常识紧固件冷成型工艺介绍，看多种冷锻方法

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紧固件成形工艺中，冷镦（挤）技术是一种主要加工工艺。冷镦（挤）属于金属压力加工范畴。在生产中，在常温状态下，对金属施加外力，使金属在预定的模具内成形，这种方法通常叫冷镦。



在金属学上，材料加热到再结晶温度（钢约是700℃）以上进行的锻造称为热锻。



对于钢质锻件，将再结晶温度以下且高于常温的锻造叫温锻。

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图1 锻造温度与通常的称




01
冷镦（挤）的点


钢材利用率高：冷镦（挤）是一种少、切削加工方法，如加工杆类的六角头螺栓、圆柱头内六角螺钉，采用切削加工方法，钢材利用率仅在25%～35%，而用冷镦（挤）方法，它的利用率可高达85%～95%，仅是料头、料尾及切六角头边的一些工艺消耗。

生产率高：与通用的切削加工相比，冷镦（挤）成型效率要高出几十倍以上。



机械性能好：冷镦（挤）方法加工的零件，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的越得多。



适于自动化生产：适宜冷镦（挤）方法生产的紧固件（也含一部分异形件），基本属于对称性零件，适合采用高速自动冷镦机生产，也是大批量生产的主要方法。



总之，冷镦（挤）方法加工紧固件、异形件是一种综合经济效益相当高的加工方法，是紧固件行业中普遍采用的加工方法，也是一种在国内、外广为利用、很有发展的先进加工方法。




02
冷锻工序


一般来说，冷锻成形是通过多种工序的组合来获得零件比较终的形状。图2是冷锻的一个例子。坯料切断后，轴杆正挤压，杯筒反挤压，杯筒正挤压，镦粗，冲孔，管的正挤压等组合而成。



分成多工序加工是为了避免一次成形时的过大压力。由于工序越少成本就越低，降低成形压力减少工序数量是工序设计的关键所在。



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图2  冷锻成形工艺的样例






03
冷锻主要加工方法的概述

镦粗

图3a是外侧面不受模具约束的自由镦粗。加工压力随着摩擦约束而增加，变形时坯料高度H大于直径D0时（H/D0＞1.0），C=1.2左右，可是当坯料变薄后C将上升到2.5左右。



当压下率增加时，如图4所示，在外周面斜方向和纵向将产生裂纹。裂纹的发生取决于材料的延展性，为此需要使用专门为冷锻制造的材料当压下率增加时，图3给出了各种镦粗成形时的约束系数的大小。





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图3 镦粗时的约束系数



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图4镦粗裂纹



自由镦粗中，当坯料的初期高度是直径的2倍以上时，如图5所示，由于材料失稳而导致坯料的折弯，从而形成折叠缺陷。为了预防材料的失稳，通常使用图6形状的模具进行预备成形。



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图5失稳



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图6防止失稳的预备镦粗



半密闭锻造

如图7所示，半密闭锻造成形是通过产生飞边增加模腔内的压力，促进材料充满的一种方法。技术大咖都在华人螺丝网螺丝知道。当飞边部分被压缩时，约束系数C会增大到6.0～9.0，飞边的厚度要尽量控制在必要的厚度以上。图8是使用半密闭锻造进行冷锻成形的例子。



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图7 飞边模锻的比较终阶段



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图8　半密闭锻造产品



轴杆的挤压



轴杆挤压是使材料直径缩小的加工方法，通常叫做正挤压。轴杆的挤压，可以分为图9那样的将坯料放入模具中进行挤压的模内约束挤压，及图13b所示的自由挤压。自由挤压应用于加工度小的成形中。



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(a)模内挤压   　　　　　　　   (b) 自由挤压

图9 轴杆正挤压



如图10所示，容易产生内部开裂。轴杆挤压的比较后阶段材料的流动处于非定常状态，如图11所示，容易产生中心空洞或者裂纹。

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