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冷挤压技术与冷锻工艺

分享到:QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信 发表时间:2019-08-06 来源:中国锻压品牌
冷锻是以常温状态下,经过产品塑形使其达到特定的规格要求,从而应用于产品或特定产品组件,此过程叫冷锻工艺,据不完全统计从国外的锻造发展史有近5000年左右,中国从钢铁的冶炼到打造也有近数千年,当代越来越多样化的冷挤压技术应用而生。
前面章节我们有介绍过《冷锻和冷挤压的区别》,它们首先是名称的不同,在者是工工艺上的不同,其中因为工艺和使用材料等的不同,应用领域也是有所区别的;
当前汽车工业的飞速发展,为冷锻技术的发展提供了原动力,据不完全统计,每辆轿车中的冷、温精密锻件重量达45~50 kg,后轴驱动汽车上的半轴、万向节中的十字轴、直齿圆锥齿轮、花键、轮毂螺母、汽车交流发电机爪极、前驱动轿车等速万向节零件、同步器齿环等都是典型的汽车冷锻件。图1-1是日本的工藤英明教授归纳的1960-1995年间日本轿车每隔5年新投产的精密锻造零件。1965年时每车精锻件只有6kg左右,到1995年已增加至45 kg。从20世纪60年代开始,主要生产小型轴对称产品(如轮毂螺栓等),较大的锻件(如汽泵转子)则从20世纪70年代开始生产。20世纪80年代,CVJ零件是重要产品,从1990年开始,精密齿轮成为主要的目标产品。
冷锻产品
现代冷锻技术是从18世纪末开始的,但直至20世纪30年代德国人发明了在工件表面形成磷酸盐薄膜的表面润滑方法后,冷锻技术才逐步走向实用。1967年,国际冷锻组织(International Cold Forging Group,ICFG)成立并于1968年在英国伦敦召开第一次全体会议。ICFG每年举行一次全体会议,出版了大量行业技术文件或标准,对冷锻技术的国际学术交流和生产起到了重要的促进作用。目前,ICFG主要在以下领域开展工作:
(1)模具寿命与模具质量(Tool life and tool quality):主要研究与模具寿命和模具质量相关的模具材料、表面处理、摩擦、疲劳等。
(2)成形过程数值模拟(Process simulation):主要研究数值模拟软件的应用、输入数据的可靠性、商用软件的进展、现有模型的局限性等。
(3)冷锻件性能(Properties of cold forged products):主要研究冷锻件的残余应力、加工硬化、尺寸精度、变形、金相组织、机加工性能、轻量化设计等。
(4)增量体积成形(lncremental bulk forming):主要研究与增量体积成形相关的数值建模、材料测试、物理模拟、模具磨损、创新应用等。
我国的冷锻技术起步于20世纪50年代末,并于1962年在上海交通大学成功开发了第一个黑色金属冷挤压零件(梭心套)。1965-1975年是我国冷锻技术工业应用的第一个高潮,主要用于自行车、缝纫机、卡车、电子工业,开始引进国外的专用机械冷锻压力机,并研制了1600~3000 kN机械冷锻压力机、6300 kN液压挤压机、2500 kN双向自动挤压机等。同时,在理论创新方面,提出了黑色金属冷挤压许用变形程度理论,为我国冷锻工艺的发展奠定了基础。图1-2至图1-4所示为20世纪60年代至20世纪70年代,国内完成的部分黑色金属(材料包括:纯铁、碳素钢、低合金钢、不锈钢、高速钢、耐热钢)、紫铜及黄铜冷挤压件、铝及铝合金冷挤压件。
由于有些产品数量未达到经济批量,20世纪70年代后期我国冷锻技术未能持续发展而转入低谷。90年代以来,随着我国轿车、摩托车产量的快速增长,冷锻市场得以扩大,多工位成形、温(热)冷复合成形、闭塞锻造、背压锻造、分流锻造以及冷温锻造成形数值模拟等技术得到应用,但我国的冷锻技术与发达国家相比仍有很大的差距,加强冷锻技术的开发与推广应用是一项紧迫的任务。
高速锻造技术因其生产效率高,特别适合于零部件的大批量生产。高速冷锻机在国外精密锻造企业得到了广‘泛的应用,如瑞士哈特贝尔(HATEBUR)公司的Coldmatic系列冷镦锻机采用多工位卧式锻造,工位间以机械手夹钳自动送料、高速剪切下料系统保证毛坯的表面质量和精度、可单独调节的机械手可以把任意形状和长度的工件很好地夹持并在恰当的时间传送到下一工位等优点。在Coldmatic AKP 4-6S设备上可以实现精密下料并通过6个工位完成图1-14所示小齿轮件的成形:①精密下料;②无须对料段整形的前提下对小直径部分进行正挤压;③键槽部分的正挤压;④端部镦粗;⑤小齿部分的反向挤压成形(无须翻转零件);⑥在凹模侧将台肩直径减小;⑦对小齿部分进行最后的精整。该零件生产效率可达160件/分钟。

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