冷鐓滾子凸模的冷擠壓工藝

夏書(shū)香，李宏萍，吳江莉，穆敬巍

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 工模具公司，河南 洛陽(yáng) 471039 )

1 冷擠壓工藝

冷擠壓是在室溫下把金屬毛坯放在冷擠壓模腔中，通過(guò)壓力機(jī)固定的凸模向金屬毛坯施加壓力，使坯料產(chǎn)生塑性變形而制得零件的加工方法。冷擠壓為一種無(wú)切削加工方法，其工藝特點(diǎn)主要有：

(1) 擠壓件尺寸準(zhǔn)確、表面光潔，一般尺寸精度可達(dá)到5～8級(jí)，表面粗糙度Ra可達(dá)到0.4～0.8 μm；

(2) 節(jié)約原材料，擠壓件的材料利用率可以達(dá)到80%以上；

(3) 生產(chǎn)效率很高，特別是大批量生產(chǎn)時(shí)，相比切削加工提高了幾倍甚至幾百倍；

(4) 可加工形狀復(fù)雜的零件；

(5) 擠壓件強(qiáng)度高、剛性好。

2 冷鐓滾子用凸模

冷鐓滾子凸模的型腔輪廓較為復(fù)雜(圖1)，常規(guī)加工工藝為車(chē)削加工后再拋光。特別對(duì)一些小規(guī)格的凸模，由于型腔尺寸很小，只能用成形刀加工，成形刀加工出的成形面表面粗糙度差，特別是靠近中心的部位，由于切削速度幾乎為零，此處的金屬實(shí)際上是被撕裂下來(lái)的，這樣將會(huì)引起凸模在使用中發(fā)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致凸模掉塊失效。

圖1 凸模成形輪廓

3 冷擠壓工藝分析

現(xiàn)用冷鐓滾子凸模材料大多為GCr15，但使用中發(fā)現(xiàn)掉穴現(xiàn)象較為嚴(yán)重，經(jīng)分析，認(rèn)為是由材質(zhì)和車(chē)削刀紋所造成的。還有部分大規(guī)格凸模采用Cr12MoV加工，但成本較高，且鍛造難度較大，易開(kāi)裂，成形淬火時(shí)易腐蝕出麻點(diǎn)(真空爐除外)。另外，現(xiàn)用的冷鐓機(jī)精度不高，鐓餅現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。綜上，將采用冷擠壓工藝加工GCr15材料凸模，以防止掉穴現(xiàn)象的發(fā)生，提高凸模壽命。

由于冷擠壓為三向壓應(yīng)力狀態(tài)，經(jīng)過(guò)擠壓后金屬材料的組織結(jié)構(gòu)更加致密，微小的氣孔、縮松和微裂被壓合。采用冷擠壓工藝后，凸模成形部的表面粗糙度Ra達(dá)到0.8 μm。滾子凸模擠壓工藝與車(chē)削工藝的使用效果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 滾子凸模車(chē)削與冷擠壓加工工藝對(duì)比

冷擠壓加工凸模不會(huì)切斷成形部的鍛造流線，使凸模的強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。車(chē)削凸模與擠壓凸模的流線比較如圖2所示。用冷擠壓加工凸模所需要工裝如圖3所示。

圖2 凸模流線圖

1—下模板；2—下墊板；3—工件(凸模)；4—擠壓套筒；5—擠壓模；6—上墊板；7—緊固螺栓；8—測(cè)量機(jī)構(gòu)；9—上模板

此外，為了改善材料的擠壓性能、提高擠壓模具的使用壽命，擠壓前要對(duì)毛坯進(jìn)行軟化處理。GCr15坯料在擠壓前先進(jìn)行球化退回，將硬度控制在174～192 HB。

4 結(jié)束語(yǔ)

用冷擠壓工藝加工的滾子凸模，尺寸精度和壽命都得到了很大的提高。在了解冷擠壓加工原理及加工方法和失效凸模失效分析的基礎(chǔ)上，又對(duì)30204，30205和32216等產(chǎn)品采用冷擠壓的方法代替常規(guī)的車(chē)削成形，與原加工工藝相比，凸模壽命平均提高3～4倍，凸模型腔的一致性也得到了保證，使用效果很好。隨著高性能模具材料和壓力機(jī)的不斷出現(xiàn)，冷擠壓工藝在機(jī)加工中的運(yùn)用范圍將會(huì)更廣泛。