螺栓和螺母的冷镦材料和工艺篇

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2019-05-15

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编者按:“东部各高校,请对中西部高校的人才‘手下留情’!”教育部召开的中西部高等教育振兴计划工作推进会上,教育部部长陈宝生表示,支持东部地区高层次人才向西部地区流动,不鼓励东部高校从中西部、东北地区高校引进人才。目前,高等教育结构失衡,已愈来愈严重。如何破解难题,安徽省教育厅厅长、民进安徽省委主委李和平提出了自己的建议。

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螺栓和螺母的冷镦材料和工艺篇日期:2016-12-09来源:查看:次说螺栓、螺母,我们可以从最常用的、生产中小规格的冷镦材料和工艺说起。

冷镦钢一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢,用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件。

因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度,必须严格控制钢中的Si、Al的含量,采用控制轧制和控制冷却工艺,避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织,使钢材具有细晶和碳化物球化组织,以提高钢材的塑性和冷顶锻性能。

说材料的差距,进口冷镦钢与国内35#中碳钢成分相近,但它的金相组织非常细小均匀,白色小粒状的先共析铁素体非常均匀地弥散分布在基体上,没有网状组织存在。 晶粒大小仅为1-2μm,为国产中碳钢的1/10左右。 并且具有良好的强塑性。

国内的研究认为,进口材料可能在热处理时并没有完全奥氏体化,而仅仅加热到奥氏体和铁素体的两相区进行保温后再冷却至室温,热处理后的组织细小,渗碳体与正常奥氏体化处理的渗碳体相比,尺寸更小,厚度更薄,分布更加均匀,呈现出进口钢丝特殊的“两相组织”。

基本上为完全珠光体组织,仅有少量小块状(尺寸约5μm)先共析铁素体。 冷镦工艺过程的确定,其实就是按照零件材料的塑性(许用镦粗率)结合零件结构形状,尺寸精度、并考虑避免产生各种缺陷。 冷镦时的极限变形程度就是在镦粗变形过程中材料表面开始出现裂纹时的极限镦粗率,极限镦粗率是将一定直径和一定高度的材料经过软化后通过自由镦粗的实验而获得的参数。 材料性能对可以达到的镦锻形状的影响非常大,有些材料可以镦锻达到要求,有些就不行,其中开裂是最大的问题。 深究原因,即使你的成分相同,但你的晶粒可能完全没有达到要求。 当材料性能完全合乎冷镦、冷挤的条件时,剩下的就是设计工艺过程和模具的性能。

工艺过程设计说到底还是对于边界约束条件的精确理解,要精确到对各个点应力状态的理解,最重要的是边角的应力和材料流动性能的问题。 理解不了这些东西,材料就会开裂,你的工艺设计就失败了,即使你再能侃,你再能埋怨别人都没有用,只能请你去做专家,因为你处理不了这个问题。 学术界将金屑流动方向与凸模轴线平行的挤压方式统称为轴向挤压法。 另外还有径向挤压和镦挤法。 轴向挤压法又可以细分为:1、正挤压,即金属的流动方向与凸横的运动方向相一致。

正挤压又分为实心件正挤压、空心件正挤压两种。 正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件,如螺钉、心轴、管子和弹壳等。 2、反挤压,金屑的流动方向与凸模的运动方向相反。 3、复合挤压,毛坯一部分金属流动方向与凸模的运动方向相同,而另一部分金屑流动方向则与凸模的运动方向相反。

4、减径挤压,变形程度较小的一种变态正挤压法,毛坯断面仅作轻度缩减。 生产螺母的方式其实更多,其中就有适合生产大、中型螺母的分序挤压法,工艺过程包括:切断,压球,初成型、冲孔,精冲孔等过程,这也是生产冷挤螺母的典型生产过程。 从切断下料开始,每一步都有其详细的计算过程,当然也包括经验数据的修正。 当采用大型自动冷镦机进行切断、镦平、打球、经软化退火处理后再经压床分序成型,这种组合生产的效率就成倍提高。

就采用冷挤压方式生产螺母而言,世界上一直在逐步革新加工工艺,其核心问题是要提高生产效率,提高材料的利用率,减少损耗。 其最终方向是一步成型法,也就是采用圆棒料一次挤出其外形和内螺纹,这是最复杂的生产螺母的工艺方式,核心问题是材料的层间流动问题,即当材料受到挤压,其内孔已经咬入芯棒螺纹以后材料向端面流动过程中引起的层间流动造成的材料晶格拉伸和错动形成的材料内部破坏问题及其它的系列问题。