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常识紧固件冷成型工艺介绍,看多种冷锻方法

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。

微信图片_20221014144942.jpg

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。



微信图片_20221014144949.jpg

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。



微信图片_20221014145003.jpg

图5失稳



微信图片_20221014145007.jpg

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



微信图片_20221014145015.jpg

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。



微信图片_20221014145020.jpg

(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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