擠壓坯料的制備解析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1擠壓坯料的制備解析擠壓坯料的制備解析第一節(jié) 冷擠壓常用材料一、對(duì)冷擠壓材料的要求1、冷擠壓材料應(yīng)具有一定的塑性冷擠壓材料應(yīng)具有一定的塑性。 冷擠壓時(shí)金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，雖然此時(shí)金屬的塑性得到提高，但由于附加應(yīng)力的存在，在擠壓低塑性金屬時(shí)往往容易產(chǎn)生裂紋，造成產(chǎn)品報(bào)廢。2、冷擠壓材料的機(jī)械強(qiáng)度低冷擠壓材料的機(jī)械強(qiáng)度低，變形抗力小，所需的擠壓力也越小，同時(shí)模腔中的單位擠壓力也小，模具使用壽命較高。3、冷擠壓材料的感化敏感性低冷擠壓材料的感化敏感性低，體現(xiàn)在材料的真空應(yīng)力應(yīng)變曲線上。材料塑性變形部分的曲線斜率越小，冷擠壓力的升高就比較平衡，冷擠壓性能就越好。 第1頁(yè)/共39頁(yè)二、冷擠壓常

2、用材料 隨著冷擠壓技術(shù)的發(fā)展，新型模具材料的采用，冷擠壓材料從鉛、錫等軟金屬發(fā)展到目前的材料種類越來(lái)越多，許多低塑性高強(qiáng)度的材料也可以在一定變形程度內(nèi)進(jìn)行擠壓。第2頁(yè)/共39頁(yè)表3-1冷擠壓常用材料(續(xù)表)第3頁(yè)/共39頁(yè)三、冷擠壓常用材料的形態(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(rùn)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。螺栓火花塞殼體第4頁(yè)/共39頁(yè) 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，如果需要多道擠壓時(shí)，

3、有時(shí)要進(jìn)行中間退火。棒料的材料利用率也比較高，采用鋸切備料可達(dá)70%-90%，采用壓力機(jī)截切備料幾乎可達(dá)100%。坯料長(zhǎng)徑比一般大于1，如小于1時(shí)，用壓力機(jī)截料較為困難。當(dāng)坯料還需鐓粗制坯時(shí)，長(zhǎng)徑比過(guò)大會(huì)引起鐓粗失穩(wěn)，一般控制在2以下。鋼的棒料分熱軋圓棒與冷精拉圓棒。后者外徑尺寸較準(zhǔn)確。第5頁(yè)/共39頁(yè) 3、管料管料為無(wú)縫鋼管或熱擠鋁管、銅管等，可以作為空心件的正擠壓或反抗壓坯料使用。某些形狀尺寸冷擠壓件，采用管料作為冷擠壓坯料比用實(shí)心棒料更加經(jīng)濟(jì)，同時(shí)擠壓力也有較大的降低。4、板料當(dāng)坯料的長(zhǎng)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)，可以采用板料作為坯料，板料采用沖床落料。第6頁(yè)/共3

4、9頁(yè)第二節(jié) 冷擠壓坯料的制備一、坯料的形狀和尺寸 冷擠壓坯料的形狀應(yīng)該根據(jù)零件相應(yīng)橫斷面的形狀來(lái)確定。 (1)一般旋轉(zhuǎn)體及軸對(duì)稱多角類零件可以選用圓柱形坯料； (2)矩形橫截面零件可采用矩形坯料。 (3)有時(shí)在擠壓塑性較好的有色金屬板料時(shí)，為了提高材料利用率，可以采用六方或其它凹模內(nèi)腔形狀不一致的多邊形坯料。 第7頁(yè)/共39頁(yè)正擠壓一般采用圖3-1所示的四種坯料形狀。其中圖a、圖b直接用原材料制成；圖c、圖d由原材料反擠制成。圖a用于正擠實(shí)心件，其余三種用于正擠壓空心件。反擠壓一般采用圖3-2所示兩種坯料形式，均由原材料直接制成。圖3-2反擠壓坯料形狀a)實(shí)心坯料b)空心坯料第8頁(yè)/共39頁(yè)有

5、時(shí)在大批量擠壓零件時(shí)，為了降低制坯成本，往往采用棒料經(jīng)截切備料后，再用整形平板模在壓力機(jī)上進(jìn)行鐓粗成鼓形坯料，見(jiàn)圖3-3，作為正擠壓實(shí)心件和反擠壓實(shí)心件坯料使用。第9頁(yè)/共39頁(yè)由于金屬流動(dòng)的不均勻性，正擠壓件桿部的端面、反擠壓件杯壁的端面不可能是平面，一般均需放一定的機(jī)加工余量予以切除，因此計(jì)算坯料體積時(shí)還應(yīng)加上修邊余量，即V0=Vp+Vx式中，V0是坯料體積(mm3)；Vp是擠壓件體積(mm3)；Vx是修邊余量體積(mm3)，一般為擠壓件體積的3%-5%。旋轉(zhuǎn)體的修邊余量h可查表3-2。第10頁(yè)/共39頁(yè)擠壓件體積的確定 一般將冷擠壓件形狀分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體，分別計(jì)算出這些幾何體的體

6、積，然后相加其和，即為擠壓件的體積。 實(shí)心坯料外徑尺寸的確定坯料的尺寸由凹模型腔尺寸來(lái)確定。冷擠壓時(shí)，為了能使坯料順利地放入凹模型腔內(nèi)，坯料的外徑尺寸應(yīng)滿足下式要求：d坯=d凹-(0.10.2)mm式中，d坯為坯料外徑(mm)；d凹為凹模型腔內(nèi)徑(mm)。第11頁(yè)/共39頁(yè)空心坯料內(nèi)徑尺寸的確定在擠壓空心零件時(shí)，空心零件坯料的內(nèi)徑尺寸由凸模芯棒直徑來(lái)決定。當(dāng)零件內(nèi)徑尺寸精度要求不高時(shí)：d坯=d芯+(0.10.2)mm當(dāng)零件內(nèi)徑尺寸精度要求高時(shí)：d坯=d芯+(0.010.05)mm式中，d坯為坯料內(nèi)徑(mm)；d芯為凸模芯棒直徑(mm)。坯料徑向尺寸確定后，就可以計(jì)算出橫斷面積。坯料高度H0可由

7、下式確定：H0=V0/A0式中，V0為坯料體積(mm3)，A0為坯料橫斷面積(mm2)。第12頁(yè)/共39頁(yè)例1計(jì)算毛坯尺寸第13頁(yè)/共39頁(yè)例1計(jì)算毛坯尺寸第14頁(yè)/共39頁(yè)例2計(jì)算毛坯尺寸第15頁(yè)/共39頁(yè)第16頁(yè)/共39頁(yè)第17頁(yè)/共39頁(yè)二、坯料制備方法 坯料制備方法有截切下料、沖裁下料、切削下料、鋸切下料等多種方法。1 1、棒料或管料的截切下料、棒料或管料的截切下料 在機(jī)械壓力機(jī)上用專用的截切模對(duì)棒料或管料進(jìn)行截切下料是應(yīng)用得最為廣泛的方法。截切模有全封閉式全封閉式和半封閉式半封閉式兩種。第18頁(yè)/共39頁(yè)2 2、板料沖裁下料、板料沖裁下料 板料沖裁下料一般用于坯料長(zhǎng)徑比小的圓柱體坯料

8、坯料長(zhǎng)徑比小的圓柱體坯料，或者非圓形有色金屬扁平狀坯料。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，坯料尺寸精度高，端面平整。缺點(diǎn)是材料利用率，一般只有60%左右。 對(duì)于黑色金屬冷擠壓件，用一般的正常間隙對(duì)坯料進(jìn)行沖裁。對(duì)于有色金屬的冷擠壓件，特別是純鋁或純銅的薄壁零件的冷擠壓件，如果坯料的斷面不光潔，擠壓時(shí)會(huì)在擠壓件表面上出現(xiàn)裂紋，因此一般用光潔沖裁法進(jìn)行下料。第19頁(yè)/共39頁(yè)3 3、棒料鋸切下料、棒料鋸切下料 鋸切能切斷橫斷面積較大的坯料橫斷面積較大的坯料，斷面平整，尺寸精度較高，但鋸切口處材料損耗較大。 鋸切如采用往復(fù)鋸或圓盤(pán)鋸下料，生產(chǎn)效率較低；如采用高速帶鋸下料，生產(chǎn)效率高，且坯料形狀規(guī)則，是一

9、種先進(jìn)的鋸切下料方法。目前，大直徑的棒料均采用高速帶鋸下料。4、車床切削下料、車床切削下料 如坯料端面有特殊形狀要求坯料端面有特殊形狀要求或細(xì)而長(zhǎng)的坯料細(xì)而長(zhǎng)的坯料，可以采用車床下料。這種下料方法坯料尺寸精度較高，形狀規(guī)則，但生產(chǎn)效率較低，而且材料利用率也不高。第20頁(yè)/共39頁(yè)第三節(jié) 坯料的軟化處理、表面處理及潤(rùn)滑一、坯料的軟化處理 為了改善冷擠壓坯料的擠壓性能和提高模具的使用壽命，大部分材料在擠壓前和多道擠壓工序之間必須進(jìn)行軟化處理軟化處理，以降低材料的硬度，提高材料的塑性，得到良好的顯微組織，消除內(nèi)應(yīng)力。 對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)，材料顯微組織中的珠光體形態(tài)對(duì)擠壓性能影響較大。從擠壓性能來(lái)說(shuō)，球化退火

10、組織最佳。球化退火組織不僅硬度、強(qiáng)度低，而且塑性較高。除了考慮改善其擠壓性能外，也要改善擠壓后的機(jī)加工性、熱處理質(zhì)量及力學(xué)性能，故均應(yīng)采用球化退火。 第21頁(yè)/共39頁(yè) 表3-4 常用冷擠壓金屬材料的軟化處理規(guī)范第22頁(yè)/共39頁(yè)第23頁(yè)/共39頁(yè)第24頁(yè)/共39頁(yè)二、坯料的表面處理 冷擠壓時(shí)，金屬材料產(chǎn)生劇烈的塑性變形，單位擠壓力很大。如果沒(méi)有良好的潤(rùn)滑，坯料的微粒就會(huì)與模具型腔焊合而導(dǎo)致工件表面嚴(yán)重刮傷，使擠壓力急劇增加，模具使用壽命大大下降，甚至碎裂。 此外，潤(rùn)滑還能改善擠壓時(shí)的不均勻流動(dòng)，避免因?yàn)榻饘俨牧吓c模壁之間產(chǎn)生劇烈的摩擦而形成較大的附加拉應(yīng)力。 在很高的單位壓力下，一般所涂刷的

11、潤(rùn)滑劑會(huì)被完全擠掉，起不到潤(rùn)滑作用。因此，在冷擠壓之前必須將坯料進(jìn)行表面處表面處理理，以取得表面支承層，以便在后道的潤(rùn)滑處理時(shí)起到儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑的作用。第25頁(yè)/共39頁(yè)(一) 碳鋼和合金鋼坯料的表面處理 碳鋼和合金鋼坯料冷擠壓前的表面處理為磷化處理磷化處理。 磷化處理又叫磷酸鹽處理磷酸鹽處理，也就是把鋼坯料放在磷酸鹽中進(jìn)行處理。處理時(shí)金屬表面發(fā)生溶解和腐蝕。由于化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，在金屬表面上形成一層很薄的磷酸鹽覆蓋層。根據(jù)磷化處理配方的不同，該薄層分別呈暗灰色暗灰色、淺灰色淺灰色和褐色褐色。 磷酸鹽薄膜的硬度略高于銅與黃銅，而低于鋼，其導(dǎo)熱性很差，是不良導(dǎo)體。 經(jīng)磷化處理后，可減少坯料與模具間的接

12、觸摩擦，降低單位擠壓力，提高冷擠壓件的表面質(zhì)量和模具使用壽命。第26頁(yè)/共39頁(yè)1 1、磷化處理具有以下特點(diǎn)、磷化處理具有以下特點(diǎn) (1) 磷酸鹽薄膜由細(xì)小片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，單個(gè)結(jié)晶之間存在著孔隙或小孔，比起較光滑的鋼表面能吸收與儲(chǔ)存更多的潤(rùn)滑劑，成為儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑的“倉(cāng)庫(kù)”。(2)磷酸鹽薄膜與鋼表面結(jié)合牢固，且有一定的塑性，可以與基體金屬一起伸長(zhǎng)變形。(3)在鋼冷擠壓時(shí)溫度可高達(dá)300，而磷酸鹽薄膜仍然具有與高粘度潤(rùn)滑劑相類似的性質(zhì)。(4)磷酸鹽薄膜使變形金屬與模具型腔隔離開(kāi)來(lái)，避免了它們之間的直接接觸。(5)經(jīng)磷酸鹽處理的坯料浸入潤(rùn)滑劑時(shí)，其覆蓋層還進(jìn)一步與潤(rùn)滑劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。第27頁(yè)/共39

13、頁(yè)2 2、磷化處理的具體工藝、磷化處理的具體工藝 為了使磷酸鹽溶液與坯料表面直接接觸，在磷化處理前要進(jìn)行酸洗去銹及化學(xué)去油，在磷化處理后還要進(jìn)行中和處理。(1)化學(xué)去油。(NaOH60-100g/L，Na2CO360-80g/L，Na3PO425-80g/L，水玻璃Na2SiO310-15g/L，處理溫度85，處理時(shí)間15-25min)(2)流動(dòng)冷水洗。(3)酸洗。(H2SO4120-180g/L，NaCl8-10g/L，處理溫度65-75，處理時(shí)間5-10min)(4)流動(dòng)冷水洗。(5)熱水洗。為磷化處理預(yù)熱。(6)磷化處理。(7)流動(dòng)冷水洗。(8)中和處理。第28頁(yè)/共39頁(yè)3 3、磷化處

14、理的配方、磷化處理的配方 比較常用的一種配方：ZnO9g/L，H3PO423mg/L，水1L。溫度為85-95，處理時(shí)間30-40min。第29頁(yè)/共39頁(yè)(二) 奧氏體不銹鋼坯料的表面處理 奧氏體不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)因與磷酸鹽基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以不能用磷化處理，故用草酸鹽處理草酸鹽處理代替。其配方如下：草酸(H2C2O4)50g，鉬酸銨(NH4)2MoO4)30g，氯化鈉(NaCl)25g，氟化氫鈉(NaHF2)10g，亞硫酸鈉(Na2SO3)3g，水(H2O)1L。處理溫度為90，處理時(shí)間15-20min。處理后坯料用熱水洗滌。草酸鹽處理后的坯料表面呈綠黑色。為不使不銹鋼坯

15、料能與草酸鹽溶液直接接觸，坯料在草酸處理前應(yīng)進(jìn)行酸洗，配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為：鹽酸(HCl)40%，硝酸(HNO3)40%，水(H2O)20%。酸洗時(shí)間約5min，然后用熱水洗，洗凈后進(jìn)行草酸鹽處理。第30頁(yè)/共39頁(yè)(三) 有色金屬坯料的表面處理 硬鋁坯料2A11(LY11)、2A12(LY12)塑性差，在擠壓過(guò)程中，為了避免產(chǎn)生裂紋，應(yīng)使硬鋁坯料表面形成一層氧化膜或磷化膜。這是一層多孔、致密的結(jié)晶膜，呈灰黑色，可用氧化處理氧化處理、磷化處理磷化處理或氟硅化處理來(lái)獲得。由于這層薄膜中可以充填大量的潤(rùn)滑劑，所以在冷擠壓時(shí)能取得較好的潤(rùn)滑效果。第31頁(yè)/共39頁(yè)1 1、氧化處理、氧化處理 其工藝流程

16、如下： (1)汽油清洗，以去除油污。(2)熱水清洗(60-100)。(3)流動(dòng)冷水清洗。(4)酸洗。(工業(yè)硝酸400-800g/L，2min)(5)冷水清洗2次。(6)氧化處理(工業(yè)氫氧化鈉NaOH40-60g/L，溫度50-70，時(shí)間1-4min。以表面呈均勻細(xì)致的多孔灰黑色結(jié)晶膜為宜)。(7)流動(dòng)熱水洗。2 2、磷化處理、磷化處理配方為：磷酸二氧鋅(Zn(H2PO4)2)28g，磷酸(75%)，鉻酸(H2CrO4)10g，十二烷基硫酸鈉(濕潤(rùn)劑)0.5g，水1L。處理溫度為55-60，處理時(shí)間2-3min。第32頁(yè)/共39頁(yè)純銅、黃銅在擠壓中為了獲得較高的表面質(zhì)量，往往進(jìn)行鈍化表面處理，以

17、便在坯料表面形成一層鈍化膜作為潤(rùn)滑劑的支承層。鈍化處理鈍化處理工藝流程如下： (1)汽油清洗，以去除油污。(2)熱水清洗(60-100)。(3)冷水清洗(2次)。(4)鈍化(5)冷水清洗。(6)干燥鈍化液配方為：鉻酐200-250g/L，硫酸8-16g/L，硝酸30-50g/L。處理溫度20，時(shí)間5-10s。第33頁(yè)/共39頁(yè)三、坯料的潤(rùn)滑處理(一) 黑色金屬坯料的潤(rùn)滑處理 碳鋼和合金鋼的坯料在磷化表面處理后還需要進(jìn)行潤(rùn)滑處潤(rùn)滑處理理。皂化皂化是一種常用的方法，皂化處理的配方有以下兩種： 配方一：硬脂酸鈉(C17H35COONa)5-9g/L，水1L，處理溫度60-70，處理時(shí)間10min。配方二：工業(yè)皂片(脂肪含量84%)200-220g/L，水1L，處