時的溫度不同可分為冷靜液擠壓和高溫靜液擠壓兩種。
(1)冷靜液擠壓在常溫下進行。布彼克(B．L．Bypek)等人研究的一種兼有拉線作用的線材靜液連續擠壓，就屬於冷靜液擠壓，它的原理如圖2所示。被加工的線坯通過起拉伸作用和密封作用的入口模，在拉力和高壓液體的共同作用下被擠出，藉助於捲筒的不停轉動，便可實現連續擠壓。採用這種方法生產線材，可使道次變形率大大超過拉伸極限。冷靜液擠壓的主要缺點是設備結構與操作比較複雜，捲筒的傳動部分在高壓室外，需採用高密封技術，每次拉線前的準備時間較長。
(2)高溫靜液擠壓使用的高壓液體的溫度超過金屬的再結晶溫度的靜液擠壓。高壓液體一般是動物油和礦物油，擠壓溫度可在300℃左右。採用耐熱油脂作為高壓液體時，擠壓溫度最高可達到1000℃；但當擠壓溫度高於500℃時，通常不用耐熱油脂，而使用金屬氧化物或一些鹽類作高壓液體。
特點
靜液擠壓的特點是：(1)錠坯與擠壓筒內壁不直接接觸，金屬變形極為均勻，產品質量也比較好。又由於錠坯周圍有高壓液體，擠壓時不會彎曲。因此，錠坯可以採用大的徑高比，以至可以擠壓線材。(2)錠坯與模子間處於流體力學潤滑狀態，摩擦力極小，模子磨損少，製品表面粗糙度低。(3)製品的力學性能在斷面上和長度上都很均勻。(4)擠壓力小，可採用大擠壓比。(5)可以擠壓斷面複雜的型材和複合材料，也可以擠高強度、高熔點和低塑性的材料。(6)高溫靜液擠壓的液體溫度與壓力都很高，需進一步解決耐高溫、密封性能好的壓力媒體。
套用
液體空氣靜液擠壓是靜液擠壓法的一種技術套用。利用高壓粘性介質給坯料外力而實現擠壓的方法，稱為靜液擠壓法。
靜液擠壓所使用的高壓介質，一般有粘性液體和粘塑性體。前者如蓖麻油、礦物油等，主要用於冷靜液擠壓和500～600℃以下的溫、熱靜液擠壓；後者如耐熱脂、玻璃、玻璃-石墨混合物等，主要用於較高熔點金屬的熱靜液擠壓(坯料加熱溫度在700℃以上的擠壓)。
與普通擠壓法一樣，根據需要，靜液擠壓可在不同的溫度下進行。一般將金屬和高壓介質均處於室溫時的擠疊勸充壓過程，稱為冷靜液擠壓；在室溫以上變形金屬的再結晶溫度以下的擠壓過程，稱為溫靜液擠壓；而在再結晶溫度以上的擠壓過程，稱為熱靜盛尋液擠壓。
1)異型材擠壓
由驗狼刪於靜液擠壓時可以獲得良好的潤滑條件和均勻塗層流動狀態，因而特別適合於內表面或外表面帶有細小複雜筋條，且形狀與尺寸精度和表面質量要求高的各種異型管材與棒材的成形。靜液擠壓可以在較低溫度下實現大變形程度的高速擠壓，所以對於鞏籃備跨一些高強度鋁合金，由於高溫脆性的緣故，在普通擠壓機上，只能採取很低的速度進行擠壓；而靜液擠壓可以將擠壓溫度降低至200～300℃，這樣既可以避免高溫脆性又可以大幅度提高擠壓速度。採用靜液擠壓法，銅及銅合金小尺寸管材可用高達數百的擠壓比實現一次擠壓成形，大大簡化了生產工藝。同時，由於擠壓溫度較低，可獲得細小再結晶組織的製品。
2)難加工材料擠壓
鈦合金型材，特別是薄壁型材，採用普通擠壓方法成形十分困難。採用靜液擠壓法擠壓鈦合金時，擠壓溫度可大大降低，且擠壓製品具有尺寸精度高，表面質量好，性能均勻等特點，同時，還可以提高擠壓製品的力學性能。
3)高溫合金擠壓
利用靜液擠壓強烈的三向壓應力作用，可棵局腿以改善金屬的變形能力，進行鎳基合金、金屬間化合物等高溫合金零部件的直接成形。
4)難熔金屬材料擠壓
大多數難熔金屬因其變形抗力大、塑性差，採用常規擠壓法擠壓難熔金屬難度大。在900～1500℃高溫下，難熔金屬不能在空氣介質中成形，因為金屬易與氣體發生作用，使性能顯著劣化。採用靜液擠壓法，以玻璃-石墨混合物為高壓介質，使部分難熔金屬擠壓成為可能。
5)粉體材料擠壓
熱靜液擠壓同時具有熱等靜壓和擠壓成形兩種功能，尤其適合於粉體材料的直接擠壓成形。
例如，在鋼質包套中以70%的相對密度填充高速鋼粉末，然後進行熱靜液擠壓，可以獲得與鑄造坯料經鍛造後材料力學性能的製品。採用熱等靜壓工藝處理，然後在400～500℃溫度下進行靜液擠壓，可以獲得緻密無缺陷的SiC纖維強化鋁基複合材料。
6)包復材料擠壓
利用金屬流動均勻和具有高靜水壓力作用等特點，靜液擠壓非常適合於各種包復材料(或稱層狀複合材料)的成形。例如，冷靜液擠壓的銅包鋁複合材料，在高溫下金屬間化合物的包復材料的成形。由於高溫和高壓作用，容易獲得具有完全冶金接合的界面接合質量。
面臨問題
靜液擠壓屬於一種新型擠壓方法，還存在一些問題有待於解決：
①在高壓下，擠壓軸、模子的密封材料和密封結構問題尚未最後解決。錠坯一端必須事先加工成錐形，以便與模孔很好地配合，防止高壓液體泄漏。
②擠壓筒和擠壓軸受極高的壓力，因此如何合理選擇工具材料和設計工具結構仍是一個亟待解決的問題。
③選擇更合適的高壓液體，以保證產品的表面質量、精度和工作穩定性。
與普通擠壓法一樣，根據需要，靜液擠壓可在不同的溫度下進行。一般將金屬和高壓介質均處於室溫時的擠壓過程，稱為冷靜液擠壓；在室溫以上變形金屬的再結晶溫度以下的擠壓過程，稱為溫靜液擠壓；而在再結晶溫度以上的擠壓過程，稱為熱靜液擠壓。
1)異型材擠壓
由於靜液擠壓時可以獲得良好的潤滑條件和均勻塗層流動狀態，因而特別適合於內表面或外表面帶有細小複雜筋條，且形狀與尺寸精度和表面質量要求高的各種異型管材與棒材的成形。靜液擠壓可以在較低溫度下實現大變形程度的高速擠壓，所以對於一些高強度鋁合金，由於高溫脆性的緣故，在普通擠壓機上，只能採取很低的速度進行擠壓；而靜液擠壓可以將擠壓溫度降低至200～300℃，這樣既可以避免高溫脆性又可以大幅度提高擠壓速度。採用靜液擠壓法，銅及銅合金小尺寸管材可用高達數百的擠壓比實現一次擠壓成形，大大簡化了生產工藝。同時，由於擠壓溫度較低，可獲得細小再結晶組織的製品。
2)難加工材料擠壓
鈦合金型材，特別是薄壁型材，採用普通擠壓方法成形十分困難。採用靜液擠壓法擠壓鈦合金時，擠壓溫度可大大降低，且擠壓製品具有尺寸精度高，表面質量好，性能均勻等特點，同時，還可以提高擠壓製品的力學性能。
3)高溫合金擠壓
利用靜液擠壓強烈的三向壓應力作用，可以改善金屬的變形能力，進行鎳基合金、金屬間化合物等高溫合金零部件的直接成形。
4)難熔金屬材料擠壓
大多數難熔金屬因其變形抗力大、塑性差，採用常規擠壓法擠壓難熔金屬難度大。在900～1500℃高溫下，難熔金屬不能在空氣介質中成形，因為金屬易與氣體發生作用，使性能顯著劣化。採用靜液擠壓法，以玻璃-石墨混合物為高壓介質，使部分難熔金屬擠壓成為可能。
5)粉體材料擠壓
熱靜液擠壓同時具有熱等靜壓和擠壓成形兩種功能，尤其適合於粉體材料的直接擠壓成形。
例如，在鋼質包套中以70%的相對密度填充高速鋼粉末，然後進行熱靜液擠壓，可以獲得與鑄造坯料經鍛造後材料力學性能的製品。採用熱等靜壓工藝處理，然後在400～500℃溫度下進行靜液擠壓，可以獲得緻密無缺陷的SiC纖維強化鋁基複合材料。
6)包復材料擠壓
利用金屬流動均勻和具有高靜水壓力作用等特點，靜液擠壓非常適合於各種包復材料(或稱層狀複合材料)的成形。例如，冷靜液擠壓的銅包鋁複合材料，在高溫下金屬間化合物的包復材料的成形。由於高溫和高壓作用，容易獲得具有完全冶金接合的界面接合質量。
面臨問題
靜液擠壓屬於一種新型擠壓方法，還存在一些問題有待於解決：
①在高壓下，擠壓軸、模子的密封材料和密封結構問題尚未最後解決。錠坯一端必須事先加工成錐形，以便與模孔很好地配合，防止高壓液體泄漏。
②擠壓筒和擠壓軸受極高的壓力，因此如何合理選擇工具材料和設計工具結構仍是一個亟待解決的問題。
③選擇更合適的高壓液體，以保證產品的表面質量、精度和工作穩定性。
