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紧固件知识|冷打冷镦工艺介绍|鑫灏T型螺栓厂
“冷打”冷锻工艺介绍
 
 
1、冷锻的概念
 
  温度越高金属材料变得越软,温锻成形就越容易由于在900℃以上时,钢材表面的氧化急剧加快,因此,高温状态下紧固件的精度差。另外,低温进行的冷锻,锻件精度好,强度也高,冷镦锻造成形的压力高,无论是螺栓还是螺母,在冷镦锻造中都容易引起开裂。
 
  在金属学上,钢材加热到再结晶温度( 大约700℃) 以上进行的锻造称为温锻,再结晶温度以下称为冷镦或冷锻。实际上,一般根据作业条件,按照锻造温度与通常的名称,把锻造名称的细分。习惯上再结晶以下的加热锻造很难想象是属于冷锻,材料在室温下锻造时称为( 狭义的) 冷锻;当对材料加热后进行锻造时叫温锻。另外,表面氧化不多的在850℃左右的锻造,在实际中也称为温锻;只有在≥950℃以上加热成型的锻造时广义上叫锻造(红打)。
 
2、冷镦或冷锻方法及工序
 
  端面矫正和镦粗成形属于单纯的压缩变形,用于切断面的矫正及材料形状的调整。半密闭锻造用于高精度的锻造。冷锻的主要工序有轴杆、杯筒的挤压,挤 压工序可以获得半径方向的高精度。冲孔工序用于切除不需要的连皮或飞边部分。
 
  可以这么说,冷锻成形是通过多种工序的组合,来获得紧固件最终的形状。如冷锻的一个车轴螺母,工序为:坯料切断→轴杆正挤压→杯筒反挤压→杯筒正挤压→镦粗→冲孔→正挤压等。 分成多工序加工是为了避免一次成形时的过大压力。但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,也是降低成本的必然。
 
3、冷镦或冷锻的基础技术
 
①材料的变形抗力
 
  冷锻加工过程中的材料强度用变形抗力来表示。变形抗力随着加工度(应变)的增加而增大,这个现象被称为加工硬化。当材料压缩到原始高度1/3时的变形量,应变率为1.0,加工压力、成形吨位与变形抗力成正比。
碳素钢中,45#钢的变形抗力约是10#钢的1.5倍,因此低碳钢的锻造成形较容易。ML35CrMo、ML40Cr低合金钢与45#碳素钢的变形抗力接近;而06Cr19Ni10(0Cr18Ni9、SUS304不锈钢)的变形抗力较高。
 
②模具寿命
 
  模具承受的压力过大时会导致开裂,即使一次受力开裂不了,反复加载时也会导致疲劳破坏。锻造成形力将影响到一件模具能够加工的紧固件个数( 疲劳寿命)。从LD钢内六角冲头压力与寿命的关系上可以看出,该冲头的压缩破坏强度在2500MPa以上,可是2500MPa压力时模具寿命只有几千件,2000MPa压力时寿命是3万件,1500MPa压力时寿命是5万件以上。模具的压力降低可以大幅度地提高模具寿命。
 
③模面压与锻造吨位
 
  锻造压力Pm 与变形抗力Y成正比,可以用下式来表示:Pm=CY
  C为约束系数,代表约束材料变形程度。 约束小时C值取1~2,约束大时C值会超过4。
  如材料与加压模具接触部分的投影面积设为A,锻造吨位P是Pm与A的 乘积,如下式所示:P=AφPm=CAY
  变形抗力随应变而变化,应变大于0.5后变化减小。近似计算时使用应变1.0时的变形抗力值作为Y值代入进行计算。如45#钢的变形抗力近似取Y=720PMa,这里设9.8PMa=1Kgf/mm2。
 
④加工发热 
 
  冷镦或冷锻成形后紧固件的温度一般升高100~200℃。这是因为锻造能的大部分转换成了热量,在连续冷镦或锻造时,工件温度的升高将导致模具温度的上升,从而会影响紧固件制品的精度,应该引起注意。如直径M20螺栓,模具的位移量与材料表面温度变化的关系可以看到,加工时间约为0.15S,温度上升约150℃。
 
⑤ 冷锻用钢材 
 
  冷镦或冷锻加工将根据不同的加工工序得到不同的形状: ①盘条线材→退火→润滑→冷锻成形→ ②棒料→退火→拉拔→润滑→冷锻成形→再结晶退火。
 
  冷锻成形,一般在冷镦机及高速冷锻机等卧式冷镦或锻造机上进行。
 
  通常用在冷镦或冷锻使用的钢材中,常用的低中碳结构钢、低合金结构钢,在GB/T699-1999《优质碳素结构钢》和GB/T3077-1999《合金结构钢》中所示。 这些材料不是冷锻的专用钢种,而尽量使用GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢》标准中的牌号,用于冷镦或冷锻时要求无表面缺陷,变形抗力低,非金属夹杂物的数量和形状很少,具有抑制开裂产生的作用。