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制造金屬零件的重要方法——冷擠壓成形

發布日期:2018-10-10

 

 

隨著我國加入WTO,全球經濟一體化的發展,必然會對我國傳統工業的技術產生巨大的沖擊。我們必須改革傳統的加工方式,來適應市場。要參與國際競爭,就必須在技術交流形式和手段與國際接軌,企業創新能力越來越成為企業競爭力的重要組成部分。

 

  冷擠壓成形是指所成形的零件達到或接近成品零件的形狀和尺寸,它是在傳統的金屬塑性加工基礎上發展起來的一項新技術。近幾年來,冷擠壓技術是各行各業得到迅速發展的新工藝之一,也是產品零件加工中的重要手段,與其他制造工藝(如切削加工、鑄造、鍛造)相比,它具有“優質、高產、低消耗、低成本”的優點。目前,在汽車、電子通信、輕工、建筑、航空航天、軍工、日用五金等制造業中都起著極為重要的作用。尤其在21世紀的零件制造業中,中國加入世貿組織后,產品價格的市場競爭日益劇烈,冷擠壓技術已成為各企業繼續發展與開拓的重要指標之一。普遍認為,一個國家的冷成形(冷擠壓、冷鍛、冷鐓及沖壓等)加工技術水平,是這個國家汽車工業水平、工業化水平乃至現代化水平的一種重要標志和反映。

 

  冷擠壓技術與汽車工業切切相關。據國外汽車工業報導,每輛汽車上的冷擠壓件已達80kg,替代過去采用切削方法加工。預計2010年,汽車中的冷擠壓產品還繼續增加。為什么在機械制造工藝方面要廣泛采用冷擠壓成形先進技術,因為在技術上和經濟上它具有如下的顯著優點。

 

1、顯著降低原材料的消耗

  冷擠壓是一種金屬塑性成形加工方法,它在不破壞金屬的前提下,使金屬體積作出塑性轉移,達到少切屑無切屑而使金屬成形,制得所需的形狀及尺寸的零件。這樣就避免了切削加工時而形成的大量金屬廢屑,大大節約了鋼鐵及有色金屬原材料,使1t金屬材料能作2t,甚至35t之用。

 

2、提高勞動生產率

  冷擠壓零件是在壓力機上進行的,操作方便,容易掌握,生產率很高。例如:純鐵底座材料較軟,切削性能差,機加工較為困難,采用冷擠壓后,不僅顯著節約了原材料,而且使生產率提高了30倍。又如汽車發動機活塞銷,冷擠壓比車削加工可提高生產率3.2倍。目前又生產了冷擠壓活塞銷自動機,使生產率進一步提高,一臺冷擠壓自動機的生產率相當于100臺臥式車床或10臺四軸自動車床。

 

3、可成形復雜形狀的零件

  在壓力機的往復直線動作下完成復雜的加工工序,并可以制成形狀復雜的零件。如薄壁異形件、帶加強筋的筒形件等,形狀復雜,尺寸小,要求嚴。若采用切削加工方法制造,不僅生產率低,材料消耗大,而且在制造方法還會感到十分困難;但用冷擠壓加工則就顯得十分方便。

 

4、提高零件的力學性能

  在冷擠壓過程中,金屬材料處于三向不等的壓應力作用下。擠壓變形后,金屬材料的晶粒組織更加致密,金屬流線不被切斷,成為沿著擠壓件輪廓連續分布的金屬流線。同時,由于冷擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性,使冷擠壓件的強度大為提高,從而提供了用低強度鋼代替高強度鋼的可能性。例如,我國過去采用切削加工方法生產汽車發動機活塞銷,所用原材料為低合金結構鋼20Cr。由于改用冷擠壓法生產,可提高活塞銷零件的力學性能,故采用材料為20低碳鋼。

 

5、可獲得較高尺寸精度及較小表面粗糙度值的零件

  經冷擠壓成形零件的表面質量是十分良好的。在冷擠壓過程中,金屬材料表面在高壓下受到模具光滑表面的熨平,因此零件的表面粗糙度值很小,表面強度也大為提高。一般冷擠壓制件的表面粗糙度值Ra至少在0.631.25μm以上??杉?,用冷擠壓法加工的零件,有的部位可以少留加工余量,甚至不留加工余量即可達到產品圖樣上的技術要求。

  冷擠壓零件的尺寸精度一般可達精度等級IT8IT9級,個別的尺寸公差范圍可控制在0.015mm以內。冷擠壓工藝可以獲得理想的制件表面粗糙度與尺寸精度,有些零件經冷擠壓之后可以不再進行切削加工,從而為采用冷擠壓方法加工代替某些零件的鍛造、鑄造與切削加工開辟了一條廣闊的道路。

 

6、減少工序,縮短生產周期

  冷擠壓工藝是在閉式模具型腔中進行金屬塑性變形,所得的擠壓件是沒有飛邊的,故不再需要切邊(或沖孔)后續工序,從而縮短了生產周期。

 

7、減少設備投資

  與模鍛工藝相比,因冷擠壓不產生飛邊,故可省去了切邊模及切邊壓力機,明顯地減少了設備投資。另外,冷擠壓生產加工,可在專用的冷擠壓壓力機上,也可以在通用液壓機上進行,還可以在非專門為冷擠壓而設計的普通壓力機上進行,如通用沖床或摩擦壓力機。

 

8、降低零件的生產成本

  由于冷擠壓可以大大節省原材料和金屬切削加工工時,因此必然可降低零件的制造成本。例如,生產汽車活塞銷有三種方法:冷擠壓、圓鋼切削加工和無縫鋼管切削加工。冷擠壓成形活塞銷的成本最低,相對于圓鋼切削加工成本降低45%,比用無縫鋼管作原料的加工成本降低29%。