金屬擠壓成型專利技術綜述

黎雪芬

摘 要：擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產與零件成形加工的主要生產方法之一，也是各種復合材料、粉末材料等先進材料制備與加工的重要方法。本文以專利數據庫中的檢索結果為樣本，通過專利分析對金屬擠壓成型技術進行了梳理和展望。

關鍵詞：金屬；擠壓；專利分析；技術綜述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.001

1 金屬擠壓成型的概述

金屬擠壓成型是對放在容器內的金屬坯料施加外力，使之從特定的模孔中流出，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。約在1797年，英國人布拉曼（S.Braman）設計了世界上第一臺用于鉛擠壓的機械式擠壓機[1]。經過兩百多年的發展，目前擠壓成型是金屬成型工藝中一個重要的分支，可用于成形一些其它工藝（如軋制、鍛造等）難成型或不能成型的材料，通過改變擠壓出口的形狀，可以獲得類型多樣的擠壓制品，是應用廣泛的金屬成型工藝。

金屬擠壓成型技術的分類方法有很多種，其中，按照擠壓方向的不同進行分類，金屬擠壓可以分為正向擠壓、反向擠壓和側向擠壓三種：

（1）正向擠壓 通常將金屬擠壓時制品流出方向與擠壓軸運動方向相同的擠壓，稱為正向擠壓，例如，發明名稱為“一種實心型材正向擠壓裝置”的專利申請[2]。正擠壓是最基本的擠壓方法，但是正向擠壓時坯料與擠壓筒之間產生相對滑動，存在有很大的外摩擦，使金屬流動不均勻，導致擠壓制品的組織性能不均勻。

（2）反向擠壓 金屬擠壓時制品流出方向與擠壓軸運動方向相反的擠壓，稱為反向擠壓，例如，發明名稱為“一種實心型材反向擠壓裝置”的專利申請[3]。反擠壓時金屬坯料與擠壓筒壁之間無相對滑動，擠壓能耗也較低，因此在同樣能力的設備上，反擠壓法可以實現更大變形程度的擠壓變形，或擠壓變形抗力更高的合金。

（3）側向擠壓 金屬擠壓時制品流出方向與擠壓軸運動方向垂直的擠壓，稱為側向擠壓。由于其設備結構和金屬流動特點，側向擠壓主要用于電線電纜行業各種復合導線的成形，以及一些特殊的包覆材料成形。

2 金屬擠壓成型專利申請的整體情況

由于技術的發展與專利申請密不可分，為了更深入了解金屬擠壓領域的技術發展狀況，在專利數據庫中對有關金屬擠壓的專利申請進行統計分析。

2.1 國內外專利申請發展狀況

金屬擠壓成型的發展包括擠壓技術的發展和成型工具的發展；有關擠壓技術的專利申請主要集中在大組B21C23/00及其下屬的分類號中，有關擠壓的成型工具的專利申請主要集中在大組B21C25/00及其下屬的分類號中。在VEN數據庫中分別采用分類號B21C23+和B21C25+進行檢索，并以APD字段限定申請日，可以分別統計擠壓技術及其成型工具的專利申請量隨時間的變化曲線，如圖1所示。

由圖1可知，擠壓技術的專利申請量從20世紀初開始隨著時間的推移逐漸增長，并在1961-1980期間達到一個高峰期，這是因為從20世紀50年代后期至20世紀80年代初期，歐美、日本等先進國家對建筑、運輸、電力、電子電器用鋁合金擠壓型材需求量的急劇增長，促使擠壓技術迅猛發展，相應的專利申請量也急劇上升。隨后擠壓技術的專利申請量出現下滑，這表明擠壓技術的發展逐漸緩慢下來。成型工具的專利申請量隨著擠壓技術的專利申請量的上升而上升，這也說明，新的擠壓技術出現會促進新的成型工具的出現，新的擠壓技術的發展也會促進成型工具的發展。近年來，擠壓技術的專利申請量逐漸下降，但是成型工具的申請量卻維持一個平緩上升的趨勢，這說明成型工具還在不斷地進行改革與創新，成型工具向著生產效率高、產品質量好的方向發展，這是企業不斷追求生產效益的結果。

2.2 國內外主要申請人分布情況

在VEN數據庫中，以檢索式“/ic B21C23+ or B21C25+”進行檢索，目前金屬擠壓成型領域的專利申請的數量為27747件。對各個國家的申請量進行統計，其中，日本在金屬擠壓領域的專利申請數量為3234件，遙遙領先于其他國家；排在第二位的是中國，專利申請數量為1924件；緊接其后的國家依次是美國、德國、法國和英國。由此可知，金屬擠壓成型技術的創新和改進主要集中在發達國家，而中國在金屬擠壓成型領域也占了一席之地。

在VEN數據庫中，進一步統計了申請人情況，其中申請量排名前十位的申請人依次是株式會社神戶制鋼所、瑞典通用電器公司、昭和鋁株式會社、古河電氣工業株式會社、英國原子能管理局、日立電線株式會社、中國西電電氣股份有限公司、斯南普羅吉蒂聯合股票公司、新日鐵住金株式會社和住友金屬工業株式會社。由此可知，申請量排名前十位的申請人都是企業，這說明金屬擠壓技術的應用可以帶來可觀的經濟效益，從而促使企業不斷地對金屬擠壓技術進行改革與創新，帶動整個金屬擠壓技術領域的發展。而且申請量排名前十位的申請人中有六家是日本企業，與國家分布情況的分析結果相符合。

3 總結與展望

自第一臺擠壓機出現以來，金屬擠壓成型技術在不斷發展和進步，并且帶來了巨大的經濟效益和社會效益。我國未來的金屬擠壓成型技術應該向高性能化、高質量化、高效率化和低成本化的方向發展。此外，還要加強基礎理論研究與工藝技術創新，這是我國金屬擠壓領域可持續發展的根本保證。

參考文獻：

[1]謝建新.金屬擠壓技術的發展現狀與趨勢[J].中國材料進展，2013，32（05）：257-259.

[2]昆山集智成模具有限公司.一種實心型材正向擠壓裝置[P]. CN102909230A，2013-02-06.

[3]昆山集智成模具有限公司.一種實心型材反向擠壓裝置[P]. CN102873122A，2013-01-16.