冷锻
冷模锻、冷挤压、冷镦等塑性加工的统称。冷锻是对物料再结晶温度以下的成型加工,是在回复温度以下进行的锻造。生产中习惯把不加热毛坯进行的锻造称为冷锻。冷锻材料大都是室温下变形抗力较小、塑性较好的铝及部分合金、铜及部分合金、低碳钢、中碳钢、低合金结构钢。冷锻件表面质量好,尺寸精度高,能代替一些切削加工。冷锻能使金属强化,提高零件的强度。
基本信息
- 中文名
冷锻
- 外文名
Cold forging
- 包括
冷模锻、冷挤压
- 作用
强化金属
- 别称
冷体积成形
- 应用
工业加工
引言
定义
冷锻又叫做冷体积成形,是一种制造工艺也是一种加工方法。与冷冲压加工工艺基本一样。冷锻工艺也是有材料、模具、设备三要素构成。只是冲压加工中的材料主要是板材,而冷锻加工中的材料主要为圆盘或线材。
日本叫冷间锻造(简称冷锻), 中国叫冷镦,一些螺丝厂也喜欢称为打头。
基本概念
冷锻是指金属的再结晶温度以下进行的各种体积成形。从金属学的理论可知,各种金属材料的可再结晶温度有所不同;T再=(0.3~0.5)T熔。T熔如下表所示:
金属 | 最低再结晶温度/摄氏度 | 金属 | 最低再结晶温度/摄氏度 |
铁(Fe)和铜 | 360~450 | 锡(Sn) | 0 |
铜(Cu) | 200~270 | 铅(Pb) | 0 |
铝(Al) | 100~150 | 钨(W) | 1200 |
从表内的数字可知:铁金属和非金属的最低再结晶温度。即使在室温或者常温的条件下铅、锡的成形加工都不能称作冷锻,而是热锻了。但是铁、铜、铝在常温下成形加工就可以称为冷锻。
冷锻零件的形状越来越趋于复杂,由最初的阶梯轴、螺钉、螺钉、螺母和导管等,发展到形状复杂的零件。
花键轴的典型工艺为:正挤压杆部——镦粗中间头部分——挤压花键;
花键套的主要工艺为:反挤压杯形件——冲底制成环形件——正挤压轴套。
圆柱齿轮的冷挤压技术也成功用于生产。除黑色金属外,铜合金、镁合金和铝合金材料的冷挤压应用也越来越广泛。
应用范围
当前汽车工业、摩托车工业和机床工业的飞速发展,为冷锻这一传统技术的发展提供了原动力。例如,我国1999年摩托车的全国总产量就有1126万多辆,而根据2000年的初步估计,我国汽车的总需求量到2005年将达到330万辆,其中轿车130~140万辆,仅汽车行业的锻件需求在50~60万吨以上。冷锻技术在我国的起步虽然不算太晚,但发展速度却与发达国家有很大的差距,到目前为止,我国生产的轿车上的冷锻件重量不足20kg,相当于发达国家的一半,开发潜力很大,加强冷锻技术开发与推广应用是我国的一项紧迫任务。
技术介绍
工艺
冷精锻是一种(近)净形成形工艺。采用该方法成形的零件强度和精度高,表面质量好。当前国外一台普通轿车采用的冷锻件总量40~45kg,其中齿形类零件总量达10kg以上。冷锻成形的齿轮单件重量可达1kg以上,齿形精度可达7级。
持续不断的工艺创新推动了冷挤压技术的发展,20世纪80年代以来,国内外精密锻造专家开始将分流锻造理论应用于正齿轮和螺旋齿轮的冷锻成形。分流锻造的主要原理是在毛坯或模具的成形部分建立一个材料的分流腔或分流通道。锻造过程中,材料在充满型腔的同时,部分材料流向分流腔或分流通道。分流锻造技术的应用,使较高精度齿轮的少、无切削加工迅速达到了产业化规模。对于长径比为5的挤压件,如活塞销,采用轴向余料块的广泛通过轴向分流可以实现冷挤压一次成形,而且凸模的稳定性很好;对于扁平类的直齿轮成形,采用径向余料块也可以实现产品的冷挤压成形。
闭塞锻造是在封闭凹模内通过一个或两个冲头单向或对向挤压金属一次成形,获得无飞边的近净形精锻件。一些轿车精密零件如行星和半轴齿轮、星形套、十字轴承等如果采用切削加工方法,不仅材料利用率很低(平均不到40%),而且耗费工时多,生产成本极高。国外采用闭塞锻造技术生产这些净形锻件,省去绝大部分切削加工,成本大幅度降低。