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2021.02.20<

關于緊固件冷鐓成形工藝,這是我見過最全的!

緊固件成形工藝中,冷鐓(擠)技術是一種主要加工工藝。冷鐓(擠)屬于金屬壓力加工范疇。在生產中,在常溫狀態下,對金屬施加外力,使金屬在預定的模具內成形,這種方法通常叫冷鐓。
今天我們來全面了解一下緊固件冷鐓成形工藝。任何緊固件的成形,不單是冷鐓一種變形方式能實現的,它在冷鐓過程中,除了鐓粗變形外,還伴隨有正、反擠壓、復合擠壓、沖切、輾壓等多種變形方式。因此,生產中對冷鐓的叫法,只是一種習慣性叫法,更確切地說,應該叫做冷鐓(擠)。
冷鐓(擠)的優點很多,適用于緊固件的大批量生產。主要優點概括為以下幾個方面:
a.鋼材利用率高。
冷鐓(擠)是一種少、無切削加工方法,如加工桿類的六角頭螺栓、圓柱頭內六角螺釘,采用切削加工方法,鋼材利用率僅在25%~35%,而用冷鐓(擠)方法,它的利用率可高達85%~95%,僅是料頭、料尾及切六角頭邊的一些工藝消耗。
b.生產率高。
與通用的切削加工相比,冷鐓(擠)成型效率要高出幾十倍以上。
c.機械性能好。
冷鐓(擠)方法加工的零件,由于金屬纖維未被切斷,因此強度要比切削加工的優越得多。
d.適于自動化生產。
適宜冷鐓(擠)方法生產的緊固件(也含一部分異形件),基本屬于對稱性零件,適合采用高速自動冷鐓機生產,也是大批量生產的主要方法。
總之,冷鐓(擠)方法加工緊固件、異形件是一種綜合經濟效益相當高的加工方法,是緊固件行業中普遍采用的加工方法,也是一種在國內、外廣為利用、很有發展的先進加工方法。
因此,如何充分利用、提高金屬的塑性、掌握金屬塑性變形的機理、研制出科學合理的緊固件冷鐓(擠)加工工藝,是研究的目的和宗旨所在。


一、金屬變形的基本概念
變 形
變形是指金屬受力(外力、內力)時,在保持自己完整性的條件下,組成本身的細小微粒的相對位移的總和。
1 變形的種類
a.彈性變形。金屬受外力作用發生了變形,當外力去掉后,恢復原來形狀和尺寸的能力,這種變形稱為彈性變形。彈性的好壞是通過彈性極限、比例極限來衡量的。b.塑性變形金屬在外力作用下,產生永久變形(指去掉外力后不能恢復原狀的變形),但金屬本身的完整性又不會被破壞的變形,稱為塑性變形。塑性的好壞通過伸長率、斷面收縮率、屈服極限來表示。
2 塑性的評定方法
塑性的好壞通過伸長率、斷面收縮率、屈服極限來表示。為了評定金屬塑性的好壞,常用一種數值上的指標,稱為塑性指標。塑性指標是以鋼材試樣開始破壞瞬間的塑性變形量來表示,生產實際中,通常用以下幾種方法:
(1)拉伸試驗。拉伸試驗用伸長率δ和斷面收縮率ψ來表示。表示鋼材試樣在單向拉伸時的塑性變形能力,是金屬材料標準中常用的塑性指標。δ和ψ的數值由以下公式確定:

式中:L0、Lk——拉伸試樣原始標距、破壞后標距的長度。F0、Fk——拉伸試樣原始、破斷處的截面積。
(2)鐓粗試驗又稱壓扁試驗。它是將試樣制成高度Ho為試樣原始直徑Do的1.5倍的圓柱形,然后在壓力機上進行壓扁,直到試樣表面出現第1條肉眼可觀察到的裂紋為止,這時的壓縮程度εc為塑性指標。其數值按下式可計算出:

3 影響金屬塑性及變形抗力主要因素
金屬的塑性及變形抗力的概念:金屬的塑性可理解為在外力作用下,金屬能穩定地改變自己的形狀而質點間的聯系又不被破壞的能力;并將金屬在變形時反作用于施加外力的工模具的力稱為變形抗力。影響金屬塑性及變形抗力的主要因素包括以下幾個方面:
a.金屬組織及化學成分對塑性及變形抗力的影響金屬組織決定于組成金屬的化學成分,其主要元素的晶格類別,雜質的性質、數量及分布情況。組成元素越少,塑性越好。例如純鐵具有很高的塑性。碳在鐵中呈固熔體也具有很好的塑性,而呈化合物,則塑性就降低。如化合物Fe3C實際上是很脆的。一般在鋼中其他元素成分的增加也會降低鋼的塑性。鋼中隨含碳量的增加,則鋼的抗力指標(бb、бp、бs等)均增高,而塑性指標(ε、ψ等)均降低。在冷變形時,鋼中含碳量每增加0.1%,其強度極限бs大約增加6~8kg/mm2。硫在鋼中以硫化鐵、硫化錳存在。硫化鐵具有脆性,硫化錳在壓力加工過程中變成絲狀得到拉長,因而使在與纖維垂直的橫向上的機械指數降低。所以硫在鋼中是有害的雜質,含量愈少愈好。磷在鋼中使變形抗力提高,塑性降低。含磷高于0.1%~0.2%的鋼具有冷脆性。一般鋼的含磷量控制在百分之零點零幾。其他如低熔點雜質在金屬基體的分布狀態對塑性有很大影響??傊?,鋼中的化學成分愈復雜,含量愈多,則對鋼的抗力及塑性的影響也就愈大。這正說明某些高合金鋼難于進行冷鐓(壓)加工的原因。

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