冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)第6章冷擠壓工藝與模具設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-03-14 20:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 i、35CrMnSi等 )和不銹鋼 (1Cr1 2Cr1 1Cr18Ni9Ti等 )。此外，對(duì)于鈦和某些鈦合金、鉭、鋯合金等也可進(jìn)行冷擠壓，甚至對(duì)強(qiáng)度和硬度均較高的軸承鋼 GCr GCr15及高速鋼 W6Mo5Cr4V2也可進(jìn)行一定變形量的冷擠壓加工。 冷擠壓工藝對(duì)毛坯的質(zhì)量要求 ? 冷擠壓用毛坯表面應(yīng)保持光潔，不能有裂紋、折疊等缺陷。否則，經(jīng)擠壓后將使上述缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致擠壓件報(bào)廢。一般要求毛坯表面粗糙度在。表面越光潔，成形質(zhì)量就越高。 ? 毛坯的幾何形狀盡可能對(duì)稱、規(guī)則，且兩端面要保持平行。否則在單位壓力很大時(shí)，凸模可能會(huì)因受力不均而折斷。在實(shí)際生產(chǎn)中毛坯的形狀常采用如圖 610所示的 4種。實(shí)心毛坯和空心環(huán)狀毛坯，如圖 610(a)、 (b)所示，適用于正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓；如圖 610(c)、 (d)所示的兩種毛坯是經(jīng)反擠壓預(yù)成形制成的，主要用于空心件正擠壓，特殊情況下可用于徑向擠壓和反擠壓。 ? 毛坯的外形尺寸是根據(jù)擠壓前后體積不變條件計(jì)算的。如果冷擠壓后還要進(jìn)行切削加工，則計(jì)算毛坯體積還應(yīng)加上修正余量，修正余量的體積一般為冷擠壓件體積的 3%~5%。毛坯外徑一般取比凹模尺寸小 ~，以便毛坯放入凹模；同理，毛坯內(nèi)徑一般比零件內(nèi)孔 (或芯棒 )大 ~，但當(dāng)工件內(nèi)孔精度要求很高時(shí)，毛坯內(nèi)徑一般取比擠壓件孔徑小 ~。 冷擠壓工藝對(duì)毛坯的質(zhì)量要求 冷擠壓毛坯的準(zhǔn)備 ? 1. 下料 ? 毛坯的下料方法有很多種，應(yīng)該根據(jù)坯料形狀、精度要求、材料的利用率及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素進(jìn)行選擇。板形坯料主要用沖壓分離 (沖裁或精沖 )方法，棒料主要用剪切、切割等方法來(lái)下料。 ? (1) 切削。在批量不大時(shí)常用車削、銑削、鋸切法加工擠壓毛坯。其優(yōu)點(diǎn)是得到的毛坯形狀規(guī)則、精度較高，但生產(chǎn)效率較低 (除高速帶鋸鋸切外 )。 ? (2) 剪切。剪切下料是在專用的棒料剪切機(jī)或沖剪機(jī)上進(jìn)行的，也可以采用剪切模在普通壓力機(jī)上進(jìn)行。普通的棒料剪切法下料，是在沖床上進(jìn)行的，生產(chǎn)效率高，材料的利用率高，缺點(diǎn)是毛坯斷面有塌角和斷裂面，這會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。 ? (3) 沖裁。對(duì)于板形坯料，宜用沖裁的方法加工，生產(chǎn)效率高，毛坯平直，但原材料的利用率較低，因?yàn)闆_裁時(shí)有“搭邊”浪費(fèi)。普通沖裁的落料件有缺陷，如斷面有粗糙的斷裂帶和毛刺，要求落料后要滾光毛刺，消除斷面缺陷，否則會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。用小間隙圓角凹模沖裁可以得到精度較高的毛坯，常用于有色金屬擠壓毛坯的加工。 冷擠壓毛坯的準(zhǔn)備 ? 2. 毛坯的軟化和表面處理 ? 冷擠壓毛坯在擠壓之前及工序之間，大部分都需要進(jìn)行軟化熱處理，目的是降低毛坯的硬度和強(qiáng)度，提高塑性，獲得適合于冷擠壓的金相組織，以利于冷擠壓變形的進(jìn)行。 ? 潤(rùn)滑對(duì)冷擠壓非常重要，擠壓時(shí)摩擦不僅影響到金屬的變形及擠壓件的質(zhì)量，而且也直接影響到單位擠壓力的大小和模具的使用壽命，所以要采用良好且可靠的潤(rùn)滑方法。潤(rùn)滑劑有液態(tài)的 (如動(dòng)物油、植物油、礦物油等 )，也有固態(tài)的 (如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鉬、石墨等 )，它們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。 ? 對(duì)于鋼的冷擠壓，其單位擠壓力很大 (可高達(dá) 2023MPa以上 )，一般的涂刷潤(rùn)滑劑在強(qiáng)大的擠壓力作用下極易被擠掉，無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)，因此毛坯的表面處理成了冷擠壓工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 冷擠壓毛坯的準(zhǔn)備 ? 不同的材料需用不同的處理方法，使表面形成特殊的支承層。碳鋼和低合金鋼用磷化處理(將毛坯浸在磷酸鹽溶液中 )，使其表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜。該薄膜由細(xì)小的片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對(duì)潤(rùn)滑劑有吸附、貯存的作用，且磷酸鹽薄膜與鋼毛坯表面結(jié)合牢固，并有一定的塑性，能隨毛坯基體一起變形，而且它耐磨、耐熱。經(jīng)過磷化處理后的毛坯與模具間的摩擦阻力大大降低，毛坯表面與模具直接摩擦而引起的黏結(jié)現(xiàn)象也可以避免，擠壓時(shí)的變形力大為降低，擠壓件的表面質(zhì)量和模具的使用壽命則大大提高。 ? 冷擠壓時(shí)碳素鋼的表面處理方法主要有：去除表面缺陷；清潔、去脂、洗滌；去除表面氧化層；磷化處理；潤(rùn)滑處理。前三項(xiàng)是為了改善毛坯的表面質(zhì)量，為后二項(xiàng)作好準(zhǔn)備。 ? 常用的磷化處理配方如下：氧化鋅 (ZnO)20~30g，磷酸 (H3PO4)22~30g，硝酸(HNO3) 30~40g，碳酸鈉 (Na2CO3)4~6g，亞硝酸鈉 (NaNO2)~ ，水(H2O)1kg?；旌吓渲坪罂偹岫?50~70點(diǎn)，游離酸度 3~5點(diǎn)，處理溫度 40~50℃ ；處理時(shí)間 10~15分鐘。配制方法是先配制濃縮母液，再用 10倍的水進(jìn)行稀釋。 ? 碳鋼毛坯經(jīng)磷化處理后還需進(jìn)行潤(rùn)滑處理，潤(rùn)滑的方法較多，其中皂化就是一種最常用的方法。皂化處理是在硬脂酸鈉溶液中浸泡一段時(shí)間，使毛坯表面牢固地附上一層皂化層作潤(rùn)滑劑。此外，采用機(jī)油添加適量的二硫化鉬作潤(rùn)滑劑，其潤(rùn)滑效果也很好。奧氏體不銹鋼 (1Cr18Ni9Ti)與磷酸鹽溶液不發(fā)生作用，應(yīng)采用草酸鹽進(jìn)行表面處理；硬鋁用氧化、磷化或氟硅化處理；銅及銅合金毛坯用鈍化處理。這些表面處理方法與磷化處理一樣能使?jié)櫥行?、可靠? ? 雖然磷化和皂化的方法有效性很好，但是操作工序多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，改用專門研制的高分子涂劑及專用配方的潤(rùn)滑液也可以滿足冷擠壓工藝的要求。 冷擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 ? 冷擠壓件的形狀應(yīng)盡量有利于金屬的均勻變形，在擠出方向上流速一致。 ? 1. 對(duì)稱性 ? 冷擠壓件的形狀最好是軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，其次是對(duì)稱的非旋轉(zhuǎn)體，如方形、矩形、正多邊形、齒形等，如圖 611所示。冷擠壓件為非對(duì)稱形時(shí)，模具受側(cè)向力作用，容易
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