1簡介

擠壓，特別是冷擠壓，材料利用率高，材料的組織和機(jī)械性能得到改善，操作簡單，生產(chǎn)率高，可制作長桿、深孔、薄壁、異型斷面零件，是重要的少無切削加工工藝。擠壓主要用于金屬的成形，也可用于塑料、橡膠、石墨和粘土坯料等非金屬的成形。17世紀(jì)法國人用手動(dòng)螺旋壓力機(jī)擠壓出鉛管，用作水管，是為冷擠壓之始。19世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)了鋅、銅和銅合金的冷擠壓，20世紀(jì)初期擴(kuò)大到鋁和鋁合金的擠壓。30年代德國人發(fā)明磷化、皂化的表面減摩潤滑處理技術(shù)，使鋼的冷擠壓獲得成功，初用于擠制鋼彈殼。第二次世界大戰(zhàn)后，鋼的冷擠壓推廣到其他國家，并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。50年代開始采用熔融玻璃潤滑法，鋼的熱擠壓遂在冶金和機(jī)械工業(yè)中得到應(yīng)用和發(fā)展。

2分類

擠壓按坯料溫度區(qū)分有熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓3種。金屬坯料處于再結(jié)晶溫度（見塑性變形）以上時(shí)的擠壓為熱擠壓；在常溫下的擠壓為冷擠壓；高于常溫但不超過再結(jié)晶溫度下的擠壓為溫?cái)D壓。
[銅鋁型材擠壓機(jī)] 銅鋁型材擠壓機(jī)
按坯料的塑性流動(dòng)方向，擠壓又可分為：流動(dòng)方向與加壓方向相同的正擠壓，流動(dòng)方向與加壓方向相反的反擠壓，坯料向正、反兩個(gè)方向流動(dòng)的復(fù)合擠壓。

3特點(diǎn)

由于用擠壓機(jī)加工的食品優(yōu)點(diǎn)很多，所以，它在食品加工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，迅猛發(fā)展起來，總括起來，擠壓加工具有下面幾個(gè)特點(diǎn) ：
（1）多變性好可在同一擠壓機(jī)上依靠改變物料品種、配方和加工條件而得到多種多樣的食品。
（2）生產(chǎn)能力大一臺(tái)擠壓機(jī)提供了從輸送到擠壓連續(xù)加工的裝置，占地面積小，但比其他任何同體積蒸煮成形裝置的生產(chǎn)能力都大得多。
（3）成本低單位產(chǎn)品所要求的勞動(dòng)力、設(shè)備空間及能耗比其他蒸煮成形裝置小，成本低，效益高。
（4）產(chǎn)品形狀多種多樣擠壓機(jī)可以靠改變模頭形式、切割方法，生產(chǎn)出其他加工方法難以生產(chǎn)的各種形狀。
（5）產(chǎn)品質(zhì)量高高溫、高壓、短時(shí)（HHS）加工使淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性，從而改變了食品的可消化性，這種加工使食品的營養(yǎng)損失小，同時(shí)卻能破壞食品中的大多數(shù)不良因素，并有滅菌作用。
（6）能量利用率高擠壓成形加工裝置是在物料中水分含量相對(duì)低的情況下蒸煮各種食品，這就使蒸煮和蒸煮后食品的再干燥所耗能量大大減少。
（7）新食品的生產(chǎn)容易擠壓機(jī)可使蛋白質(zhì)、淀粉和其他食品成分改性，生產(chǎn)出新產(chǎn)品。
（8）食品原料幾乎無損失擠出機(jī)在嚴(yán)格的控制下幾乎是進(jìn)多少原料就出多少產(chǎn)品，過程中沒有原料流失，同時(shí)也不產(chǎn)生污染物，這是食品擠壓加工的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。
擠壓加工的這些優(yōu)點(diǎn)正好符合人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因而是大有前途的 [1]  。

4應(yīng)用

熱擠壓廣泛用于生產(chǎn)鋁、銅等有色金屬的管材和型材等，屬于冶金工業(yè)范圍。鋼的熱擠壓既用以生產(chǎn)特殊的管材和型材，也用以生產(chǎn)難以用冷擠壓或溫?cái)D壓成形的實(shí)心和孔心（通孔或不通孔）的碳鋼和合金鋼零件，如具有粗大頭部的桿件、炮筒、容器等。熱擠壓件的尺寸精度和表面光潔度優(yōu)于熱模鍛件，但配合部位一般仍需要經(jīng)過精整或切削加工。

冷擠壓原來只用于生產(chǎn)鉛、鋅、錫、鋁、銅等的管材、型材，以及牙膏軟管（外面包錫的鉛）、干電池殼（鋅）、彈殼（銅）等制件。20世紀(jì)中期冷擠壓技術(shù)開始用于碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼件，如各種截面形狀的桿件和桿形件、活塞銷、扳手套筒、直齒圓柱齒輪等，后來又用于擠壓某些高碳鋼、滾動(dòng)軸承鋼和不銹鋼件。冷擠壓件精度高、表面光潔，可以直接用作零件而不需經(jīng)切削加工或其他精整。冷擠壓操作簡單，適用于大批量生產(chǎn)的較小制件（鋼擠壓件直徑一般不大于100毫米）。

溫?cái)D壓是介于冷擠壓與熱擠壓之間的中間工藝，在適宜的情況下采用溫?cái)D壓可以兼得兩者的優(yōu)點(diǎn)。但溫?cái)D壓需要加熱坯料和預(yù)熱模具，高溫潤滑尚不夠理想，模具壽命較短，所以應(yīng)用不甚廣泛。

5食品領(lǐng)域應(yīng)用

在食品工業(yè)中，擠壓是指以糖類或蛋白質(zhì)為主要成分的原料，在內(nèi)部裝有螺桿的密封筒體內(nèi)，在加溫、加壓情況下，經(jīng)受摩擦力、剪切力作用，短時(shí)間內(nèi)改變了原料的組織結(jié)構(gòu)，然后由一定形狀的擠出模擠出后切斷、冷卻生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù) 。

擠壓食品加工原理：擠壓食品的加工過程與通常食品加工的蒸煮、熟化過程*不同，擠壓食品的加熱、熟化和擠壓成形是在一臺(tái)擠壓機(jī)內(nèi)，用很短的時(shí)間幾乎是同時(shí)完成的。其加工的大致過程是：食品原料按不同的配方混合，經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)中，在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，被揉捏成一種有粘性和塑性的面團(tuán)，進(jìn)而繼續(xù)受到剪切和加熱作用，并在模頭的控制下產(chǎn)生一定的壓力，結(jié)果使淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性、酶失活、微生物減少。所有這些過程一般是在5～10s內(nèi)完成的，長也不過lmin時(shí)間，其溫度可達(dá)200℃，所以，人們把這種擠壓加工過程稱為高溫短時(shí)（HTST）過程，如圖1—1所示。在制做膨化食品時(shí)，模頭前物料的壓力可達(dá)10MPa以上，所以，目前又把這個(gè)過程稱為高溫、高壓、短時(shí)過程（HHS）。食品在被擠出模頭時(shí)，由于壓力的突然下降，水蒸氣迅速膨脹和散發(fā)，使產(chǎn)品形成多孔結(jié)構(gòu)，這與通常烤制餅干和二次膨化的食品的熟化過程*不同，這種擠壓過程中的特殊加熱、加壓方式，能對(duì)食品產(chǎn)生有利的影響，如使食品的可消化性、速食性、滅霉率等趨于大，而對(duì)食品的有害影響如褐變、對(duì)營養(yǎng)的破壞趨于小。

6壓力

擠壓力是決定凹模強(qiáng)度和選擇擠壓機(jī)公稱壓力的主要因素。擠壓力的大小與凸模的加壓面積、坯料在擠壓溫度時(shí)的機(jī)械性能、變形程度、模具形狀、潤滑效果等因素有關(guān)。在冷擠壓硬鋁、銅等材料時(shí)，單位面積擠壓力一般在1000牛/厘米2以下；冷擠壓碳鋼和合金鋼時(shí)一般都在 1000牛/厘米2 以上，高的可達(dá)2500～3000牛/厘米2 。因?yàn)閱挝幻娣e擠壓力很大，承受脹應(yīng)力的凹模大多采用2、3層預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，以提高其強(qiáng)度和剛度，并使磨損僅出現(xiàn)于里面的一層，有利于模具的修理（只更換凹模的內(nèi)層）。

7軟化退火

冷擠壓硬鋁、銅和鋼等時(shí)，為降低材料的硬度、變形抗力和提高塑性，需要先對(duì)坯料進(jìn)行軟化退火處理。熱擠壓則不需要經(jīng)過退火處理。
潤滑和表面處理 為降低擠壓力和模具的磨損率，并防止金屬坯料與模具面的熱膠合，擠壓時(shí)必須有良好的潤滑。為使?jié)櫥椭诟邏合虏槐粩D出，必須對(duì)坯料表面進(jìn)行減摩和潤滑處理。常用的方法是：*行磷化，以形成粗糙多孔的磷酸鹽表層，再以皂質(zhì)材料（如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉）涂覆表層并使其充滿孔隙中。擠壓時(shí)，磷化層不斷地放出皂料而起有效的潤滑作用。溫?cái)D壓和熱擠壓因溫度高，不適宜用磷化-皂化潤滑，一般采用玻璃粉（高溫時(shí)熔融）、二硫化鉬、石墨等配成的油劑潤滑。

8工藝介紹

擠壓變形程度以坯料變形前后的斷面面積縮減率來表示。坯料在一次變形過程中不出現(xiàn)裂紋的極限變形程度稱為允許變形程度。坯料在三向壓應(yīng)力下發(fā)生擠壓變形時(shí)，允許變形程度較高。在冷態(tài)正擠壓時(shí)，低碳鋼的允許變形程度在75%以上，而硬鋁、紫銅、黃銅等則可達(dá)90%以上，反擠壓時(shí)均略低。在熱態(tài)下，允許變形程度可大大提高，提高的幅度隨溫度的升高而增大。變形程度大，所需的擠壓力也大，模具的磨損加快，且容易損壞，故一般不采用允許變形程度的極限值，例如在冷擠碳鋼時(shí)采用變形極限值的60%作為一次變形的允許程度。假如從坯料到成品的總變形程度很大，則分為幾個(gè)擠壓道次逐步成形。冷擠壓時(shí)，在各道次之間需要進(jìn)行工序間的軟化退火。熱擠壓和溫?cái)D壓的允許變形程度較大，有利于降低擠壓力和減少擠壓道次。

擠壓加工在坯料處理、擠壓道次、擠壓力、模具壽命和擠壓設(shè)備方面依坯料和擠壓件要求的不同各有一些工藝上的特點(diǎn)。

9模具壽命

延長模具壽命是降低擠壓加工成本的重要因素。模具可能由于凹模縱裂或成形型腔和型孔的磨損，使擠壓件的尺寸和形狀誤差超過允許值。前者通過正確的設(shè)計(jì)和制造可以避免；后者靠正確選擇模具材料及其熱處理和表面處理工藝、正確決定擠壓工藝和潤滑等措施來加以減緩，以延長其使用壽命。

10設(shè)備

小擠壓件一般用通用的機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)擠壓。大型擠壓件和長擠壓件較多地使用專用擠壓機(jī)擠壓。

11發(fā)展

20世紀(jì)后半葉以來，出現(xiàn)了靜壓擠壓工藝。靜壓擠壓采用常溫狀態(tài)下的正擠壓。坯料在凹模中受到注入的高壓液體的縱向和四周的靜壓作用，從型孔擠出。坯料四周與擠壓筒壁之間產(chǎn)生的靜壓液體摩擦的摩擦系數(shù)極低，坯料變形區(qū)的橫向壓應(yīng)力比在一般擠壓條件下增大，對(duì)擠壓變形的抗力降低，使坯料的塑性進(jìn)一步提高。高速鋼、鈦合金、鋯合金、鎳基合金等高強(qiáng)度低塑性金屬材料可用靜擠壓成形而不出現(xiàn)裂紋。但高壓密封問題有待*，靜壓擠壓尚處于進(jìn)一步研究階段。光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。