.3擠壓坯料的制備.ppt

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1、擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)王春華2012.2第三章擠壓坯料的制備本章內(nèi)容：擠壓常用材料擠壓坯料的制備方法一、模具在擠壓過程中承受的應(yīng)力1.承受大的擠壓力：金屬在冷擠壓時(shí)的變形抗力很大。如低碳鋼反擠壓的單位擠壓力可達(dá)2000～3000(兆帕)，當(dāng)潤滑和表面處理不當(dāng)時(shí)，甚至高達(dá)3000～3500(兆帕)，這個(gè)數(shù)值已超過了一般模具鋼的彈性極限，有可能使模具在擠壓過程中產(chǎn)生微量的塑性變形，而使擠壓件尺寸精度較差，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生模具的破損。2、因偏心負(fù)荷而引起的彎曲應(yīng)力：因毛坯兩端不平，毛坯與凹模間隙大，模具加工及裝配的同軸度偏差過大等原因，都會(huì)引起凸模承受較大的偏心彎曲應(yīng)力，而導(dǎo)致模具早期折

2、斷。3、連續(xù)作用的沖擊力：機(jī)械式的冷擠壓機(jī)，實(shí)際上是以連續(xù)的沖擊式施加負(fù)荷于模具上。近年來，雖然廣泛采用了液壓緩沖裝置，但仍不可能完全消除這種沖擊負(fù)荷。對(duì)于高硬度(HRC≥60)的模具，當(dāng)存在某些表面和內(nèi)部缺陷時(shí)，會(huì)引起應(yīng)力集中而過早脆裂。4、模具表面磨損：模腔內(nèi)的金屬在強(qiáng)大外力作用下，產(chǎn)生塑性流動(dòng)時(shí)，會(huì)引起模具表面的磨損。當(dāng)模具表面存在貧碳、軟點(diǎn)(硬度偏低)、組織不均勻等缺陷時(shí)，會(huì)加速模具的磨損產(chǎn)生模具表面早期破壞。5、模具溫度升高而加速模具的磨損：由于金屬的變形與摩擦原因而產(chǎn)生的熱量，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，會(huì)使模具的溫度逐步上升：可能達(dá)到200℃甚至更高，對(duì)于一些模具材料，

3、會(huì)產(chǎn)生回火作用，而降低模具的性能。二、冷擠壓工藝對(duì)模具材料的要求1.具有高的強(qiáng)韌性：模具在擠壓過程中要同時(shí)承受極大地?cái)D壓力、彎曲應(yīng)力、沖擊等復(fù)雜的負(fù)荷。故要求所選用的材料，經(jīng)過熱處理后，應(yīng)具有高的強(qiáng)韌性。因此，模具材料應(yīng)有良好的淬透性(保證模具能淬透)及均勻的組織。大塊的碳化物及嚴(yán)重的偏折，纖維方向性和非金屬夾雜等內(nèi)部缺陷，都會(huì)使模具的強(qiáng)韌性降低，或在受負(fù)荷時(shí)引起應(yīng)力集中，造成模具早期破壞。2.足夠的熱穩(wěn)定性：當(dāng)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，模具的溫升有時(shí)達(dá)到或超過200℃，這對(duì)用160～180℃作回火溫度的模具材料，會(huì)使強(qiáng)度、硬度下降，故用于溫升較高的模具材料，應(yīng)具備良好的抗回火穩(wěn)定性。3

4、.良好的耐磨性鋼的硬度與耐磨性在一定條件下是成正比的。故要求模具材料不但要有足夠的淬透性，還要有高的淬硬性。但除了硬度外，決定鋼的耐磨性的還有熱處理后基體組織的粗細(xì)成分、析出碳化物相多少、大小、類型、分散度等。如高速鋼與低合金工具鋼，雖然熱處理后具有同樣的硬度值，實(shí)際使用時(shí)，前者耐磨性要高得多，而含有80%以上WC的硬質(zhì)合金，其耐磨性比鋼材高數(shù)十倍。所以，在大批量的擠壓生產(chǎn)時(shí)，為得到模具長的使用壽命，仍然多用價(jià)格高、工藝性復(fù)雜的高速鋼、硬質(zhì)合金為模具材料。4.良好的工藝性：冷擠壓模具的制造周期長，工藝復(fù)雜，精度要求高。一般均須經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理、磨削或其它精加工等。

5、故只有工藝性比較良好的材料，才能滿足生產(chǎn)上的需要。三、冷擠壓常用材料四、選用模具材料的原則1.擠壓純鋁、純銅等有色金屬零件時(shí)，應(yīng)選用較差的模具材料。擠壓黃銅、硬鋁時(shí)，尤其是反擠壓黑色金屬的零件時(shí)，應(yīng)選用高鉻合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等優(yōu)質(zhì)模具材料。2.用于大批量生產(chǎn)的模具應(yīng)選較好的模具材料；而對(duì)于試制或小批量生產(chǎn)的模具，則可選用壽命短、加工方便，費(fèi)用低的模具材料。3.大批量生產(chǎn)形狀簡單圓形零件，一般應(yīng)選用硬度高、耐磨性好的模具材料。而對(duì)于形狀復(fù)雜的零件由于過渡部分應(yīng)力集中較大，且在模具熱處理時(shí)，該部分會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，又由于外表部分的摩擦面積顯著，單位擠壓力加大，因此一

6、般不宜采用高碳合金工具鋼作模具材料，宜用中碳合金工具鋼作模具材料，以保證良好的強(qiáng)韌性。4.冷擠壓凹模在擠壓過程中受到很大的切向拉應(yīng)力。因此，要求模具材料具有較好的抗拉強(qiáng)度。冷擠壓凸模在擠壓時(shí)受到強(qiáng)烈的反復(fù)壓縮作用。因此要求模具材料具有足夠的抗壓強(qiáng)度和耐熱疲勞性。5.較小零件的模具成本較低，一般可選用較好的模具材料；尺寸較大的零件所用的模具也較大，大模具造價(jià)較高，一般應(yīng)選價(jià)廉的模具材料。6.反擠壓時(shí)，凸模是成形的關(guān)鍵零件，極易磨損。因此，反擠壓凸模或正擠壓凹模應(yīng)選擇耐磨性高的模具材料。四、冷擠壓常用原材料的形態(tài)1、線材：線材主要用于鐓擠螺栓之類的標(biāo)準(zhǔn)件或火花塞殼體等大批量的小

7、型擠壓件。一般線材的直徑為3-25mm，個(gè)別情況可達(dá)35mm。線材料表面進(jìn)行特殊的表面及潤滑處理，用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)成形，材料利用率高，生產(chǎn)效率極高。2、棒材冷擠壓坯料采用棒料較多，一般用于單工序的擠壓設(shè)備。與線材相比其生產(chǎn)效率較低，但其全部表面可以進(jìn)行表面及潤滑處理3、管料管料為無縫鋼管或熱擠鋁管、銅管等，可以作為空心件的正擠壓或反擠壓坯料使用。某些形狀尺寸冷擠壓件，采用管料作為擠壓坯料比用實(shí)心棒料來得經(jīng)濟(jì)，同時(shí)擠壓力也有較大的下降。4、板料當(dāng)毛坯的長徑比較小時(shí)，或者在擠壓有色金屬零件外形為非圓形時(shí)，可以采用板