冷镦、冷挤压技术与装备——金属加工中的一种先进工艺技术

Lisa 0 2024-12-10

一、冷镦

冷镦工艺是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形,并借助于模具使金属体积作重新分布及转移,从而形成所需要的零件或毛坯的工艺方法。

多工位自动冷镦复合成形装备

图片来源:思进智能成形装备股份有限公司

主要用于制造螺栓、螺母、铁钉、铆钉和钢球等零件,锻坯材料可以是铜、铝、碳钢、合金钢、不锈钢和钛合金等。通过冷镦机设备将光盘元或棒料经过辊轮传动进料、依次送料、切料、压球、压角、冲孔、几道工序一机完成。

冷镦的优点

01、冷镦工艺是在常温条件下进行的。冷镦可使金属零件的机械性能得到改善。

02、冷镦工艺可以提高材料利用率。以冷镦螺栓为例,新工艺“凹穴”六角头螺栓,材料利用率可达99%以上。

03、冷镦工艺可大大提高生产率。如冷镦螺母与原切削工艺相比,生产率约提高25~30倍。

04、冷镦工艺采用了多工位冷镦机,实现了各道工序在一台机床上同时加工,从而减少了设备投资,减少了设备所占用的生产场地,减少了半制品在各工序之间的运输,特别是减轻了工人的劳动强度,改善了劳动条件。

05、冷镦工艺能提高产品表面光洁度和保证产品精度。一般光洁度可达V5,特殊要求可达V6。对于大批生产螺栓,螺母等来说,完全可以保证其精度。

冷镦工艺由于具有高的生产率,良好的产品质量,并大大减少材料消耗,降低生产成本,改善劳动条件,因此愈来愈广泛地应用在机械制造特别是标准紧固件的生产中,其中应用多工位冷镦机生产的最有代表性的产品是螺栓、螺钉和螺母。

二、冷挤压

冷挤压工艺是利用金属材料塑性变形的原理,在室温的条件下,将冷态的金属线材装入在镦锻机上的模具型腔内,在外力和一定的速度作用下,迫使金属线材产生塑性流动,通过阳模和阴模的间隙和出口,挤出空心、半空心,或镦粗、缩径和切边,从而获得所需一定形状及尺寸,还具有较高力学性能挤压件的工艺技术。

数控高速冷挤压专用成型机

图片来源:东莞力源液压科技有限公司

冷挤压是无切削、少切削零件加工工艺之一,是近代应用越来越广泛的金属加工中一种先进的工艺技术。

1、冷挤压分类

(1)、正挤压

挤压时,金属流动的方向与凸模运动方向一致。

(2)、反挤压

挤压时,金属流动的方向与凸模运动方向相反。

(3)、复合挤压

挤压时,一部分金属的流动朝凸模的运动方向一致,而另一部分金属流动方向则相反。

(4)、缩径(减径)挤压

变形程度较小的变态正挤压,坯料断面作轻微减缩。

(5)、径向挤压

挤压时,金属流动方向垂直与凸模的运动方向。

(6)、镦挤法

将轴向挤压和径向挤压联合的加工方法。

2、冷挤压的优点

01、降低原材料的消耗,材料利用率达85%~90%,很多情况下可达到99%以上。

02、提高劳动生产率,生产效率比切削加工提高(30~50)倍,有的高达100倍以上。

03、可成形复杂形状的零件。

04、提高零件的力学性能。

05、可获得较高尺寸精度及较小表面粗糙度值的零件。

06、减少工序,缩短生产周期。

07、减少设备投资。

结构图示例

沈阳中心机器厂自主研发制造的立式液压冷挤压机(结构图如下),专门用于冷挤压的压力机(包括液压机)的能力已达35MN以上,挤压速度多在100~250mm/s。

立式液压冷挤压机机构图

图片来源:沈阳中心机器厂

设备图示例

思进智能成形装备股份有限公司是A股首家冷成形装备制造行业的上市公司,主要从事多工位高速自动冷成形装备和压铸设备的研发、制造与销售,是一家致力于提升我国冷成形装备技术水平、推动冷成形工艺发展进步、实现紧固件及异形零件产业升级的高新技术企业。

超大功率冷镦机

图片来源:思进智能成形装备股份有限公司

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