技术经济指标
为了确保冷挤压工艺方案在技术经济上的合理性和可行性,通常采用下述几个指标来衡量:
1)挤压件的尺寸 越大,所需设备吨位随之增大,采用冷挤压加工的困难性增加。
2)挤压件的形状 越复杂、变形程度越大,所需的冷挤压工序数目就越多。,
3)挤压件可达精度和表面粗糙度 它有一定限度。增加修整工序可提高挤压件精度。
4)挤压件的材料 材料影响挤压难度、许用变形程度。
5)挤压件费用 一般包含材料费、备料费、工具及模具制造费、冷挤压加工费及后续工序加工费等。这是一项综合指标,往往是决定工艺方案是否合理、可行的关键因素。
6)挤压件的批量 批量大时可以使总的成本降低。
对于上述几个指标进行全面分析、平衡之后,就可以选择一个佳的工艺方案。佳的工艺方案的具体标志是:采用尽可能少的挤压工序和中间退火次数,以低的材料消耗、高的模具寿命和生产效率,冷挤出符合技术要求的挤压件。冷挤压加工全过程应包含下料工序、预成形工序、辅助工序、冷挤压工序以及后续加工工序等。其中冷挤压工序的设计是制定冷挤压工艺方案的核心工作。
挤压是迫使金屑块料产生塑性流动,通过凸模与凹模间的间隙或凹模出口,制造空心或断面比毛坯断面要小的零件的一种工艺方法。如果毛坯不经加热就进行挤压,便称为冷挤压。冷挤压是无切屑、少切屑零件加工工艺之一,所以是金屑塑性加工中一种先进的工艺方法。如果将毛坯加热到再结晶温度以下的温度进行挤压,便称为温挤压。温挤压仍具有少无切屑的优点。
历程
冷挤压技术发展的初期是非常缓慢的,长期以来只对几种软金属(铅和锡)进行挤压。直到19纪末20世纪初,才开始挤压较硬的有色金属(锌、铝、紫铜、黄铜等)至于钢的挤压,由于冷挤压时需要很大的压力,在当时不能解决挤压钢用的模具材料、合适的润滑剂与大吨位的压力机等问题,长时间一直认为挤压钢是十分困难甚至是不可能的。
1906年,英国人科斯利特(T.W.coslett)发现用磷酸盐处理钢件制品是一种较理想的防锈方法,但工序繁多,而经济效益又差,故未被广泛采用。不过,这种防锈法的出现却较大地激发了人们去研究更简单而有效的新方法的积极性。到后来,用自动连续装置对钢毛坯进行磷酸锌防锈处理只需要两分钟。经磷酸锌处理过的毛坯表面附有脂肪润滑剂或钠皂薄膜,且这层薄膜不易脱落,挤压这种毛坯时,压力较小。这个发现使人们找到了一种理想的钢毛坯表面处理法一磷化皂化法。
磷化皂化处理钢毛坯表面方法的出现使钢的挤压成为可能。1934年,德国人采用磷化皂化法成功地冷挤出钢管。二次世界大战期间,德国人需要大量弹壳,当时黄铜又供应不足,于是德国人秘密试验用冷挤压生产钢弹壳、后来,采用合金工具钢作模具材料,用冷挤压成功地挤出大批量钢弹壳类零件。
*二次世界大战以后,美国人窃取了德国人关于钢的冷挤压的全部资料,开始在美国用冷挤压秘密生产,开办了很多生产钢弹壳和弹体的**厂。钢的冷挤压于1947年才正式用于民用工业。美国于1949年发表了各种钢材冷挤压后机械性能的实验数据。德国于1950年、1953年先后公布了钢的冷挤压的基本技术数据及冷挤压力和挤压功的实验结果。
1957年,日本引进了**冷挤压机,开始在精密仪器和仪表中采用冷挤压技术。日本见这种新技术经济效益显著,很快把这种技术用于制造汽车和电气制件。现已成为遍及各个工业部门的重要加工手段。
所谓型腔的冷挤压成型,是指在室温条件下, 利用金属有一定塑性变形的性能,用淬硬的挤压头,在油压机的高压下缓慢地挤入具有一定塑性的坯料中,从而获得与挤压头形状相同,凸凹相反的型腔, 它是一种没有切屑的加工方法。
型腔冷挤压成型特点
1) 制作一个型腔只要几分钟即可完成,生产效率高,而采用机械加工的方式,则需十数倍乃至几十倍的时间,且材料利用率高。
2) 挤压头可多次使用,所得型腔精度高,表面粗糙度小,对于形状复杂的型腔,如浮雕花纹等,利用冷挤压照样可以成型,并更能体现其优越性。
3) 经过冷挤压而成型的型腔,由于受到挤压头的强大压力,其组织更加致密,金属纤维分布合理,因此这种型腔强度高,经久耐用。