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冷挤压工艺及模具设计
关闭窗口】【浏览次数: 】【发布日期:2017-04-25 11:19】【编辑:东莞市联顺金属材料有限企业】【来源:】

一、

 冷挤压工艺 

  冷挤压是一种先进的少无切削加工工艺之一。它是在常温下,使固态的金属在巨大压力和一定的速度下,通过模腔产生塑性变形而获得一定形状零件的一种加工方法。冷挤压的工艺过程是:先将经处理过的毛坯料放在凹模内,借助凸模的压力使金属处于三向受压应力状态下产生塑性变形,通过凹模的下通孔或凸模与凹模的环形间隙将金属挤出。它是一种在许多行业广泛使用的金属压力加工工艺方法。

  冷挤压过程的关键问题是想法降低材料的变形抗力,提高模具的承载能力。 

二、

冷挤压的分类

  根据金属被挤出的方向与凸模运动方向的关系,冷挤压一般可分为正挤压、反挤压、复合挤压三种基本方式。

  1.正挤压如图5-1所示,挤压时金属流动方向与凸模流动方向相同,适用于各种形状的实心件、管件和环形件的挤压;

  2.反挤压如图5-2所示,挤压时金属流动方向与凸模运动方向相反,适用于各种截面形状的杯形件的挤压;

  3.复合挤如图5-3所示,挤压时,金属流动方向相对于凸模运动方向,一部分相同,另一部分相反,适用于各种复杂形状制件的挤压;改变凹模孔口或凸、凹模之间缝隙的轮廓形状,就可以挤出形状和尺寸不同的各种空心件和实心件。

三、

冷挤压的特点

  冷挤压的特点主要包括以下三个方面:

  (1)节约原材料,生产效率高

  冷挤压是少无切削加工工艺,与切削加工相比,节约原材料,同时,冷挤压是在压力机简单的往复运动中生产零件,生产效率高,比切削加工高30倍。 

  (2) 提高零件的力学性能

  在冷挤压过程中,金属处于三向挤压应力状态,变形后材料的组织致密,又有连续的纤维流向,变形中的加工硬化也使材料的强度和刚度大大提高,从而可用低强度钢材代替高强度钢。

  (3) 可加工形状复杂的零件

  对复杂零件可以一次加工成型,加工十分方便,大批大量生产时,加工成本低。

  (4) 提高零件的精度,降低表面粗糙度

  由于金属表面在高压、高温(挤压过程中产生的热量)下受到模具光滑表面的熨平,因此,制件表面很光,表面强度也大为提高。冷挤压零件的精度可达1T8~1T9级,有色金属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.6~0.4μm。有的冷挤压件无需切削加工。

  冷挤压毛坯尺寸是根据制件挤压前后体积相等的原则进行计算的。如果挤压后还要进行切削加工,则毛坯的体积V坯还应按制件实际体积V件再加上切削消耗量,

  即

  其中V修为修边余量或切削加工量(mm3),一般取挤压件体积的3~5%。

  求得的毛坯体积与毛坯横截面积后之比即为毛坯的高度h0­,

  

四、

坯料的制备

  冷挤压坯料制作要求十分细致、严格,有一定的平面度,表面粗糙度、精度要求。可采用剪切加工、板料落料加工、切削加工及其它特殊方法加工,毛坯的上、下端面必须平整。

五、

毛坯的软化热处理

  对毛坯进行软化热处理的目的是降低材料硬度,提高塑性,得到良好的金相组织,消除内应力,以降低材料的变形抗力,提高模具的寿命和零件质量。

  毛坯软化热处理规范可从相关手册中查到。但是,由于保温时间同被处理毛坯尺寸、毛坯放置方法及装炉量等诸多因素有关,因此在实际生产流程中,应根据具体情况确定保温时间。

  在冷挤压工序之间,还应根据变形程度和冷作硬化程度的大小适当安排工序间软化热处理工序。

  对于黄铜与硬铝挤压件,挤压后务必进行消除内应力的退火。对于要求高的碳钢和不锈钢件,挤压后也需进行消除应力退火的工序。

  黄铜常用加热到250~300。C,保温两小别缓慢冷却至室温的退火方法消除内应力;不锈钢1Crl8Ni9Ti的消除内应力退火温度为750℃,对于硬铝挤压件,常用加热到110℃,保温6小时缓冷至室温的去应力退火处理,以便消除冷挤压所产生的残余应力。

六、

毛坯的表面处理与润滑

  润滑对冷挤压的影响十分重要。毛坯与凸、凹模和芯抽接触面上的摩擦,不仅影响金属的变形和挤压件的质量.而且直接影响挤压单位压力的大小、模具的强度和寿命等。所以冷挤压时的润滑常常可能成为冷挤压成败的关键。为尽量减小摩擦的不利因素影响、除模具工作表面粗糙度要求高外、还要采用良好而可靠的润滑方法。

  常用的润滑剂有液态的(如动物油、植物油、矿物油等),也有固态的(如硬脂酸锌、硬脂酸钠、二硫化钥、石墨等),它们可以单独使用.也可以混合使用。

  对于有些材料,为了确保冷挤压过程中的润滑层不被过大的单位接触压力所破坏,毛坯要经过表面化学处理。例如碳钢的磷酸盐处理(磷化)、奥氏体不锈钢的草酸盐处理、铝合金的氧化、磷化或氟硅化处理、黄铜的钝化处理等。经化学处理后的毛坯表面,覆盖一层很薄的多孔状结晶膜,它能随毛坯一起变形而不剥离脱落,经润滑处理后在孔内吸附的润滑剂可以保持挤压过程中润滑的连续性和有效的润滑效果。

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