擠壓坯料的制備解析PPT學習教案

1、會計學1擠壓坯料的制備解析擠壓坯料的制備解析第一節(jié) 冷擠壓常用材料一、對冷擠壓材料的要求1、冷擠壓材料應(yīng)具有一定的塑性冷擠壓材料應(yīng)具有一定的塑性。 冷擠壓時金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，雖然此時金屬的塑性得到提高，但由于附加應(yīng)力的存在，在擠壓低塑性金屬時往往容易產(chǎn)生裂紋，造成產(chǎn)品報廢。2、冷擠壓材料的機械強度低冷擠壓材料的機械強度低，變形抗力小，所需的擠壓力也越小，同時模腔中的單位擠壓力也小，模具使用壽命較高。3、冷擠壓材料的感化敏感性低冷擠壓材料的感化敏感性低，體現(xiàn)在材料的真空應(yīng)力應(yīng)變曲線上。材料塑性變形部分的曲線斜率越小，冷擠壓力的升高就比較平衡，冷擠壓性能就越好。 第1頁/共39頁二、冷擠壓常

2、用材料 隨著冷擠壓技術(shù)的發(fā)展，新型模具材料的采用，冷擠壓材料從鉛、錫等軟金屬發(fā)展到目前的材料種類越來越多，許多低塑性高強度的材料也可以在一定變形程度內(nèi)進行擠壓。第2頁/共39頁表3-1冷擠壓常用材料(續(xù)表)第3頁/共39頁三、冷擠壓常用材料的形態(tài) 1、線材線材主要用于鐓擠螺栓之類的標準件或火花塞殼體等大批量的小型擠壓件。一般線材的直徑為3-25mm，個別情況可達35mm。線材料表面進行特殊的表面及潤滑處理，用于多工位自動冷鐓機成形，材料利用率高，生產(chǎn)效率極高。螺栓火花塞殼體第4頁/共39頁 2、棒材冷擠壓坯料采用棒料較多，一般用于單工序的擠壓設(shè)備。與線材相比其生產(chǎn)效率較低，如果需要多道擠壓時，

3、有時要進行中間退火。棒料的材料利用率也比較高，采用鋸切備料可達70%-90%，采用壓力機截切備料幾乎可達100%。坯料長徑比一般大于1，如小于1時，用壓力機截料較為困難。當坯料還需鐓粗制坯時，長徑比過大會引起鐓粗失穩(wěn)，一般控制在2以下。鋼的棒料分熱軋圓棒與冷精拉圓棒。后者外徑尺寸較準確。第5頁/共39頁 3、管料管料為無縫鋼管或熱擠鋁管、銅管等，可以作為空心件的正擠壓或反抗壓坯料使用。某些形狀尺寸冷擠壓件，采用管料作為冷擠壓坯料比用實心棒料更加經(jīng)濟，同時擠壓力也有較大的降低。4、板料當坯料的長徑比較小時，或者在擠壓有色金屬零件外形為非圓形時，可以采用板料作為坯料，板料采用沖床落料。第6頁/共3

4、9頁第二節(jié) 冷擠壓坯料的制備一、坯料的形狀和尺寸 冷擠壓坯料的形狀應(yīng)該根據(jù)零件相應(yīng)橫斷面的形狀來確定。 (1)一般旋轉(zhuǎn)體及軸對稱多角類零件可以選用圓柱形坯料； (2)矩形橫截面零件可采用矩形坯料。 (3)有時在擠壓塑性較好的有色金屬板料時，為了提高材料利用率，可以采用六方或其它凹模內(nèi)腔形狀不一致的多邊形坯料。 第7頁/共39頁正擠壓一般采用圖3-1所示的四種坯料形狀。其中圖a、圖b直接用原材料制成；圖c、圖d由原材料反擠制成。圖a用于正擠實心件，其余三種用于正擠壓空心件。反擠壓一般采用圖3-2所示兩種坯料形式，均由原材料直接制成。圖3-2反擠壓坯料形狀a)實心坯料b)空心坯料第8頁/共39頁有

5、時在大批量擠壓零件時，為了降低制坯成本，往往采用棒料經(jīng)截切備料后，再用整形平板模在壓力機上進行鐓粗成鼓形坯料，見圖3-3，作為正擠壓實心件和反擠壓實心件坯料使用。第9頁/共39頁由于金屬流動的不均勻性，正擠壓件桿部的端面、反擠壓件杯壁的端面不可能是平面，一般均需放一定的機加工余量予以切除，因此計算坯料體積時還應(yīng)加上修邊余量，即V0=Vp+Vx式中，V0是坯料體積(mm3)；Vp是擠壓件體積(mm3)；Vx是修邊余量體積(mm3)，一般為擠壓件體積的3%-5%。旋轉(zhuǎn)體的修邊余量h可查表3-2。第10頁/共39頁擠壓件體積的確定 一般將冷擠壓件形狀分解成若干個簡單的幾何體，分別計算出這些幾何體的體

6、積，然后相加其和，即為擠壓件的體積。 實心坯料外徑尺寸的確定坯料的尺寸由凹模型腔尺寸來確定。冷擠壓時，為了能使坯料順利地放入凹模型腔內(nèi)，坯料的外徑尺寸應(yīng)滿足下式要求：d坯=d凹-(0.10.2)mm式中，d坯為坯料外徑(mm)；d凹為凹模型腔內(nèi)徑(mm)。第11頁/共39頁空心坯料內(nèi)徑尺寸的確定在擠壓空心零件時，空心零件坯料的內(nèi)徑尺寸由凸模芯棒直徑來決定。當零件內(nèi)徑尺寸精度要求不高時：d坯=d芯+(0.10.2)mm當零件內(nèi)徑尺寸精度要求高時：d坯=d芯+(0.010.05)mm式中，d坯為坯料內(nèi)徑(mm)；d芯為凸模芯棒直徑(mm)。坯料徑向尺寸確定后，就可以計算出橫斷面積。坯料高度H0可由

7、下式確定：H0=V0/A0式中，V0為坯料體積(mm3)，A0為坯料橫斷面積(mm2)。第12頁/共39頁例1計算毛坯尺寸第13頁/共39頁例1計算毛坯尺寸第14頁/共39頁例2計算毛坯尺寸第15頁/共39頁第16頁/共39頁第17頁/共39頁二、坯料制備方法 坯料制備方法有截切下料、沖裁下料、切削下料、鋸切下料等多種方法。1 1、棒料或管料的截切下料、棒料或管料的截切下料 在機械壓力機上用專用的截切模對棒料或管料進行截切下料是應(yīng)用得最為廣泛的方法。截切模有全封閉式全封閉式和半封閉式半封閉式兩種。第18頁/共39頁2 2、板料沖裁下料、板料沖裁下料 板料沖裁下料一般用于坯料長徑比小的圓柱體坯料

8、坯料長徑比小的圓柱體坯料，或者非圓形有色金屬扁平狀坯料。該方法的主要優(yōu)點是生產(chǎn)效率高，坯料尺寸精度高，端面平整。缺點是材料利用率，一般只有60%左右。 對于黑色金屬冷擠壓件，用一般的正常間隙對坯料進行沖裁。對于有色金屬的冷擠壓件，特別是純鋁或純銅的薄壁零件的冷擠壓件，如果坯料的斷面不光潔，擠壓時會在擠壓件表面上出現(xiàn)裂紋，因此一般用光潔沖裁法進行下料。第19頁/共39頁3 3、棒料鋸切下料、棒料鋸切下料 鋸切能切斷橫斷面積較大的坯料橫斷面積較大的坯料，斷面平整，尺寸精度較高，但鋸切口處材料損耗較大。 鋸切如采用往復鋸或圓盤鋸下料，生產(chǎn)效率較低；如采用高速帶鋸下料，生產(chǎn)效率高，且坯料形狀規(guī)則，是一

9、種先進的鋸切下料方法。目前，大直徑的棒料均采用高速帶鋸下料。4、車床切削下料、車床切削下料 如坯料端面有特殊形狀要求坯料端面有特殊形狀要求或細而長的坯料細而長的坯料，可以采用車床下料。這種下料方法坯料尺寸精度較高，形狀規(guī)則，但生產(chǎn)效率較低，而且材料利用率也不高。第20頁/共39頁第三節(jié) 坯料的軟化處理、表面處理及潤滑一、坯料的軟化處理 為了改善冷擠壓坯料的擠壓性能和提高模具的使用壽命，大部分材料在擠壓前和多道擠壓工序之間必須進行軟化處理軟化處理，以降低材料的硬度，提高材料的塑性，得到良好的顯微組織，消除內(nèi)應(yīng)力。 對于鋼來說，材料顯微組織中的珠光體形態(tài)對擠壓性能影響較大。從擠壓性能來說，球化退火

10、組織最佳。球化退火組織不僅硬度、強度低，而且塑性較高。除了考慮改善其擠壓性能外，也要改善擠壓后的機加工性、熱處理質(zhì)量及力學性能，故均應(yīng)采用球化退火。 第21頁/共39頁 表3-4 常用冷擠壓金屬材料的軟化處理規(guī)范第22頁/共39頁第23頁/共39頁第24頁/共39頁二、坯料的表面處理 冷擠壓時，金屬材料產(chǎn)生劇烈的塑性變形，單位擠壓力很大。如果沒有良好的潤滑，坯料的微粒就會與模具型腔焊合而導致工件表面嚴重刮傷，使擠壓力急劇增加，模具使用壽命大大下降，甚至碎裂。 此外，潤滑還能改善擠壓時的不均勻流動，避免因為金屬材料與模壁之間產(chǎn)生劇烈的摩擦而形成較大的附加拉應(yīng)力。 在很高的單位壓力下，一般所涂刷的

11、潤滑劑會被完全擠掉，起不到潤滑作用。因此，在冷擠壓之前必須將坯料進行表面處表面處理理，以取得表面支承層，以便在后道的潤滑處理時起到儲存潤滑劑的作用。第25頁/共39頁(一) 碳鋼和合金鋼坯料的表面處理 碳鋼和合金鋼坯料冷擠壓前的表面處理為磷化處理磷化處理。 磷化處理又叫磷酸鹽處理磷酸鹽處理，也就是把鋼坯料放在磷酸鹽中進行處理。處理時金屬表面發(fā)生溶解和腐蝕。由于化學反應(yīng)的結(jié)果，在金屬表面上形成一層很薄的磷酸鹽覆蓋層。根據(jù)磷化處理配方的不同，該薄層分別呈暗灰色暗灰色、淺灰色淺灰色和褐色褐色。 磷酸鹽薄膜的硬度略高于銅與黃銅，而低于鋼，其導熱性很差，是不良導體。 經(jīng)磷化處理后，可減少坯料與模具間的接

12、觸摩擦，降低單位擠壓力，提高冷擠壓件的表面質(zhì)量和模具使用壽命。第26頁/共39頁1 1、磷化處理具有以下特點、磷化處理具有以下特點 (1) 磷酸鹽薄膜由細小片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，單個結(jié)晶之間存在著孔隙或小孔，比起較光滑的鋼表面能吸收與儲存更多的潤滑劑，成為儲存潤滑劑的“倉庫”。(2)磷酸鹽薄膜與鋼表面結(jié)合牢固，且有一定的塑性，可以與基體金屬一起伸長變形。(3)在鋼冷擠壓時溫度可高達300，而磷酸鹽薄膜仍然具有與高粘度潤滑劑相類似的性質(zhì)。(4)磷酸鹽薄膜使變形金屬與模具型腔隔離開來，避免了它們之間的直接接觸。(5)經(jīng)磷酸鹽處理的坯料浸入潤滑劑時，其覆蓋層還進一步與潤滑劑發(fā)生化學反應(yīng)。第27頁/共39

13、頁2 2、磷化處理的具體工藝、磷化處理的具體工藝 為了使磷酸鹽溶液與坯料表面直接接觸，在磷化處理前要進行酸洗去銹及化學去油，在磷化處理后還要進行中和處理。(1)化學去油。(NaOH60-100g/L，Na2CO360-80g/L，Na3PO425-80g/L，水玻璃Na2SiO310-15g/L，處理溫度85，處理時間15-25min)(2)流動冷水洗。(3)酸洗。(H2SO4120-180g/L，NaCl8-10g/L，處理溫度65-75，處理時間5-10min)(4)流動冷水洗。(5)熱水洗。為磷化處理預(yù)熱。(6)磷化處理。(7)流動冷水洗。(8)中和處理。第28頁/共39頁3 3、磷化處

14、理的配方、磷化處理的配方 比較常用的一種配方：ZnO9g/L，H3PO423mg/L，水1L。溫度為85-95，處理時間30-40min。第29頁/共39頁(二) 奧氏體不銹鋼坯料的表面處理 奧氏體不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)因與磷酸鹽基本上不發(fā)生化學反應(yīng)，所以不能用磷化處理，故用草酸鹽處理草酸鹽處理代替。其配方如下：草酸(H2C2O4)50g，鉬酸銨(NH4)2MoO4)30g，氯化鈉(NaCl)25g，氟化氫鈉(NaHF2)10g，亞硫酸鈉(Na2SO3)3g，水(H2O)1L。處理溫度為90，處理時間15-20min。處理后坯料用熱水洗滌。草酸鹽處理后的坯料表面呈綠黑色。為不使不銹鋼坯

15、料能與草酸鹽溶液直接接觸，坯料在草酸處理前應(yīng)進行酸洗，配方(質(zhì)量分數(shù))為：鹽酸(HCl)40%，硝酸(HNO3)40%，水(H2O)20%。酸洗時間約5min，然后用熱水洗，洗凈后進行草酸鹽處理。第30頁/共39頁(三) 有色金屬坯料的表面處理 硬鋁坯料2A11(LY11)、2A12(LY12)塑性差，在擠壓過程中，為了避免產(chǎn)生裂紋，應(yīng)使硬鋁坯料表面形成一層氧化膜或磷化膜。這是一層多孔、致密的結(jié)晶膜，呈灰黑色，可用氧化處理氧化處理、磷化處理磷化處理或氟硅化處理來獲得。由于這層薄膜中可以充填大量的潤滑劑，所以在冷擠壓時能取得較好的潤滑效果。第31頁/共39頁1 1、氧化處理、氧化處理 其工藝流程

16、如下： (1)汽油清洗，以去除油污。(2)熱水清洗(60-100)。(3)流動冷水清洗。(4)酸洗。(工業(yè)硝酸400-800g/L，2min)(5)冷水清洗2次。(6)氧化處理(工業(yè)氫氧化鈉NaOH40-60g/L，溫度50-70，時間1-4min。以表面呈均勻細致的多孔灰黑色結(jié)晶膜為宜)。(7)流動熱水洗。2 2、磷化處理、磷化處理配方為：磷酸二氧鋅(Zn(H2PO4)2)28g，磷酸(75%)，鉻酸(H2CrO4)10g，十二烷基硫酸鈉(濕潤劑)0.5g，水1L。處理溫度為55-60，處理時間2-3min。第32頁/共39頁純銅、黃銅在擠壓中為了獲得較高的表面質(zhì)量，往往進行鈍化表面處理，以

17、便在坯料表面形成一層鈍化膜作為潤滑劑的支承層。鈍化處理鈍化處理工藝流程如下： (1)汽油清洗，以去除油污。(2)熱水清洗(60-100)。(3)冷水清洗(2次)。(4)鈍化(5)冷水清洗。(6)干燥鈍化液配方為：鉻酐200-250g/L，硫酸8-16g/L，硝酸30-50g/L。處理溫度20，時間5-10s。第33頁/共39頁三、坯料的潤滑處理(一) 黑色金屬坯料的潤滑處理 碳鋼和合金鋼的坯料在磷化表面處理后還需要進行潤滑處潤滑處理理。皂化皂化是一種常用的方法，皂化處理的配方有以下兩種： 配方一：硬脂酸鈉(C17H35COONa)5-9g/L，水1L，處理溫度60-70，處理時間10min。配方二：工業(yè)皂片(脂肪含量84%)200-220g/L，水1L，處