1冷锻的基本概念
2冷锻的特点
1优点
2 缺点
3冷锻的发展历史与发展动向1、冷锻定义冷锻又叫冷体积成形是一种制造工艺也是一种加工方法。与冲压加工工艺基本上一样冷
锻加工也是由材料、 模具和设备三要素构成。只是冲压加工中的材料主要是板材而冷锻加工中的材
料主要是圆盘线材。
日本JIS叫冷间锻造简称冷锻 中国GB叫冷钝外面螺丝厂喜欢叫打头一、冷锻定义及基本概念2
、冷锻的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
的再结晶温度有所不同T再=
0.30.5T熔。T熔如下表所示
金 属 最低再结晶温度/℃ 金 属 最低再结晶温度/℃
铁Fe)和钢
铜(Cu) 铝
(Al)360450
200270100
150锡(Sn )
铅(Pb)
钨(w)
0
01200从表内的数字可知铁金属和非铁金属的最低再结晶温度。即使在室温或常温的条件下铅、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称作冷锻。二、冷锻的特点1、冷锻优点在生产中冷锻与切削、热锻、粉末冶金及铸造相比具有以下优点
1.材料消耗少基本无废料。所以相当的节约材料费,而且没有因坯料为热态而污染环境.2.
生产效率高(冷锻机速度可做到1分钟60至600PCS.3.冷锻零件的强度性能好因为冷变形有加工硬化效应因此提高性能
5.冷锻技术不断开拓,加工方法在提高,也在向一些难度系数较高的产品开发.如下图是切削和冷锻加工的对比图例冷锻挤压成形切削填充区域材料需切除1.
模具要求高(模具加工难度系数大,成本费用高,加工时间长.)2.不适合小批量生产3.材料要求更高:(材料往往需要软化退火处理或表面磷化润滑处理之前公司的铝材处理这是由于冷锻的变形抗力大。所以较大的产品就应该选择大的机器)2 冷锻缺点三冷锻的发展历史及发展动向人类最早的生产制造技术是冷压冷压是冲压与冷锻的结合。在世界文明古国之一的中国原始社会就出现制陶工艺发展到奴隶社会的商代已进入属于青铜时代的繁荣时期在出现包括紫铜、青铜的
冶炼铸造的同时也有了多种铜器的制造进入封建社会先后创始了冶铁、炼铜技术铁器制品也获
得了广泛的应用。
日本学者工腾英明教授于1980年在哈尔滨工业大学讲学时给出了一个评价认为中国古代冷锻、冷
压加工比埃及还早。
近代冷锻加工与冲压加工紧密相连经过近200年的发展也行成了一门应用技术科学和制造
技术。
起发展简史可用以下重要事例予以说明。
近代冷锻技术是从18世纪末开始的。自从法国革命时代法国人把铅从小孔中挤压出制成弹以来
挤压成为一个新名词一种新工艺。
1830年法国开始了用机械压力机反挤压出铅管和锡管。
1886年法国世面上出现了注射成形的中空有底的。以上均属于热锻、热压成形但
却为冷锻的基础
1900年美国L.E.Hooker取得了铅、锌、铝和黄铜等有金属材料空心件正挤压方法的专利并制造
了黄铜的西服扣。第一次世界大战争期间美国用正挤压方法制造了黄铜弹壳德国开发了钢弹壳。
1935年德国人采用了前一年发展的磷化处理方法和新润滑挤用挤压的方法制造出了钢质
成为二战时期的军事秘密。1940年钢制壳、简体零件的冷挤压出现。
1945年以后不仅钢的冷挤压达到了实用的条件而且冷锻生产中逐渐出现将基本工序组合
起来。如复合挤压、镦挤以及一些新的冷锻工艺与设备。1、冷锻加工定义:冷锻加工的定义:冷锻加工是利用金属材料塑性变形的原理,在室温的条件下将金属材料切断后,送入冷锻机的模具型腔内,在强大的单位挤压力和一定速度的作用下,迫使金属毛坯在模腔内产
生塑性变形从而变成所需形状、尺寸、并且有一定力学性能要求的零件。
冷锻属于金属在室温下的体积塑性成形其变形方式有镦锻、挤压等2
冷锻加工的适合范围:
随着社会的不断进步市场的高速发展产品需求各式各样因此冷锻加
工技术也在努力的开拓新的市场向信息化的产品靠拢下记图片的产品基本上可以用冷锻作业完成冷锻分为铁芯、轴类圆、扁、轴类打孔、轴类搓沟、螺丝等等现代冷锻加工近几十年来冷锻技术的发展更加迅速。1963年成立了国际冷锻协会ICFGInter-national cold Forging Group).目前很多国家包括中国都成立了相应的协会和学会。这对学术的交流以及学术与
工业间的联系起到了重要作用。
日本冷锻技术的发展是在20世纪50年代初从国外进口有关论文和专利并介绍到日本而开始的。
首先应用于自行车零件的冷锻。随后冷锻进入到摩托车、纺织机械的生产行业。到60年代进入到汽车
工业、电器工业等领域。80年代以来日本冷锻技术在高精密、复杂形状零件加工方面的应用和研究取
得重要成果。
我国现代冷锻技术起步发展比外国慢比日本晚了近十年。我国20世纪50年代初开始从国外引进了
冷锻技术和冷镦机进行黑金属冷镦并开始挤压成形一些铝、铜及其合金零件。21
世纪在冷锻
技术的生产应用和理论研究方面我国正在继续追赶世界先进水平并有自己的特。一些工厂企业尤其是一些汽车零部件生产厂家在积极应用冷锻加工发展汽车零件中的冷锻件
德国学者、曾长期任国际冷锻协会主席的K.郎格教授1985年在上海交通大学讲演中提出冷锻技术
未来的发展趋势和目标提高冷锻产品的精度和表面质量生产出几何形状更为复杂的冷锻、温锻产品
借用CAD/CAM提高其工艺模具的设计、制造水平。通过采用新的模具材料及表面处理技术并与新的润
滑系统结合起来提高模具寿命将冷锻技术应用小批量生产中以减少冷锻技术对汽车行业的依赖性
从而开辟冷锻技术实际应用的新领域。冷锻技术未来发展动向此铁芯可用高速机
生产:300min/PCS
此孔Pin线打孔
此孔圆弧孔此孔深孔台阶孔此孔
Pin线打孔
此孔Pin线打孔此凸点为顶针顶出轴类(圆)轴类(圆)轴类(打孔)轴类(打孔)轴类(扁的)轴类(搓沟)轴类(搓螺丝)第三节冷锻产品的加工计算方法一、单重计算单位mm略图1、
略图2、
d1
2 ×
h1=M1d2
2 ×
h2=M2d3
2 ×
h3=M3M1+M2+M3=M总
单重g)=M总×A因材料的元素成份与密度的差异
单重也有所不同参考值如下ρ
=m/vm------质量kgv ------体积m3
ρ ------密度kg/m3铁
Fe) 0.006162
不锈刚SUS0.00628
铜Cu0.006594
铝Al0.002136经验数是从质量、
体积、密度之间
用公式推算出来
的这里就不多
做解释经验数
A=二、根据产品选择机型、材料线径及料长L的计算1、机型的选择2、料长L计算d1
2 ×
h1+ d2
2 ×
h2+d3
2 ×
h3材料线径d2L=根据产品d2的大小来选用适合的机型,
例如:d2=ф4mm
可以选择很多机型,
1、如台湾机型号(2-2,2-4,3-3,)
2、日本的机型号(NH-15NS41PF
-420NP40NP60PF630NP81PF-860最好机型是3-3或
PF-420因为大的机器产品太小不
易调整三、根据产品计算强束比确认冷锻是否可以加工d=材料线径75%2、模具内的壁空强束
1、产品强束比≤
×100
≤
d2 –
d1
2d250
%不锈钢铁Fe经验数经验数×100
≤
D2 –
d1
2D2≤
50%不锈钢铁
Fe经验数经验数75%
×100
≤
D2 –
d1
2D2≤
25%不锈钢铁
Fe经验数经验数30%3、模具外的不完全强束
d=材料线径
顺强束
逆强束四、根据产品计算膨胀比确认头部是否可以到位3.5倍1、产品膨胀比≤≤
d2
2.h
+D2.t
d33.0
倍不锈钢铁Fe经验数
经验数但
l、d2>d1d1=d=4d2=4.5D=10
h=3.5t=1.54.52×
3.5+102×1.5例433.45倍
≤=
材料线径ι五、根
据产品计算断面收缩率确认打孔部品是否可以加工75(%)
1、断面收缩率
≤
≤
D2铁
Fe经验数D=φ4.0
d=φ2.5 ι=6
2.52例d22
、产品细长比×100
30(%)经验数dι3
倍
≤
(细长比))
42×
100=39(%)6
2.5=2.4(
倍)L指打孔的深度第四节、金属材料定义与分类金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有特殊金属光泽的物质。
如铁、铜、铝等。
金属材料是由金属元素或以金属元素为主其他金属或非金属为辅构成的并具有金属特
性的工程材料。包括纯金属和合金。1
、金属材料的定义
2、金属材料钢分类按钢用途分
建筑及工程用钢 机械结构钢 工具钢 特殊性能钢 专业用钢
按钢品质分 普通质量钢 优质钢 高级优质钢
按治炼方法分 平炉钢 转炉钢 电炉钢脱氧方法
沸腾钢 镇静钢 半镇静钢
按含C量分 低碳钢WC≤0.25%
中碳钢WC =0.25%~0.6%高碳钢WC >0.60%
按合金元素分含量 低合金钢WMe≤5%
高分散白炭黑中合金钢WMe=5%~10%高合金钢WMe>10%
按合金元素分元素 锰(Mn)钢 铬(Cr)钢 硼(B)钢 硅(Si)锰(Mn)钢 铬(Cr)镍(Ni)钢
按合金冷却组织分 珠光体钢 贝氏体钢 马氏体钢 奥氏体钢 莱氏体钢
按最终加工方法分 热轧材 冷轧材 拉拔材 锻材 挤压材
铸件3.机械零件类材料JIS标准炭素钢SXXCXX表示含炭量S30C以上都要调质热处理机械构造用钢合金钢镍铬钢SNCXXX镍铬钼钢SNCMXXX铬钢SCRXXX铬钼钢SCMXXX特殊用途钢不锈钢奥氏体钢SUS303 、304铁素体钢SUS430马氏体钢SUS410、416
SUS420J218Cr
构成成份不容易生锈有
磁性一般要热处理。
工具钢
炭素工具钢SKX
X代含炭量SK5高速工具钢SKHXX XX数字越大代表越硬合金工具钢SKSXX特殊工具钢SKDXX又称模具钢SKD11和SKD61弹簧钢SUP用于弹簧快削钢SUM一般铁材切削性能好轴承钢SUJ用于轴承类热处理提高硬度XXX
数字表示不同组成成分量一般都要调质热处理性能比炭
素钢优良
18Ni8Cr的构成不会生锈非无磁性。冷锻常
用XM7。
18Cr构成成份不容易生锈有磁性一般要热处理。硬度高用做手术刀具种类 分类名称
w(c) %
室温平衡组织 性能特点铁 工业纯铁
<0.0218
铁素体或铁素体+三次渗碳体具有较低的强度和硬度较高的塑性与韧性
钢
亚共析钢
0.0218~0.77
先共析铁素体+珠光体
含炭量高时珠光
体多
具有一定的强度和韧性。含碳
量高时强度较高而塑性较低共析钢
0.77
珠光体具有较高的强度和硬度及较低的塑
性
过共析钢
0.77~2.11
珠光体+先共析渗碳体。
含碳量高时渗碳
体多
具有高硬度其强度和塑性较低
含碳量高时
硬度较高而强度、
韧性较低
铸铁
亚共晶铸铁
2.11~4.30
珠光体+二次渗碳体+
擦拭棒
莱氏体
强度低、硬而脆
共晶铸铁
4.30
莱氏体
过共晶铸铁
4.30~5.69
一次渗碳体+莱氏体4.
铁和钢的区别钢号代号C碳Si硅Mn锰P≤磷S≤硫Al铝沸腾钢SWRCH6R
SWRCH8RSWRCH10RSWRCH12RSWRCH15R
SWRCH17R
≤0.08
≤0.100.08
-0.130.10-0.15
0.13-0.18
0.15-0.20
-
---
-
-
≤0.60
≤0.600.60
-0.600.60-0.60
0.60-0.60
0.60-0.60
0.040
0.0400.0400.040
0.040
0.040
0.040
0.0400.0400.040
0.040
0.040
-
---
-
-铝镇静钢SWRCH6A
SWRCH8A
SWRCH10ASWRCH12ASWRCH15A
SWRCH16A
SWRCH18A
SWRCH19A
SWRCH20ASWRCH22A≤0.08
≤0.10
0.08-0.130.10
-0.150.13-0.18
0.13-0.18
0.15-0.20
0.15-0.20
0.18-0.200.18
-0.23≤0.10
≤0.10
≤0.10≤0.10≤0.10
≤0.10
≤0.10
≤0.10
≤0.10≤0.10≤0.60
≤0.60
0.60-0.600.60
-0.600.60-0.60
0.60-0.90
0.60-0.90
0.70-1.00
调节板0.30-0.600.70
-1.000.030
0.030
0.0300.0300.030
0.030
0.030
0.030
0.0300.0300.035
0.035
0.0350.0350.035
0.035
0.035
0.035
0.0350.035≤0.02
≤0.02
≤0.02≤0.02≤0.02
≤0.02
≤0.02
≤0.02
≤0.02≤0.02SWRCH10KSWRCH12K
SWRCH15K
SWRCH16K
SWRCH17K
SWRCH18K
SWRCH20K
SWRCH22K
SWRCH24K
SWRCH25K
SWRCH27K
SWRCH30K
SWRCH33K
SWRCH35K
SWRCH38K
SWRCH40K
SWRCH41KSWRCH43KSWRCH45K
SWRCH48K
SWRCH50K0.08
-0.130.10-0.15
0.13-0.18
0.13-0.18
0.15-0.20
0.15-0.20
0.18-0.23
0.18-0.23
0.19-0.25
0.22-0.28
0.22-0.29
0.27-0.33
0.30-0.36
0.32-0.38
0.35-0.41
0.37-0.43
0.36-0.440.40
-0.460.42-0.48
0.45-0.51
0.47-0.530.10
-0.350.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
酒精增稠剂
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.350.10
-0.350.10-0.35
0.10-0.35
0.10-0.350.30
-0.600.30-0.60
0.30-0.60
0.60-0.90
0.30-0.60
0.60-0.90
0.30-0.60
0.70-1.00
1.35-1.65
0.30-0.60
1.20-1.50
0.60-0.90
0.60-0.90
0.60-0.90
性引诱
0.60-0.90
0.60-0.90
1.35-1.650.60
-0.900.60-0.90
0.60-0.90
0.60-0.900.0300.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.030
0.0300.0300.030
0.030
0.0300.0350.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.035
0.0350.0350.035
0.035
0.035--
-
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清砂机-
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钢号代号C碳Si硅Mn锰P≤磷S≤硫Al铝镇静钢5.1冷锻可加工的材料范围可分为铁Fe)、铜Cu)、铝Al)、不锈钢SUS第五节、适合冷锻加工的最佳材料铁Fe)根据含碳C量不同可以分工业纯铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、注明高碳