冷鐓技術(shù)的基本理論
專注鋁合金鍛件生產(chǎn)加工
冷鐓也就是冷擠壓,是冷擠壓的從屬范疇,冷擠壓范圍更廣,液壓機(jī)、沖床、自動(dòng)冷鐓機(jī)都是冷擠壓常用的機(jī)器,冷鐓的特征就是體現(xiàn)在速度上。
由于緊固件量大面廣,故冷鐓技術(shù)多用在緊固件的制造上,現(xiàn)在已拓展到汽車零部件、傳動(dòng)件和軍工、航空、航天、航海等特殊精密零件的冷鐓制造,但90%以上還是用于緊固件的冷鐓制造。
所以本書應(yīng)是冷鐓技術(shù)及應(yīng)用, 緊固件冷鐓技術(shù)是一種常用習(xí)慣說法。緊固件的重點(diǎn)是螺紋,螺紋的有關(guān)計(jì)算詳見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P51~P57。
冷鐓技術(shù)的基本理論
1.什么是冷鐓
冷鐓:金屬在常溫下,借助模具進(jìn)行鐓鍛完成金屬塑性變形,達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸及質(zhì)量要求的工藝方法。
溫鐓:金屬通過加熱到600-800°C借助模具進(jìn)行鐓鍛。
熱鐓:金屬通過加熱到1000-1200°C借助模具進(jìn)行鐓鍛。
2. 冷鐓的實(shí)質(zhì):就是金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)
3.冷鐓的金屬塑性變形流動(dòng)規(guī)律:最小阻力定律和體積不變定律
4. 冷鐓的三部曲:選材--設(shè)計(jì)--制造
1)毛坯狀況(選材)
冷鐓用原材料,除了要求晶粒度和化學(xué)成分合乎冷鐓鋼要求外,要求冷鐓前硬度≤150°HB(≤80°HRB),中碳、合金鋼要求冷拔前球化退火,冷拔后硬度≤180°HB(≤90°HRB)。鋁合金鍛件
冷鐓低碳鋼和不銹鋼全空芯鉚釘硬度102°HB(60°HRB);套類制品硬度102~133°HB(60~80°HRB),最好硬度102~113°HB(60~70°HRB);縮桿類制品硬度133~168°HB(80~88°HRB),最好硬度133~158°HB(80~85°HRB)。
不銹鋼空芯鉚釘和六角法蘭面螺栓材質(zhì)必須含3~5%銅;高碳鋼、合金鋼例35K、40Cr等冷鐓套類深孔件是采用兩次球化退火以軟化求得硬度<158°HB(<85°HRB)。并且要求材料有良好的冷鐓性能和良好的潤(rùn)滑以減小變形中的摩擦力。
2) 選用合適的冷鐓變形工藝(設(shè)計(jì))
3) 提高模具表面粗糙度及改善潤(rùn)滑條件(制造)
冷鐓的核心技術(shù)及常用設(shè)計(jì)方法
1.冷鐓的核心技術(shù)
開式冷鐓成形標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P12。
閉式冷鐓成形標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P13。
冷鐓主要分為鐓粗和延伸工序。
冷鐓變形工藝分為小料大變形、大料小變形或中間料往兩頭變形三類,在緊固件或少無(wú)切削制品的冷鐓成形應(yīng)用中,多以回轉(zhuǎn)體金屬線材為毛坯料,那么選擇毛坯線徑就成為至關(guān)重要的問題。鋁合金鍛件
雖有條條道路通羅馬之說,但最佳的線徑只有一個(gè),如何選定毛坯線徑?無(wú)論是鐓粗或是延伸(縮徑)、反擠壓等要考慮的是金屬塑性變形的允許變形程度,所以我們將冷鐓變形核心計(jì)算公式歸納為一個(gè):
ε——金屬材料的變形程度;
ε= x100%D--大的線徑(鐓粗最大線徑;縮徑選擇線徑);
d——小的線徑(鐓粗選擇線徑;縮徑需要線徑)。
式中ε、d或D是已知條件,求解D或d。ε:典型零件冷鐓的變形程度計(jì)算見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P34表2.3-1;不同的材料有不同的允許變形程度;常用的金屬材料允許變形程度見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P35表2.3-2。
將ε=30%界定為分水嶺,ε≤30%用開式冷鐓成形(開式縮徑), ε>30%用閉式冷鐓成形(閉式縮徑或稱為強(qiáng)縮模亦稱強(qiáng)束模),閉式冷鐓成形ε值的上限一般根據(jù)材料的允許變形程度來決定,不銹鋼ε≤50%,一般黑色金屬常用的控制在ε≤60%,中、低碳鋼有的可以達(dá)到ε=85%。
如果把D設(shè)定為選擇的毛坯線徑,d為冷鐓制品的成形線徑,對(duì)于反擠壓帶孔狀筒形件,D的選定是根據(jù)d來決定的,無(wú)論是鐓粗或是縮徑將會(huì)產(chǎn)生冷作硬化,不利于反擠壓孔的形成,故D接近d。鋁合金鍛件
陰模不運(yùn)動(dòng),陽(yáng)模沖頭運(yùn)動(dòng),反擠壓孔深一般可達(dá)到3~5倍的孔徑;陽(yáng)模沖頭通過壓縮陰模采用矩形簧浮動(dòng)運(yùn)動(dòng),反擠壓沖孔沖頭放在陰模內(nèi)不運(yùn)動(dòng),采用六針結(jié)構(gòu),三針矩形簧浮動(dòng),三針卸料套卸料,則反擠壓孔深可以大于孔徑的5倍以上,低碳綱甚至達(dá)到近孔徑的9倍。冷鐓螺母:S為六角對(duì)邊,大料小變形D一般取0.9~0.92S;小料大變形D一般取0.7~0.72S;而用六角線材則取0.92~0.95S。
2.冷鐓基本工序分為分離和成形工序
1) 分離工序:剪料,切邊,沖裁等。
2) 成形工序:初鐓、精鐓、正擠壓、反擠壓、鐓擠結(jié)合、拉拔等。
3. 冷鐓變形工藝按金屬流動(dòng)與陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)的方向分成四類:
a.正擠壓:金屬流動(dòng)與陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)的方向相同, 用以擠壓各種截面的實(shí)心件和空心件。
b.反擠壓:金屬流動(dòng)與陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)的方向相反,可以擠壓各種截面的空心件。
c.復(fù)合擠壓:兼有正、反擠壓,可擠壓形狀較復(fù)雜的零件。
d.鐓擠結(jié)合:在擠壓的同時(shí),鐓粗部分金屬,使之沿徑向流動(dòng),用以擠壓帶凸緣或局部粗大的零件。
4.冷鐓的變形程度
不同材質(zhì)的材料其一次變形的極限量稱為許用變形程度。常用不同材質(zhì)的許用變形程度見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P35表2.3-2;典型零件冷鐓的變形程度計(jì)算見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P34表2.3-1;反擠壓零件的相對(duì)尺寸見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P40表2.6-1。鋁合金鍛件
5. 冷成形力的計(jì)算
1).剪切力的計(jì)算:Pq=Fτ(kgf)
2).冷鐓力(鐓粗)的計(jì)算:Pc=γZφσs′(1+f/3*d/h)F (kgf)
3).正擠壓力(縮徑、拉絲)的計(jì)算:Ps=pF (Kgf)
4).反擠壓力(盲孔)的計(jì)算:Pj=pF1 (Kgf)
5).復(fù)合擠壓力的計(jì)算:復(fù)合擠壓的壓力低于單一正擠壓和單一反擠壓的壓力。
6).頂料力的計(jì)算:通常是忽略不計(jì)的(正常情況下由于頂料力很?。?,但切邊頂料力要計(jì)算,切邊頂料力:Pd=PqK(kgf)
冷成形力的計(jì)算詳見《緊固件冷擠壓技術(shù)及應(yīng)用》P40~P44。
冷鐓次數(shù)的確定和預(yù)成形設(shè)計(jì)
1.冷鐓次數(shù)的確定
按坯料未夾持部分自由長(zhǎng)度和直徑來確定。鐓鍛比(鐓粗比)S=L/D,式中:S—鐓鍛比;L—坯料長(zhǎng)度; D—坯料直徑。鋁合金鍛件一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按以下數(shù)據(jù)來確定鐓鍛次數(shù):L/D≤2.5為鐓鍛一次;2.5≤L/D≤4.5為鐓鍛兩次;4.5≤L/D≤6.5為鐓鍛三次。
2.預(yù)成形設(shè)計(jì)
預(yù)鐓粗錐形成形工序尺寸。
深圳市連成旺五金制品有限公司專注鋁合金熱鍛、冷鍛、3D鍛造、CNC加工技術(shù)。鋁合金鍛件免費(fèi)報(bào)價(jià),可來圖來樣定制,歡迎來電咨詢。 免責(zé)聲明:本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,版權(quán)歸原作者所有。但因轉(zhuǎn)載眾多,無(wú)法確認(rèn)真正原始作者,故僅標(biāo)明轉(zhuǎn)載來源。如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們將根據(jù)您提供的版權(quán)證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或刪除內(nèi)容!本文內(nèi)容為原作者觀點(diǎn),并不代表本司觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。