第六章冷挤压.ppt

第6章 冷 挤 压  1．正挤压 挤压时，金属流动的方向与凸模运动的方向一致（见图6.1）。 正挤压可以利用实心或空心坯料制造各种形状的空心件和实心件，如图6.2所示。 2．反挤压 挤压时，金属流动的方向与凸模运动的方向相反（见图6.3）。反挤压可以制造各种形状的杯形零件和空心零件，如图6.4所示。 3．复合挤压 挤压时，金属朝与凸模运动方向相同和相反方向同时运动（见图6.5）。复合挤压可以制造各种形状的零件，如图6.6所示。 以上三种挤压方式的金属流动方向都与凸模运动的方向平行，故称为轴向挤压。 4．径向挤压 挤压时，金属流动的方向与凸模运动的方向垂直。 它又分为离心挤压和向心挤压两种： 离心挤压是金属在凸模作用下沿径向外流动（见图6.7）； 向心挤压则是沿径向内流。 冷镦工艺实际上就是离心径向挤压。径向挤压主要用于制造带凸缘的零件，如图6.8所示。 把上述轴向挤压和径向挤压结合在一起的加工方法称为镦挤法。 镦挤法使冷挤压工艺的应用范围进一步扩大，图6.9所示支承杆的制造过程就是采用镦挤法。镦挤法能成形较为复杂的零件. 6.1.2 冷挤压的特点及应用 冷挤压的特点如下 ① 变形区内坯料塑性好，变形抗力大。 由于挤压坯料处于很强的静水压力（三向压应力）作用下，因而塑性变形程度可以很大，但塑性变形所需的力亦很大。 ② 挤压件质量高。 目前冷挤压件尺寸公差一般可以达到IT7，表面粗糙度Ra可达1.6～0.2μm ③ 生产率高 它与切削加工相比，生产率可提高几十倍甚至百倍以上。 ④ 节约原材料 冷挤压件可实现少切削或无切削加工，材料利用率达70%～95%。 当前冷挤压技术的应用必须解决强大的变形抗力与模具承载能力的矛盾 为此，必须做到： ① 设计合理的、工艺性良好的冷挤压件。 ② 恰当选择冷挤压金属材料，正确确定坯料形状尺寸及热处理规范，要特别注意坯料表面处理与润滑方式。 ③ 制定合理的冷挤压工艺方案，合理选择冷挤压方式，适当控制冷挤压变形程度。 ④ 采取有效措施解决模具的强度、刚度和寿命问题。 ⑤ 选用合适的挤压设备。 从试验后网格的变化情况，可分析各种挤压方式的金属变形情况及各种因素对挤压变形的影响。 图6.13（a）为正挤压过程的应力应变状态。图6.13（b）为正挤压实心件过程中试样上坐标网格的变化情况。 变形金属大体可以分为以下几个区： 由已变形区网格变化情况可以看出，沿着横截面，金属变形是很不均匀的 （3）待变形区 变形区与凸模端面之间为待变形区 其坐标网格没有什么变化，说明这部分金属未产生塑性变形。当坯料高度降到一定值后，如果继续挤压，则靠近凸模的金属也开始产生塑性变形[图6.13（c）]。 当中心锥角αA增大时变形区范围扩大，死角也相应增高。 当中心锥角αA达到180°时，变形区及变形的不均匀性达到最大。 图6.15（a）为反挤压过程的应力应变状态。图6.15（b）为高度大于直径的坯料反挤压过程中的稳定挤压阶段。 此时，变形金属大体有以下几个区： ① 粘滞区： 该区是紧靠凸模端面的部分，由于凸模端面与金属之间摩擦力的影响，这个区域金属变形极小，故称粘滞区。 ③ 待变形区： 变形区下面即为待变形区。随着凸模向下移动，待变形区逐步加入变形区而减小。 ④ “死角”： 处于凹模角部的金属始终不参与变形[图6.15（c）中D处]，即为“死角”。 反挤压金属变形也是很不均匀的。 在横向（直径方向），内表面变形程度大于外表面； 在轴向，中部变形最大，口部和底部较小。 反挤压凸模的几何参数和凸、凹模间隙的均匀性对反挤压变形影响甚大 6.2.3 复合挤压的金属变形 1．冷挤压变形程度的表示方法 冷挤压变形程度可用以下几种形式表示。 2．极限变形程度 冷挤压时，一次挤压加工可能达到的最大变形程度称为极限变形程度。 冷挤压极限变形程度实际上是受模具强度和模具寿命的限制。实际上是指在模具强度允许条件下保持模具有一定寿命的一次挤压变形程度。 影响极限变形程度的因素很多，主要有两个方面： 一是模具本身的许用单位压力（承载能力），目前，模具钢的单位压力一般不宜超过2500～3000MPa 另一方面是挤压金属产生塑性变形所需的单位挤压力 所以可以通过设计和制造耐压强度高的模具结构及正确选用模具材料与热处理方法，以提高模具本身的承载能力 还可以通过正确设计挤压工艺，以减少所需要的单位挤压力，使之在相同的模具承载能力下提高挤压变形程度。 表6.l为部分有色金属的极限变形程度。 图6.17、图6.18、图6.19分别为碳钢正挤压实心件、正挤压空心件、反挤压空心件时的极限变形程度。 图中斜线以下是许用变形区，它可以保证模具