冷镦(冷挤压)工艺基本概念与镦锻率

◆冷镦、冷压

在室温状态下，将坯料置于自动冷镦机或压力机的模具中，对模具施加压力，利用上、下模的相对运动，使坯件在模腔里变形，高度缩小，横截面增加，这样的压力加工方法，对自动冷镦机而言叫冷镦，对压力机而言叫冷压。

实际生产中，紧固件冷成型工艺，在冷镦的过程中，常常伴随有挤压的方式。因此，单就紧固件产品的冷镦工艺，实际是既有冷镦，也有挤压的一种复合工艺的加工方法。

 

◆冷镦(冷挤压)的变形方式

1．冲裁：使坯件的一部分与主体分割开。如线材的切断、螺母的冲孔、六角头螺栓的头部切边等。

2．镦粗：使坯件高度缩短、横截面增加的加工方法，如螺母的镦球、螺栓头部成型的预镦、精镦等。

3．正挤压：坯件在冷镦压中，坯件在下模中变形时，金属的流动方向与上模的运动方向一致。冷镦螺栓、圆柱头内六角螺钉中的粗杆缩径就是一种正挤压。如强束(杆)。

4．反挤压：坯件在变形中，金属的流动方向与上模的运动方向相反。圆柱头内六角螺钉头部成形就属反挤压。如拉深(孔)。

5．复合挤压：坯件在变形中金属的流动方向一部分与上模的运动方向相同，一部分又相反。即变形中既存在正挤压，也存在反挤压。如圆柱头内六角螺钉在同一工位变形中既有杆部缩径（正挤压）又有头部成型（反挤压）。

 ◆冷镦(冷挤压)变形程度

1．变形程度

是指坯料被镦锻部分长度在镦锻终了的压缩量与原始高度的比值，或者坯料截面积在镦锻终了截面积的增加量与原始横截面的比值。

2．变形程度的表示方法

◇第一种方法用镦锻比(S),如下图所示。

即：S=h0/d0                

式中：h0——被镦锻部分的原始高度

         d0——被镦锻部分的原始直径

镦锻比可以确定镦锻的难易，镦锻比愈小，变形量愈小，变形更容易。镦锻比愈大，变形愈难，金属纤维流动不规则，有的纤维被折曲，形成纵向弯曲现象。如下图所示：

◇第二种方法用镦锻率（ε）

式中  ho、Fo——镦锻前头部材料的原始高度、横截面积

          h、F——镦锻后工件的高度、横截面积

3．许用变形程度

当冷镦变形程度超过金属本身的变形限度时，变形的工件侧面会出现裂纹，而造成不良品，其模具使用强度也会受到影响，降低使用寿命，严重时可使模具开裂而损坏。

金属的许用变形程度与金属本身的塑性有关，塑性好的金属，许用变形程度要高于塑性较差的金属。碳钢含碳量愈高，它的塑性愈低，许用变形程度也会愈小。

在生产中，对于塑性较差的金属，如中碳钢、合金钢的冷镦常采取对钢材进行退火软化处理、增加模具的强韧性、金属表面润滑等，目的就在于使金属的许用变形程度得到提高。

下表列出了部分钢材的许用变形程度：

◆ 镦锻次数的确定

产品在冷镦中，通常都要经过两次以上的镦锻才能成型。镦锻次数确定合理，将充分利用金属的许用变形程度，提高模具的使用寿命，保证产品的质量。确定镦锻次数，考虑下列因素：

镦锻比即坯料需要变形部分的长度与直径的比，比值过大，一次镦锻就会出现纵弯现象，压扁后，会出现夹层，如下图所示。要避免镦锻中出现这些缺陷，必须增加镦锻次数。即首先将坯料预镦成锥形，之后再精镦，直至达到需要形状。

一般按下列数据来决定镦锻次数：