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冷挤压中的壁厚设计问题
添加时间:2017-8-25

冷挤压中的壁厚设计问题


    冷挤压中的壁厚设计问题实质上是防止出现狭窄变形域,保证金属流动畅通、变形均匀的问题。设计时,通常使变形区域附近的金属厚度不小于璧厚, 由此来决定挤压件的尺寸和形状。前面已经谈到的,通常根据底厚不应比壁厚小的原则来确定杯形件的底厚。就是基于上述道理。

    在壁厚设计中,着重研究两个问题。一是挤压件本身的壁厚设计问题,从金属流动情况和挤压工艺性分析两方面出发,提出等壁厚设计方法;二是对于变璧厚的琴件,在不改变挤压件形状的前提下,如何运用等壁厚的设计方法进行工艺设计。

    我们知道,变形区域附近的金属厚度是随着冷挤压过程和冷挤压件形状而变化的。在杯形件的外壁上具有锥形过渡的台阶时,挤压过程中变形区城金属厚度的变化情况。孔的挤压深度较浅,即内孔拐点月远离外形转折点B时,从A点到体母线延长线间的垂直距离豆C月,即变形区域的真实厚度,大于筒壁厚度。随着孔的加深, A点逐渐接近B点,相距y时,由A点到锥面的垂直距离等于筒壁厚度。内孔深度达到锥体部位后,从A点到锥面的垂直距离,小于筒壁厚度。这时,金属流动的通道变窄,出现最窄变形域。最窄区阻碍金属向上流动,起截流作用。因此,继续变形所需要的金属体积便得不到应有的补充,只能靠挤压部位附近的材料延伸来维持其变形的连续性,结果便形状改变。此时,变形金属不再迂回到转折点B,因而脱离模腔和凸模,形成很不规则的圆弧状。用低碳钢和硬铝两种材料所做的冷挤试验结果。左侧表明内孔的挤压深度没有达到锥体部位,即A点没有超越B点,相当于壁厚没有减薄的情况,此时,挤压件外形规则、棱角清晰,锥形挤压面金属饱满、无缺损和变形,与模腔及凸模的形状吻合。右侧表示凸模挤入锥形部位,即A点超越B点时,壁厚减薄时的真实形状。这种形状变化在挤压硬铝合金时尤为突出;壁厚减薄了89%以上(从 1.8减到0.2),并且内壁上出现了裂口。裂口是在凸模刚挤入锥形部位时,从底向壁的过渡处发生的,这是硬铝合金延性较差的表现。两种材料的试验结果极其相似,这反映出由于壁厚交化引起形状畸变的一般性规律。还可看出,最窄区将变形金属分成了上、下两部分,它们在各自的区域中独自变形,不能相互补充与进行调整,最窄区成了变形的分界面。可见,最窄变形区域的出现,是造成截流和引起形状畸变的主要原因。因此,建立等壁厚挤压的工艺条件,是保证冷挤压过程正常进行,促成金属稳定流动,获得满意形状的重要技术措施。确保零件实现等壁厚的关键在于,首先对内孔拐点与外形转折点之间的距离,即等壁厚设计的初始位置尺寸y值,进行有效控制。

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