冷擠壓原材料與毛坯的準(zhǔn)備

冷擠壓原材料與毛坯的準(zhǔn)備

冷擠壓時(shí)，由于摩擦的影響，會(huì)導(dǎo)致擠壓件表層金屬在附加拉應(yīng)力的作用下開裂。所以，金屬材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，合硫、磷等夾雜物越少，冷作硬化敏感性愈弱，則對(duì)冷擠壓越有利，其擠壓工藝性越好。

目前可供冷擠壓的金屬材料有：鉛、錫、銀、純鋁（L1～L5）、鋁合金（LF21、LY11、LY12、LD10等）、紫銅與無氧銅（T1、T2、T3、TU1、TU2等）、黃銅（H62、H68、等）、錫磷青銅（QSn6.5一0.1等）、鎳（N1、N2等）、鋅及鋅鎘合金、純鐵、碳素鋼（Q195、Q215、Q235、Q255、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50號(hào)鋼等）、低合金鋼（15Cr、20Cr、20MnB、16Mn、30CrMnSiA、12CrNiTi、35CrMnSi等）和不銹鋼（1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti等）。此外，對(duì)于鈦和某些鈦合金、鉭、鋯以及可伐合金等也可進(jìn)行冷擠壓，甚至對(duì)軸承鋼GCr9、GCr15及高速鋼W6Mo5Cr4V2也可進(jìn)行一定變形量的冷擠壓加工。7.2.2

擠壓毛坯的冷形狀及尺寸的確定

（一）冷擠壓對(duì)毛坯的要求

(1)

冷擠壓毛坯的質(zhì)量

冷擠壓用毛坯表面應(yīng)保持光潔，不能有裂紋、折疊等缺陷。否則，經(jīng)擠壓后將使上述缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致擠壓件報(bào)廢。一般要求毛坯表面粗糙度在6.3μm以下。

(2)

冷擠壓毛坯的幾何形狀

毛坯的幾何形狀應(yīng)保持對(duì)稱、規(guī)則，兩端面保持平行。否則在單位壓力很大時(shí)，將會(huì)使凸模單面受力而折斷。毛坯的形狀在生產(chǎn)實(shí)際中，常采用圖7.2.1所示的四種。實(shí)心毛坯和空心環(huán)狀毛坯可用于正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓；圖中c、d兩種毛坯是經(jīng)反擠壓預(yù)成形制成的，主要用于空心件正擠壓，特殊情況下可用于徑向擠壓和反擠壓。圖7.2.1毛坯的基本形狀

2.

毛坯尺寸計(jì)算

毛坯尺寸是根據(jù)體積不變條件計(jì)算的。如果冷擠壓壓后還要進(jìn)行切削加工，則計(jì)算毛坯體積還應(yīng)加上修邊量，即：

（7.2.1）

式中:

——坯料體積(mm3)；

——擠壓件體積(mm3)；

——修正余量體積(mm3)（一般為冷擠壓件體積的3％～5％）。

毛坯體積確定后，其高度為：

(7.2.2)

式中——毛坯的橫斷面積(mm3)。

毛坯外徑一般取比凹模尺寸小0.1～0.2mm，以便毛坯放入凹模；同理，毛坯內(nèi)徑一般比零件內(nèi)孔（或芯棒）大0.1～0.2mm，但當(dāng)工件內(nèi)孔精度要求很高時(shí)，毛坯內(nèi)徑一般取比擠壓件孔徑小0.01～0.05mm。7.2.3冷擠壓毛坯的加工方法

毛坯的下料方法有很多種，應(yīng)該根據(jù)坯料形狀、精度要求，材料利用率及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素進(jìn)行選擇。板形坯料主要用沖壓分離（沖裁或精沖）方法，棒料主要用剪切、切割方法來下料。

1.

切削

在批量不大時(shí)常用車削、銑削、鋸切法加工擠壓毛坯。其優(yōu)點(diǎn)是得到到毛坯形狀規(guī)則、精度較高，但生產(chǎn)效率較低（除高速帶鋸鋸切外）。

2.

剪切

剪切下料是在專用的棒料剪切機(jī)或沖剪機(jī)上進(jìn)行的。也可以采用剪切模在普通壓力機(jī)上進(jìn)行。普通的棒料剪切法下料，是在沖床上進(jìn)行的，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，缺點(diǎn)是毛坯斷面有塌角和斷裂面，質(zhì)量不太好。

3.

沖裁

對(duì)于板形坯料，宜用沖裁方法加工。因它是用模具和沖床來加工，故這種方法生產(chǎn)效率高，毛坯平直，但原材料的利用率較低，因?yàn)闆_裁時(shí)有“搭邊”浪費(fèi)。普通沖裁落料有缺陷，要求落料后滾光毛刺和斷面的缺陷，否則會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。而用小間隙圓角凹模的沖裁可以得到精度較高的毛坯，常用于有色金屬擠壓毛坯的加工。7．2．4冷擠壓毛坯的軟化和表面處理

1.

毛坯的軟化

冷擠壓毛坯在擠壓之前及工序之間，大都需進(jìn)行軟化熱處理，其目的是減小毛坯的硬度和強(qiáng)度，提高塑性，得到良好的金相組織，以利于冷擠壓變形的進(jìn)行。毛坯軟化熱處理規(guī)范可從有關(guān)手冊(cè)中查到。

2.

坯料的潤滑與表面處理工藝

潤滑對(duì)冷擠壓是非常重要的。擠壓時(shí)摩擦不僅影響到金屬的變形及擠壓件的質(zhì)量，而且也直接影響到單位擠壓力的大小、模具的壽命。所以要采用良好且可靠的潤滑方法。

潤滑劑有液態(tài)的（如動(dòng)物油、植物油、礦物油等），也有固態(tài)的（如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鉬、石墨等），它們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。有色金屬常用這些潤滑劑。

對(duì)于鋼的冷擠壓，其單位擠壓力很大（可高達(dá)2000MPa以上），使用一般的涂刷潤滑劑極易被擠掉，無法進(jìn)行生產(chǎn)。人們?cè)缇驼莆樟擞猩饘倮鋽D壓，但直至發(fā)現(xiàn)了鋼的表面處理方法（磷化處理及潤滑處理）后，才使鋼的冷擠壓用于實(shí)際生產(chǎn)。

因此毛坯的表面處理是冷擠壓工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。冷擠壓的毛坯進(jìn)行表面處理可獲得下列效果：降低毛坯與模具間的外摩擦阻力；避免毛坯表面與模具直接摩擦而引起的粘結(jié)現(xiàn)象；提高擠壓件的表面質(zhì)量，提高模具的壽命；減低擠壓時(shí)的變形力及變形功的消耗。表面處理主要包括：去除表面缺陷；清潔、去脂、洗滌；去除表面氧化層；在毛坯表面形成特殊的支承層；潤滑處理。前三項(xiàng)是為了改善毛坯表面質(zhì)量，并為后二項(xiàng)作好準(zhǔn)備。

不同材料需用不同的處理方法，使表面形成特殊的支承層。碳鋼和低合金鋼用磷化處理，磷化處理是將毛坯浸在磷酸鹽溶液中，使其表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜。磷酸鹽薄膜由細(xì)小片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對(duì)潤滑劑有吸附、貯存作用；磷化膜與鋼毛坯表面結(jié)合牢固，并有一定的塑性，能隨毛坯基體一起變形，而且它耐磨、耐熱。

常用的磷化處理配方如下：氧化鋅（ZnO）20～30g，磷酸（H3PO4）22～30g，硝酸（HNO3）30～40g，碳酸鈉（Na2CO3）4～6g，亞硝酸鈉（NaNO2）0.1～0.2g，水（H2O）1kg。混合配制后總酸度50～70點(diǎn)；游離酸度3～5點(diǎn)。處理溫度40～50oC；處理時(shí)間10～15分鐘。配制方法是先配制濃縮母液，再用10倍水稀釋。

碳鋼毛坯經(jīng)磷化處理后需再進(jìn)行潤滑處理，方法較多，皂化就是一種最常用的方法。皂化處理在硬脂酸鈉溶液中浸泡一段時(shí)間，使毛坯表面牢固地附上一皂化層作潤滑劑。此外，采用機(jī)油添加適量的二硫化鋁作潤滑劑，其潤滑效果也很好。

奧氏作不銹鋼（1