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挤压变形的趋向性及其控制
添加时间:2017-8-24

挤压变形的趋向性及其控制

 

冷挤压过程中,金属的流动情况是相当复杂的,有时它只向一个方向流动,有时它向几个不同的方向流动,即金属具有不同的变形趋向性。因此,为了获得理想的金属流动,规定的形状和尺寸,达到预期的变形效果,必须对每一道挤压工序里毛坯各部分的变形进行有效的控制;除使毛坯应该产生变形的部分实现要求的变形外,还要制止毛坯的其余部分产生任何其他的变形。因此,研究各种变形工序里毛坯产生各种变形的必要条件,明确各道工序以及毛坯与挤压件之间的关系,并且在这个基础上正确确定各种工艺变形参数与合理设计冷挤压工艺过程,这就是冷挤压工艺设计中所应解决的根本问题之一。

下面列举四个实例,着重阐明三种基本变形方式下挤压变形趋向性的基本规律。

1.挤压件形状与变形趋向性

如前所述,利用平底凹模正挤压杆形件,当压余厚度小于杆径的一半时,在挤压件端面的中心处便产生缩孔。缩孔形成的主要原因是中心部分金属流动较快,并且得不到应有的体积补充。如果能够对中心部分金属的向下流动加以控制,将会有助于消除缩孔。若在平凸模的端面上加工出一个凹窝,凹窝直径大于实心杆的直径,相当于在挤压件的端面上增加了一个球形凸起)。这时,变形金属有向两个方向流动的趋势。但是,由于凹窝直径大于实心杆的直径,所以金属首先流入变形程度较小的凹窝之中,并在完全充满凹窝之后,金属方通过模孔向下流动。在整个变形过程中,金属始终趋向于向上流动,凹窝起到了对中心部分金属的制动作用。可见,通过对挤压件形状的适当修改,便可改善变形条件,从而对金属变形的趋向性进行有效控制,使金属作所希望的流动。

2.实现稳定变形的工艺条件

挤压底部具有凸起形状的杯形件时,实现稳定变形过程的工艺条件,便是同时充满,即同时达到要求的尺寸。如果凸模内的型腔(即工件凸起部分)首先充满了金属,则在继续变形过程中,凸模将承受不断增加的、过大的应力,而使凸模中心开裂。因此,型腔的深度很有必要设计得长一些。或者通过适当调整零件几何形状、变形工艺参数、模具的结构,实现同时充满,同时达到要求尺寸,同时完成具有两种变形趋向的成形过程的目的。

3.成形凸缘形状时对胀径的控制

挤压双向有孔、带凸缘的零件,有两个工艺方案,1是利用杯形半成品一次成形出凸缘形状和位于其上的孔。挤压时,金属有向上反挤和径向移动两种变形趋向,开始,主要是金属的向上流动;变形的后一阶段金属的径向流动便占有主导地位。径向流动将使成形的孔向外扩张而胀大,变成喇叭状。即使在成形凸缘的最后阶段进行封闭的话。也很难得到理想的内孔尺寸精度。2是为了防止孔径胀大而设计的。首先在杯形半成品上镦制出凸缘,之后在凸缘外径与模腔完全接触。即在凸缘不能产生径向移动的情况下成形凸缘上的孔。这种分工序逐步成形零件形状的方法,就可以针对两种不同变形趋向的特点。从本质上对每一道变形工序里毛坯各部分的变形进行有效控制;除使毛坯的特定部分产生要求的变形之外,排除其他一切不必要的变形。

4.复合挤变形趋向性的一般规律

复合挤压时的理想变形过程是,模具开放,两挤出端不受限制,也不进行封闭。两挤压方向的金属自由流动,以相同的变形速度,最终达到相同的挤压尺寸。从理论上说,两挤压方向的变形程度相等,就可建立等速、均衡挤压的理想变形条件。

实际上,即使两挤压方向的变形程度相等,由于外摩擦作用的影响,两挤压方向的尺寸也不相同,反向挤压的金属较多。我们看杯形复合挤压件。这个零件上下两边孔的尺寸接近。一般可能认为挤压开始后变形的情况是这样的;首先朝变形程度较小的下方流动,接着反向挤压孔,最后成形下部阶梯孔。实际情况并非如此。虽然开始时金属向下流动略占优势,但是很快便转而向上流动,而且在以后的全部变形过程中始终趋向于反向挤压。在上部端面封闭之前,随着中间隔厚尺寸的减小,孔的成形深度比为上升曲线,,封闭后,变形金属才向下流动,曲线下降。这就表明,复合挤压时金属容易向上,即朝反挤压的力向流动。欲使两挤压方向的尺寸接近或一致,反挤压部分的变形程度应该比正挤压的变形率大5%左右。

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