【正文】 0dhS o? ? 第二種方法用鐓鍛率（ ε） ? 即： ? （公式 366） （公式 367） ? 式中 ho、 Fo—— 鐓鍛前頭部材料的原始高度、橫截面積 ? h、 F—— 鐓鍛后工件的高度、橫截面積 %100???oohhh?%100??? F FF o? ? c．許用變形程度 ? 當冷鐓變形程度超過金屬本身的變形限度時，變形的工件側(cè)面會出現(xiàn)裂紋，而造成不良品，其模具使用強度也會受到影響，降低使用壽命，嚴重時可使模具開裂而損壞。 ? b．變形程度的表示方法 ? 第一種方法用鐓鍛比 (S),如圖 367所示。 ? e．復合擠壓 ? 坯件在變形中金屬的流動方向一部分與上模的運動方向相同，一部分又相反。 ? c．正擠壓 坯件在冷鐓壓中，坯件在下模中變形時，金屬的流動方向與上模的運動方向一致。因此，單就緊固件產(chǎn)品的冷鐓工藝，實際是既有冷鐓，也有擠壓的一種復合工藝的加工方法。 ? c．金屬本身性質(zhì)不均的影響 ? 金屬本身的性質(zhì)不均，反映出金屬成份的不均、組織不均、以及在變形中內(nèi)部溫度的不均等。當無摩擦時，環(huán)形件在高度上被壓縮，根據(jù)體積不變條件，不論是外層還是內(nèi)層，金屬的直徑都有所增加，即所有金屬都沿徑向輻射狀向外流動。如圖 365所示，在平板間鐓粗矩形壞料時，由于摩擦力的作用，使各向阻力不同，變形中，斷面不能繼續(xù)保持矩形。塑性變形的物體之體積保持不變，金屬坯件在塑性變形以前的體積等于變形后的體積。 ? 在六角頭螺栓多工位冷鐓中，第二工位精鐓時，金屬向上、下模開口處流動并形成飛邊是最小阻力定律起作用的體現(xiàn)。 ? c．選擇合適的變形規(guī)范 ? 在冷鐓（擠）工藝中，一次就鐓擊成形的產(chǎn)品很少，一般都要經(jīng)過兩次及兩次以上的鐓擊。當變形終止后，這些彼此平衡的應力便存在變形體內(nèi)部，構(gòu)成殘余應力，影響以后變形工序中變形金屬的塑性和變形抗力。 ? d．冷變形硬化對金屬塑性及變形抗力的影響 ? 金屬經(jīng)過冷塑性變形，引起金屬的機械性能、物理性能及化學性能的改變。 ? 同號的三向壓應力圖中，各方向的壓應力均相等時（ б1=б2=б3），并且，金屬內(nèi)部沒有疏松及其它缺陷的條件下，理論上是不可產(chǎn)生塑性變形的，只有彈性變形產(chǎn)生。 ? 表示金屬受力狀態(tài)的主應力圖共有九種，其中四個為三向主應力圖，三個為平面主應力圖，兩個為單向主應力圖，如圖 361所示。但當變形速度特別大時，塑性變形產(chǎn)生的熱（即熱效應）不得失散本身溫度升高會提高塑性、減少變形抗力。這正說明某些高合金鋼難于進行冷鐓（壓）加工的原因。含磷高于 %～ %的鋼具有冷脆性。 ? 硫在鋼中以硫化鐵、硫化錳存在。如化合物 Fe3C實際上是很脆的。 ? 影響金屬塑性及變形抗力的主要因素包括以下幾個方面： ? a．金屬組織及化學成分對塑性及變形抗力的影響 ? 金屬組織決定于組成金屬的化學成分，其主要元素的晶格類別，雜質(zhì)的性質(zhì)、數(shù)量及分布情況。不管哪種試驗方法，都是相對于某種特定的受力狀態(tài)和變形條件的。其數(shù)值按下式可計算出： ? （公式 363） ? 式中 Ho—— 圓柱形試樣的原始高度。表示鋼材試樣在單向拉伸時的塑性變形能力，是金屬材料標準中常用的塑性指標。 ? ? 金屬在外力作用下，產(chǎn)生永久變形（指去掉外力后不能恢復原狀的變形），但金屬本身的完整性又不會被破壞的變形，稱為塑性變形。因此，如何充分利用、提高金屬的塑性、掌握金屬塑性變形的機理、研制出科學合理的緊固件冷鐓（擠）加工工藝，是本章的目的和宗旨所在。冷鐓（擠）方法加工的零件，由于金屬纖維未被切斷，因此強度要比切削加工的優(yōu)越得多。冷鐓（擠）是一種少、無切削加工方法，如加工桿類的六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘，采用切削加工方法，鋼材利用率僅在 25%～ 35%，而用冷鐓（擠）方法，它的利用率可高達 85%～95%，僅是料頭、料尾及切六角頭邊的一些工藝消耗。實際上，任何緊固件的成形，不單是冷鐓一種變形方式能實現(xiàn)的，它在冷鐓過程中，除了鐓粗變形外，還伴隨有正、反擠壓、復合擠壓、沖切、輾壓等多種變形方式。冷鐓（擠壓）成型工藝 主講人：程從志 ? 緊固件成型工藝中，冷鐓（擠）技術(shù)是一種主要加工工藝。因此，生產(chǎn)中對冷鐓的叫法，只是一種習慣性叫法，更確切地說，應該叫做冷鐓（擠）。 ? b．生產(chǎn)率高。 ? d．適于自動化生產(chǎn)。 1 金屬變形的基本概念 ? 變形 ? 變形是指金屬受力（外力、內(nèi)力）時，在保持自己完整性的條件下，組成本身的細小微粒的相對位移的總和。 ? 塑性的好壞通過伸長率、斷面收縮率、屈服極限來表示。 δ和 ψ的數(shù)值由以下公式確定： ? （公式 361） （公式 362） ? 式中： L0、 Lk—— 拉伸試樣原始標距、破壞后標距的長度。 Hk—— 試樣在壓扁中，在側(cè)表面出現(xiàn)第 1條肉眼可見裂紋時的試樣高度。由此所得出的塑性指標，只是相對比較而言，僅說明某種金屬在什么樣的變形條件下塑性的好壞。組成元素越少，塑性越好。一般在鋼中其他元素成分的增加也會降低鋼的塑性。硫化鐵具有脆性，硫化錳在壓力加工過程中變成絲狀得到拉長，因而使在與纖維垂直的橫向上的機械指數(shù)降低。一般鋼的含磷量控制在百分之零點零幾。 ? b．變形速度對塑性及變形抗力的影響 ? 變形速度是單位時間內(nèi)的相對位移體積： ? （公式 364） ? 不應將變形速度與變形工具的運動速度混為一談，也應將變形速度與變形體中質(zhì)點的移動速度在概念上區(qū)別開來。 dtdW ?? ? c．應力狀態(tài)對塑性及變形抗力的影響 ? 在外力作用下，金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力，其單位面積之強度稱之為應力。 ? 主應力由拉應力引起的為正號，主應力由壓應力引起的為負號。 ? 不等的三向壓應力圖包括的變形工藝有：體積模鍛、鐓粗、閉式?jīng)_孔、正反擠壓、板材及型材軋制等。隨著變形程度的增加，所有的強度指標（彈性極限、比例極限、流動極限及強度極限）都有所提高，硬度亦有所提高；塑性指標（伸長率、斷面收縮率及沖擊韌性）則有所降低；電阻增加；抗腐蝕性及導熱性能降低，并改變了金屬的磁性等等，在塑性變形中，金屬的這些性質(zhì)變化的總和稱作冷變形硬化，簡稱硬化。 ? 提高金屬塑性及降低變形抗力的工藝措施 ? 針對影響金屬塑性及變形抗力的主要因素，結(jié)合生產(chǎn)實際，采取有效的工藝措施，是完全可以提高金屬塑性及降低其變形抗力的，生產(chǎn)中，常采取的工藝措施有： ? a．坯料狀況 ? 冷鐓用原材料，除了要求化學成份、組織均勻，不要有金屬夾雜等以外，一般要對原材料進行軟化退火處理，目的在于消除金屬軋制時殘留在金屬內(nèi)部的殘余應力，使組織均勻，降低硬度，要求冷鐓前金屬的硬度 HRB≤80。因此必須做到每次變形量的合理分配，這不僅有利于充分利用金屬的冷變形塑性，也有利于金屬的成形。圖 364表明坯件在模具中鐓鍛時，它在充滿上、下模腔的同時還向上、下模構(gòu)成的間隙向四周流，只有當往飛邊流動的阻力大于在模腔其它部分的阻力時，金屬充滿模腔才有可能。 ? 體積不變定律是根據(jù)產(chǎn)品形狀尺寸、計算出體積，據(jù)此再確定所需坯件的具體尺寸。按最小阻力定律，它會逐漸趨于圓形。由于有摩擦的存在，流動受到阻礙。這些性質(zhì)的不均勻性，在金屬內(nèi)部出現(xiàn)互相平衡的附加應力，由于內(nèi)力的存在，使金屬在各自流動的阻力有所差異，變形首先發(fā)生在阻力最小的部分。 ? 冷鐓（擠）的變形方式 ? a．沖裁 使坯件的一部分與主體分割開。冷鐓螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘中的粗桿縮徑就是一種正擠壓。即變形中既存在正擠壓，也存在反擠壓。 ? 即： （公式 365） ? 式中： h0—— 被鐓鍛部分的原始高度 ? d0—— 被鐓鍛部分的原始直徑 ? 鐓鍛比可以確定鐓鍛的難易，鐓鍛比 愈小，變形量愈小，變形更容易。 ? 金屬的許用變形程度與金屬本身的塑性有關(guān) ,塑性好的金屬 ,許用變形程度要高于塑性較差的金屬。 ε% 鋼 材 牌 號 ε% 鋼 材 牌 號 30 T T12 70～ 75 15Cr、 Y12 35～ 50 50、 60Mn、 40CrNiMo 75～ 80 3 40Cr 55～ 60 4 30MnSi、GCr15 80～ 90 10（ %Si）、 10F、15 65～ 70 20（ ～ %Si） ? 鐓鍛次數(shù)的確定 ? 產(chǎn)品在冷鐓中，通常都要經(jīng)過兩次以上的鐓鍛才能成型。即首先將坯料預鐓成錐形，之后再精鐓，直至達到需要形狀。類似的工件，只有增加鐓鍛次數(shù)，采用逐步成形的方法。 ? 值得強調(diào)的，不是對所有形狀比較復雜的產(chǎn)品都靠增加鐓鍛次數(shù)來解決。螺栓、螺釘在冷鐓工藝中選用大直徑線材、小變形工藝。 ? 冷鐓工藝中力的計算方法 ? 冷鐓力 ? 冷鐓力是確定工藝參數(shù)、設(shè)計模具、設(shè)計冷鐓機和專用設(shè)備選型的主要依據(jù)。 ? d．工模具形狀 ? 工模具形狀的不同，造成金屬在各方向流動阻力的差異，從而影響冷鐓力。 ? 輔助工藝力的計算方法 ? 1．剪切力的計算 ? 冷鐓過程中，坯料的切斷、頭部切邊、螺母沖孔等，都是使一部分材料從基體中沖、切開來。 ? a．毛坯切斷力的計算 ? P剪 =F就縮徑而言，實際是一個正擠壓，可應用正擠壓實心件的計算公式： ? P=p在正常情況下，一般頂料力不大，當工件與凹模接觸面產(chǎn)生“粘滯”，摩擦力將大大增加，還有螺母球在凹模中產(chǎn)生重料（兩個螺母球坯），頂料力就會成倍增加，嚴重時還會損壞模具，影響機器運轉(zhuǎn)。F （ N） （公式 3615） ? 式中 бt—— 單位面積上的頂料力。因此 ,在合理分配變形比的基礎(chǔ)上如何確定正確的變形形狀，對以后的變形以及產(chǎn)品質(zhì)量都有著直接關(guān)系。 ? Lo/do是衡量毛坯鐓粗變形的縱向穩(wěn)定性，即毛坯鐓粗部分在鐓粗時的抗縱向彎曲能力?！?5176。在冷鐓（壓）工藝中，在切斷以后，安排一個坯件整形，其主要目的就在于此。 ? 為了使初沖變形中，改變坯件的穩(wěn)定性，尤其對于低碳鋼這類切斷性較差的鋼種，為了增加坯件在變形中的穩(wěn)定性，在初沖小端工作型腔中除了錐形外，還要有高為 ～