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        1. 冷擠壓成形技術
          發布時間:2018-12-26 15:23:17| 瀏覽次數:

          冷擠壓成形技術的特點


          目前,冷擠壓技術已在緊固件、機械、儀表、電器、輕工、宇航、船舶、軍工等工業部門中得到較為廣泛的應用,已成為金屬塑性體積成形技術中不可缺少的重要加工手段之一。二戰后,冷擠壓技術在國外工業發達國家的汽車、摩托車、家用電器等行業得到了廣泛的發展應用,而新型擠壓材料、模具新鋼種和大噸位壓力機的出現便拓展了其發展空間。日本80年代自稱,其轎車生產中以鍛造工藝方法生產的零件,有30%~40%是采用冷擠壓工藝生產的。隨著科技的進步和汽車、摩托車、家用電器等行業對產品技術要求的不斷提高,冷擠壓生產工藝技術己逐漸成為中小鍛件精化生產的發展方向。

          冷擠壓成形技術的優點

          與其他加工工藝相比冷擠壓有如下優點:
          1)節約原材料。冷擠壓是利用金屬的塑性變形來制成所需形狀的零件,因而能大量減少切削加工,提高材料利用率。冷擠壓的材料利用率一般可達到80%以上。
          2)提高勞動生產率。用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件,能使生產率提高幾倍、幾十倍、甚至上百倍。
          3)制件可以獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可達IT7~IT8級,表面粗糙度可達R0.2~R0.6。因此,用冷擠壓加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特別高之處進行精磨。
          4)提高零件的力學性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化,以及在零件內部形成合理的纖維流線分布,使零件的強度遠高于原材料的強度。此外,合理的冷擠壓工藝可使零件表面形成壓應力而提高疲勞強度。因此,某些原需熱處理強化的零件用冷擠壓工藝后可省去熱處理工藝,有些零件原需要用強度高的鋼材制造,用冷擠壓工藝后就可用強度較低的鋼材替用。
          5)可加工形狀復雜的,難以切削加工的零件。如異形截面、復雜內腔、內齒及表面看不見的內槽等。
          6)降低零件成本。由于冷擠壓工藝具有節約原材料、提高生產率、減少零件的切削加工量、可用較差的材料代用優質材料等優點,從而使零件成本大大降低。

          冷擠壓成形技術的難點

          冷擠壓技術在應用中存在的難點主要有:
          1)對模具要求高。冷擠壓時毛坯在模具中受三向壓應力而使變形抗力顯著增大,這使得模具所受的應力遠比一般沖壓模大,冷擠壓鋼材時,模具所受的應力常達2000MPa~2500MPa。例如制造一個直徑38mm,壁厚5.6mm,高100mm的低碳鋼杯形件為例,采用拉延方法加工時,最大變形力僅為17t,而采用冷擠壓方法加工時,則需變形力132t,這時作用在冷擠壓凸模上的單位壓力達2300MPa以上。模具除需要具有高強度外,還需有足夠的沖擊韌性和耐磨性。此外,金屬毛坯在模具中強烈的塑性變形,會使模具溫度升高至250℃~300℃左右,因而,模具材料需要一定的回火穩定性。由于上述情況,冷擠壓模具的壽命遠低于沖壓模。
          2)需要大噸位的壓力機。由于冷擠壓時毛坯的變形抗力大,需用數百噸甚至幾千噸的壓力機。
          3)由于冷擠壓的模具成本高,一般只適用于大批量生產的零件。它適宜的最小批量是5~10萬件。
          4)毛坯在擠壓前需進行表面處理。這不但增加了工序,需占用較大的生產面積,而且難以實現生產自動化。
          5)不宜用于高強度材料加工。
          6)冷擠壓零件的塑性、沖擊韌性變差,而且零件的殘余應力大,這會引起零件變形和耐腐蝕性的降低(產生應力腐蝕)

          國內外冷擠壓技術發展過程

          現代冷擠壓技術是從18世紀末開始的,法國人在法國革命時代把鉛從小孔中擠出制成槍彈,開始了冷擠壓。1830年在法國已經有人開始利用機械壓力機,采用反擠壓方法制造鉛管和錫管。1906年美國為了制造黃銅的西服紐扣,已經有人取得了正擠壓空心杯形坯料的專利權。1909年美國人獲得專利的Hooker法——正向沖擠法,金屬流動方向與沖擠方向相同,就是在買了1906年的專利之后發展起來的,該專利中的杯形坯料,是采用拉深法制造的。第一次世界大戰中,曾用Hooker法制造了黃銅彈殼,而在第二次世界大戰以前的1934年,德國人就利用這種方法試制了鋼彈殼,但因熱膠著嚴重,沒有成功。直到第二次世界大戰中期由于采用了新的表面潤滑處理方法——使工件表面形成磷酸鹽薄膜,擠壓方法制造鋼質彈殼獲得成功。自此,冷擠壓技術走向實用,成為冷鍛技術中應用最廣泛的一種方法。
          60年代,日本汽車工業的成長,為冷擠壓技術的發展創造了有利的條件。從冷擠壓設備上看,自從1933年,日本會田株式會社生產了日本第一臺 2000kN PK型精壓機(肘桿式壓力機)以來,到目前為止,己生產了2000多臺PK系列壓力機。隨著汽車工業的發展,對高精度壓力機的要求愈加迫切,會田株式會社又研制成功了各種鍛造壓力機。同時,日本小松研制了以高精度和易于操作為目標的 LIC、LZC系列冷鍛成形壓力機。
          從冷擠壓產品上看,日本70年代成功冷擠壓啟動離合器齒輪、傳動軸花鍵、交流發電機磁極鐵芯。80年代,又成功冷擠大型高精度等速圓球外座圈、內座圈、十字軸、汽車差速器傘齒輪等高精零件。為日本汽車的高性能化和降低生產成本做出了很大貢獻。

          我國冷擠壓成形技術發展過程

          我國的冷擠壓技術與日本的起步時間相當。70年代,我國曾在自行車、汽車電器等批量生產的產品中,推廣過冷擠壓生產工藝技術,也開發成功了啟動齒輪的擠壓成形,并投入批量生產。但由于未從根本上解決工藝、設備、材料、模具、潤滑、自動化裝置以及毛坯料的原始尺寸、原始狀態、后處理等一系列技術問題,因而未得到較大發展。80年代,隨著家電和汽車摩托車工業的迅速發展,對冷擠壓工藝設備及生產技術的引進、消化、吸收,科研人員通過生產實踐攻克了冷擠壓技術的不少難題與此同時冷鍛設備也有了較大發展。目前,我國己能用冷擠壓工藝生產表殼、自行車飛輪、中軸、精鍛齒輪、汽車用等速萬向節、內燃機用火花塞與活塞銷、汽車挺桿、照相機零件、汽車啟動器定向套筒、啟動齒輪等,且己達到國外同等水平。

          冷擠壓技術的發展趨勢

          1)隨著能源危機的日趨嚴重,人們對環境質量將更加關注,加之市場競爭日益加劇,促使鍛件生產向高效、高質、精化、節能節材方向發展。因此用擠壓成形等工藝手段所生產的精化鍛件的產量,在市場競爭中將得到較大的發展。
          2)汽車向輕型化、高速度、平穩性方向發展,對鍛件的尺寸精度、重量精度及力學性能等都提出了較高的要求。如轎車發動機用連桿鍛件除對大小頭之間的誤差有要求外,對每件的重量誤差也要求不大于八克。新產品的高要求,將促進精化生產工藝的發展。
          3)專業化、規?;慕M織生產仍是冷擠壓生產的發展方向和趨勢。在法國,以擠壓成形工藝生產鍛件的專業廠家1991-1994年全員勞動生產率,即每人生產擠壓件的產量及產值,均高于一般生產模鍛件或者自由鍛件的廠家。以1994年為例,專業廠家擠壓件人均產量為 51024KG,創產值775688法朗。而同期一般性生產模鍛件的廠家,其人均產量僅為39344KG,產值592384法郎,僅相當于擠壓件專業生產廠家的77.1%和76.37%。自由鍛件生產廠與之相比則更低。
          4) 擠壓專機將成為一種發展趨勢。隨著中小型鍛件的精化生產發展及冷擠壓、溫擠壓工藝的推廣應用,多工位冷擠壓壓力機、精壓機及針對某種鍛件而設計制造的專機會得到大力發展。
           
           
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