冷擠壓是精密塑性體積成形技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬?gòu)哪Ｇ恢袛D出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。顯然，冷擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形零件的。
冷擠壓技術(shù)是一種高精、高效、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)模化生產(chǎn)中。與熱鍛、溫鍛工藝相比，可以節(jié)材30%～50%，節(jié)能40%～80%而且能夠提高鍛件質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境。
目前，冷擠壓技術(shù)已在緊固件、機(jī)械、儀表、電器、輕工、宇航、船舶、軍工等工業(yè)部門(mén)中得到較為廣泛的應(yīng)用，已成為金屬塑性體積成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。二戰(zhàn)后，冷擠壓技術(shù)在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)、摩托車(chē)、家用電器等行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展應(yīng)用，而新型擠壓材料、模具新鋼種和大噸位壓力機(jī)的出現(xiàn)便拓展了其發(fā)展空間。日本80年代自稱(chēng)，其轎車(chē)生產(chǎn)中以鍛造工藝方法生產(chǎn)的零件，有30%～40%是采用冷擠壓工藝生產(chǎn)的。隨著科技的進(jìn)步和汽車(chē)、摩托車(chē)、家用電器等行業(yè)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求的不斷提高，冷擠壓生產(chǎn)工藝技術(shù)己逐漸成為中小鍛件精化生產(chǎn)的發(fā)展方向。
一、與其他加工工藝相比冷擠壓有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）節(jié)約原材料。冷擠壓是利用金屬的塑性變形來(lái)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(dá)到80%以上。
2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件，能使生產(chǎn)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(dá)IT7～I(xiàn)T8級(jí)，表面粗糙度可達(dá)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(jìn)行精磨。
4）提高零件的力學(xué)性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內(nèi)部形成合理的纖維流線分布，使零件的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原材料的強(qiáng)度。此外，合理的冷擠壓工藝可使零件表面形成壓應(yīng)力而提高疲勞強(qiáng)度。因此，某些原需熱處理強(qiáng)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(qiáng)度高的鋼材制造，用冷擠壓工藝后就可用強(qiáng)度較低的鋼材替用。
5）可加工形狀復(fù)雜的，難以切削加工的零件。如異形截面、復(fù)雜內(nèi)腔、內(nèi)齒及表面看不見(jiàn)的內(nèi)槽等。
6）降低零件成本。由于冷擠壓工藝具有節(jié)約原材料、提高生產(chǎn)率、減少零件的切削加工量、可用較差的材料代用優(yōu)質(zhì)材料等優(yōu)點(diǎn)，從而使零件成本大大降低。
二、冷擠壓技術(shù)在應(yīng)用中存在的難點(diǎn)主要有：
1）對(duì)模具要求高。冷擠壓時(shí)毛坯在模具中受三向壓應(yīng)力而使變形抗力顯著增大，這使得模具所受的應(yīng)力遠(yuǎn)比一般沖壓模大，冷擠壓鋼材時(shí)，模具所受的應(yīng)力常達(dá) 2000MPa～2500MPa。例如制造一個(gè)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(shí)，最大變形力僅為 17t，而采用冷擠壓方法加工時(shí)，則需變形力132t，這時(shí)作用在冷擠壓凸模上的單位壓力達(dá)2300MPa以上。模具除需要具有高強(qiáng)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(qiáng)烈的塑性變形，會(huì)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(wěn)定性。由于上述情況，冷擠壓模具的壽命遠(yuǎn)低于沖壓模。
2）需要大噸位的壓力機(jī)。由于冷擠壓時(shí)毛坯的變形抗力大，需用數(shù)百?lài)嵣踔翈浊嵉膲毫C(jī)。
3）由于冷擠壓的模具成本高，一般只適用于大批量生產(chǎn)的零件。它適宜的最小批量是5～10萬(wàn)件。
4）毛坯在擠壓前需進(jìn)行表面處理。這不但增加了工序，需占用較大的生產(chǎn)面積，而且難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。
5）不宜用于高強(qiáng)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(yīng)力大，這會(huì)引起零件變形和耐腐蝕性的降低（產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕）
三、國(guó)內(nèi)外冷擠壓技術(shù)發(fā)展過(guò)程
現(xiàn)代冷擠壓技術(shù)是從18世紀(jì)末開(kāi)始的，法國(guó)人在法國(guó)革命時(shí)代把鉛從小孔中擠出制成槍彈，開(kāi)始了冷擠壓。1830年在法國(guó)已經(jīng)有人開(kāi)始利用機(jī)械壓力機(jī)，采用反擠壓方法制造鉛管和錫管。1906年美國(guó)為了制造黃銅的西服紐扣，已經(jīng)有人取得了正擠壓空心杯形坯料的專(zhuān)利權(quán)。1909年美國(guó)人獲得專(zhuān)利的Hooker法——正向沖擠法，金屬流動(dòng)方向與沖擠方向相同，就是在買(mǎi)了1906年的專(zhuān)利之后發(fā)展起來(lái)的，該專(zhuān)利中的杯形坯料，是采用拉深法制造的。第一次世界大戰(zhàn)中，曾用Hooker法制造了黃銅彈殼，而在第二次世界大戰(zhàn)以前的1934年，德國(guó)人就利用這種方法試制了鋼彈殼，但因熱膠著嚴(yán)重，沒(méi)有成功。直到第二次世界大戰(zhàn)中期由于采用了新的表面潤(rùn)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(zhì)彈殼獲得成功。自此，冷擠壓技術(shù)走向?qū)嵱茫蔀槔溴懠夹g(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種方法。
60年代，日本汽車(chē)工業(yè)的成長(zhǎng)，為冷擠壓技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。從冷擠壓設(shè)備上看，自從1933年，日本會(huì)田株式會(huì)社生產(chǎn)了日本第一臺(tái) 2000kN PK型精壓機(jī)（肘桿式壓力機(jī)）以來(lái)，到目前為止，己生產(chǎn)了2000多臺(tái)PK系列壓力機(jī)。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)高精度壓力機(jī)的要求愈加迫切，會(huì)田株式會(huì)社又研制成功了各種鍛造壓力機(jī)。同時(shí)，日本小松研制了以高精度和易于操作為目標(biāo)的 LIC、LZC系列冷鍛成形壓力機(jī)。
從冷擠壓產(chǎn)品上看，日本70年代成功冷擠壓?jiǎn)?dòng)離合器齒輪、傳動(dòng)軸花鍵、交流發(fā)電機(jī)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(nèi)座圈、十字軸、汽車(chē)差速器傘齒輪等高精零件。為日本汽車(chē)的高性能化和降低生產(chǎn)成本做出了很大貢獻(xiàn)。
我國(guó)的冷擠壓技術(shù)與日本的起步時(shí)間相當(dāng)。70年代，我國(guó)曾在自行車(chē)、汽車(chē)電器等批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中，推廣過(guò)冷擠壓生產(chǎn)工藝技術(shù)，也開(kāi)發(fā)成功了啟動(dòng)齒輪的擠壓成形，并投入批量生產(chǎn)。但由于未從根本上解決工藝、設(shè)備、材料、模具、潤(rùn)滑、自動(dòng)化裝置以及毛坯料的原始尺寸、原始狀態(tài)、后處理等一系列技術(shù)問(wèn)題，因而未得到較大發(fā)展。80年代，隨著家電和汽車(chē)摩托車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)冷擠壓工藝設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收，科研人員通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐攻克了冷擠壓技術(shù)的不少難題與此同時(shí)冷鍛設(shè)備也有了較大發(fā)展。目前，我國(guó)己能用冷擠壓工藝生產(chǎn)表殼、自行車(chē)飛輪、中軸、精鍛齒輪、汽車(chē)用等速萬(wàn)向節(jié)、內(nèi)燃機(jī)用火花塞與活塞銷(xiāo)、汽車(chē)挺桿、照相機(jī)零件、汽車(chē)啟動(dòng)器定向套筒、啟動(dòng)齒輪等，且己達(dá)到國(guó)外同等水平。
四、冷擠壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1）隨著能源危機(jī)的日趨嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量將更加關(guān)注，加之市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，促使鍛件生產(chǎn)向高效、高質(zhì)、精化、節(jié)能節(jié)材方向發(fā)展。因此用擠壓成形等工藝手段所生產(chǎn)的精化鍛件的產(chǎn)量，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中將得到較大的發(fā)展。
2）汽車(chē)向輕型化、高速度、平穩(wěn)性方向發(fā)展，對(duì)鍛件的尺寸精度、重量精度及力學(xué)性能等都提出了較高的要求。如轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用連桿鍛件除對(duì)大小頭之間的誤差有要求外，對(duì)每件的重量誤差也要求不大于八克。新產(chǎn)品的高要求，將促進(jìn)精化生產(chǎn)工藝的發(fā)展。
3）專(zhuān)業(yè)化、規(guī)模化的組織生產(chǎn)仍是冷擠壓生產(chǎn)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。在法國(guó)，以擠壓成形工藝生產(chǎn)鍛件的專(zhuān)業(yè)廠家1991－1994年全員勞動(dòng)生產(chǎn)率，即每人生產(chǎn)擠壓件的產(chǎn)量及產(chǎn)值，均高于一般生產(chǎn)模鍛件或者自由鍛件的廠家。以1994年為例，專(zhuān)業(yè)廠家擠壓件人均產(chǎn)量為 51024KG，創(chuàng)產(chǎn)值775688法郎。而同期一般性生產(chǎn)模鍛件的廠家，其人均產(chǎn)量?jī)H為39344KG，產(chǎn)值592384法郎，僅相當(dāng)于擠壓件專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家的77.1%和76.37%。自由鍛件生產(chǎn)廠與之相比則更低。
4)擠壓專(zhuān)機(jī)將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。隨著中小型鍛件的精化生產(chǎn)發(fā)展及冷擠壓、溫?cái)D壓工藝的推廣應(yīng)用，多工位冷擠壓壓力機(jī)、精壓機(jī)及針對(duì)某種鍛件而設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)機(jī)會(huì)得到大力發(fā)展。
五、冷溫?cái)D壓的定義和分類(lèi)
擠壓是迫使金屑?jí)K料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，通過(guò)凸模與凹模間的間隙或凹模出口，制造空心或斷面比毛坯斷面要小的零件的一種工藝方法。如果毛坯不經(jīng)加熱就進(jìn)行擠壓，便稱(chēng)為冷擠壓。冷擠壓是無(wú)切屑、少切屑零件加工工藝之一，所以是金屑塑性加工中一種先進(jìn)的工藝方法。如果將毛坯加熱到再結(jié)晶溫度以下的溫度進(jìn)行擠壓，便稱(chēng)為溫?cái)D壓。溫?cái)D壓仍具有少無(wú)切屑的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，
六、常用的擠壓方法可以分為以下幾類(lèi)。
(一)正擠壓 擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與凸橫的運(yùn)動(dòng)方向相一致。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和彈殼等。
(二)反擠壓 擠壓時(shí)，金屑的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬(wàn)向節(jié)軸承套等。
(三)復(fù)合擠壓 擠壓時(shí)，毛坯一部分金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，而另一部分金屑流動(dòng)方向則與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，復(fù)合擠壓法可以制造雙杯類(lèi)零件，也可以制造杯桿類(lèi)零件和桿桿類(lèi)零件。
(四)減徑擠壓 變形程度較小的一種變態(tài)正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減。主要用于制造直徑相差不大的階梯軸類(lèi)零件以及作為深孔杯形件的修整工序。
以上幾種擠壓的共同特點(diǎn)是：金屑流動(dòng)方向都與凸模軸線平行，因此可統(tǒng)稱(chēng)為軸向擠壓法。另外還有徑向擠壓和鐓擠法。
七、冷擠壓的主要矛盾
冷擠壓是在金屬冷態(tài)下，而且是在強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)下變形的，因此變形抗力較大，如以制造一個(gè)直徑38mm、厚5.6mm、高100mm的杯形低碳鋼零件為例，采用深拉伸方法加工。最后一次拉伸工序僅需變形力170KN而采用冷擠壓加工則需變形力1320KN。這時(shí)作用在凸模上的單位壓力達(dá)到 2300MP以上,相當(dāng)于大氣壓力的23000倍。
由于變形抗力高，所以就導(dǎo)致以下的缺點(diǎn)：
(1)模具易磨損，易破壞、因此要求模具材料好。目前一般模具鋼，其許用應(yīng)力最大只能達(dá)2500MPa，最好的模具鋼也不超過(guò)3000MPa。為了解決冷擠壓的主要矛盾，就得采取各種技術(shù)措施，在盡力降低冷擠壓材料變形抗力的同時(shí)，設(shè)法提高模具的承受能力。以利于冷擠壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
2)對(duì)擠壓設(shè)備要求較高，噸位要大。除了要求擠壓設(shè)備應(yīng)有較大的強(qiáng)度以外，還要求有較好的剛度。此外．還要求設(shè)備具有良好的精度并具有可靠的保險(xiǎn)裝置。
八、冷擠壓和溫?cái)D壓的比較：
冷擠壓雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但變形抗力大，就限制了零件的尺寸，同時(shí)也限制了變形抗力大的材料采用冷擠壓工藝。
熱擠壓成形法，雖然可以使材料變形抗力變小，但由于加熱，產(chǎn)生氧化、脫碳及熱膨脹等問(wèn)題，降低了產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量，因而一般都需要經(jīng)過(guò)大量的切削加工，才能作為最后產(chǎn)品。
溫?cái)D壓是將毛坯加熱到金屬再結(jié)晶溫度以下某個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行擠壓。由于金屬加熱，毛坯的變形抗力減小．成形容易，壓力機(jī)的噸位也可以減小，而且模具的壽命延長(zhǎng)。但與熱擠壓不同，因?yàn)樵诘蜏胤秶鷥?nèi)加熱，氧化、脫碳的可能性小，產(chǎn)品的機(jī)械性能與冷擠壓的產(chǎn)品也差別不大。特別是在室溫下難加工的材料，例如析出硬化相的不銹鋼、高碳鋼、含鉻量高的—些鋼、高溫合金等，在溫?cái)D壓時(shí)可能變成可以加工或容易加工。
溫?cái)D壓不僅適用于變形抗力高的難加工材料，就是對(duì)于冷擠壓適宜的低碳鋼，也適合作為溫?cái)D壓的對(duì)象，因?yàn)闇財(cái)D壓有便于組織連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。在冷擠壓時(shí)，包括冷擠壓低碳鋼在內(nèi)，一般在加工前要進(jìn)行預(yù)先軟化退火，在各道冷擠壓工序之間也要進(jìn)行退火處理。在冷擠壓以前要進(jìn)行鈍化處理。這就使得組織連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生困難。溫?cái)D壓時(shí)可以不進(jìn)行預(yù)先軟化退火和各工序之間的退火，也可以不進(jìn)行表面處理，這就使得組織連續(xù)生產(chǎn)成為可能．至少可以減少許多輔助工序。
溫?cái)D壓可以采用大的變形量，這樣就可以減少工序數(shù)目。模具費(fèi)用也可以大為減少，而且不需要?jiǎng)傂詷O高的高價(jià)鍛壓設(shè)備，可以來(lái)用通用鍛壓設(shè)備，所以雖然溫?cái)D壓需要加熱金屬，但是總的加工費(fèi)用還是比較便宜，待別是在制造工序復(fù)雜的非軸對(duì)稱(chēng)的異形部件時(shí)，溫?cái)D壓尤可發(fā)揮它的作用。
目前，溫?cái)D壓采用的潤(rùn)滑劑還不能完全令人滿(mǎn)意。同時(shí)，也還缺乏加工方面的一些實(shí)際數(shù)據(jù)，還有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決。
關(guān)鍵詞：冷鐓加工
注：以上資訊由瑞安市華諾五金制造有限公司整理發(fā)布轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源：http://m.yyhbet5.com
浙公網(wǎng)安備33038102332317號(hào)
技術(shù)支持：云鼎科技 Sitemap
