冷镦工艺对金属材料的要求
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影响冷镦钢品质的主要因素及控制措施(一)冷镦钢,又称铆螺钢或冷顶锻钢,是利用金属的塑性,采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。
冷镦钢产品广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉等各类紧固件;另一重要用途是制造冷挤压零部件和各种冷镦成形的零配件,该用途是随着汽车工业发展起来的,逐步扩大到电器、照相机、纺织器材、机械制造等领域。
一、国内外冷镦钢生产概况1、国内冷镦钢我国冷镦钢的标准化工作起步较晚,尚未形成完整体系,冷镦钢用国家标准仅有3个:GB/T6478—2001《冷镦和冷挤压用钢》,GB/T4232—1993《冷顶锻用不锈钢丝》和GB/T5953—1999《冷镦钢丝》。
冷镦用钢的实物品质尚不能完全满足标准件行业要求,在一定程度上依赖进口。
据海关统计,我国每年进口的紧固件在12~13万t。
随着紧固件工业的迅猛发展,新钢种不断地开发和引进,对外的出口日益增多,随汽车、石油、机械等各行业的技术进步,对配套的紧固件提出许多新要求,不但是形式尺寸上的,而且是性能与可靠性上的,实际上是对紧固件材料提出更高的要求。
我国紧固件行业发生了较大的变化,具体表现在:(1)采用国外钢种牌号如10B22M,10B25LHC,MnB123H等,主要是出口订单上规定要使用的牌号。
(2)同一牌号的钢种衍生出多个交货状态的品种,如SWRCH35K,有免退火、正火、退火+磷化交货,满足不同用户的需求。
(3)大量采用合金、低合金钢种,以适合耐高温、耐高压、耐腐蚀的要求,如SNB5-7,SNB16(JIS4107—94),SNB21-24(JIS4108)。
(4)采用抗延时断裂用钢生产的钢结构用螺栓抗拉强度超过1200MPa。
2、国外冷镦钢国外采用HNDS2制造12.9级螺栓(代替SCM440),延时破断有明显改进,采用45CrNiMoTi 在1500MPa级别使用,其性能优于回火马氏体高强度螺栓,贝氏体钢很少见到有(晶界)碳化物析出,避免了穿晶破坏而发生的延时断裂。
冷镦工艺介绍
冷镦工艺是一种常用的金属加工技术,其中包括多种工艺,能够
使金属材料的强度和韧性得到提高,同时工艺过程中产生的废物也相
对较少,所以广泛应用于汽车、航空、铁路等各个领域。
以下是冷镦工艺的具体介绍:
第一步:获取材料
在通过冷镦工艺加工之前,首先需要准备好要加工的材料。
冷镦工艺
通常适用于直径小于20mm、长度小于200mm的材料,通常使用的材料
有碳素钢、不锈钢、铜、铝等。
第二步:削料和成型
一般来说,冷镦加工需要先将材料进行削料,以便更好地进行成型。
削料时需要根据所需产品的形状和尺寸,选择合适的刀具和削料速度,切削之后就可以进入成型阶段。
具体成型的方式包括挤压、拉伸、扭
曲等多种方法,在过程中也需要根据不同材料的硬度来调整冷镦机的
参数。
第三步:热处理
经过冷镦加工,材料的力学性能得到了改善,但其塑性和韧性可能会
有所降低,因此需要进行热处理。
热处理的方式通常有淬火、回火、
正火等,具体的处理方式需要根据材料的特性来酌情选择。
第四步:表面处理
加工完成后的产品,其表面可能会存在氧化或氢化等问题,会对后续
的使用产生不良的影响。
因此需要对其进行表面处理,以防止发生生
锈等现象。
综上所述,冷镦工艺是一种重要的金属加工技术,可以对金属材
料的力学性能进行改善,并能够生产出高强度、高韧性的金属制品,
具有广泛的应用价值。
冷镦知识和工艺讲解1. 引言冷镦是一种常见的金属加工工艺,广泛应用于制造业中。
本文将介绍冷镦的基本知识和工艺讲解,包括工艺流程、设备、材料要求和优缺点等方面的内容。
2. 冷镦的基本概念冷镦是一种通过将金属坯料加热至适当温度,然后在冷态下进行镦制的金属加工方法。
它能够通过变形加工来改变金属材料的形状和大小。
冷镦的工艺非常灵活,可以生产各种形状的零部件,如螺栓、螺母、螺柱等。
3. 冷镦的工艺流程冷镦的工艺流程一般包括以下几个步骤:3.1 材料准备首先需要准备金属坯料,一般使用钢材或铜材制作。
材料的选择要根据具体产品的要求来确定,包括物理性质、化学成分和机械性能等。
3.2 加热处理金属坯料需要进行加热处理,以提高其可塑性和变形能力。
常用的加热方法包括电阻加热、感应加热和火焰加热等。
3.3 冷镦成型加热后的金属坯料送入冷镦机进行成型。
冷镦机是一种特殊的加工设备,通过压力和模具的作用,将金属坯料逐渐变形为所需形状。
3.4 后处理成型后的零件还需要进行后处理,包括清洗、去毛刺、抛光等步骤。
这些步骤可以提高零件的表面质量和尺寸精度。
3.5 检验和包装最后,对零件进行检验,确保其质量符合要求。
合格的零件经过包装后,可以进行销售或者下一道工序的加工。
4. 冷镦的设备冷镦机是冷镦过程中最重要的设备,它通常由下列部分组成:•送料装置:用于将金属坯料送入冷镦机,保持均匀的进料速度。
•压力机构:通过压力使金属坯料变形,完成冷镦过程。
•模具:冷镦模具决定了最终产品的形状和尺寸精度。
•冷却装置:用于冷却金属零件,防止变形和表面质量不良。
5. 冷镦材料的要求冷镦的材料要求主要包括以下几个方面:5.1 可镦性金属材料的可镦性是指其在冷态下的变形能力。
优秀的可镦性意味着材料容易变形,而不容易断裂。
一般来说,钢材的可镦性比较好,常用于冷镦加工。
5.2 易切削性金属材料的易切削性是指其在冷镦过程中,容易切断和形成所需形状。
易切削性好的材料在加工过程中能够减少切削力和模具磨损,提高生产效率和产品的质量。
冷镦基础知识和工艺分析冷镦是一种金属加工方法,用于在室温下通过挤压和塑造金属材料,从而使其变为中空或实心形状。
冷镦过程能够在不改变材料的化学或物理属性的情况下,改善材料的强度、硬度和耐磨性。
冷镦工艺广泛应用于汽车、电气、机械和建筑等行业,生产出各种紧固件,如螺钉、螺栓、销钉和肩销等。
1.材料选择:冷镦加工适用于多种金属材料,如碳钢、不锈钢、铜、铝等。
不同材料具有不同的加工性能和机械性能,因此在选择材料时需要考虑到工件的使用环境和要求。
2.冷镦设备:冷镦设备主要包括镦头机、滚压机和冷挤压机。
镦头机用于将材料挤压成所需形状,滚压机用于将材料滚压成螺纹或花纹,冷挤压机用于将材料从材坯中挤出成型。
3.镦钢途径:冷镦过程中,将材料送入镦头机的路径称为镦钢途径。
镦钢途径的设计和选择直接影响到工件的加工效果和形状稳定性。
4.模具设计:模具是冷镦过程中必不可少的工具,用于形成工件的形状。
模具的设计需要考虑到工件的形状、尺寸和材料特性等因素,以确保工件的质量和精度。
冷镦工艺分析:1.工件设计:在冷镦工艺中,工件的设计是关键因素之一、工件的形状和尺寸应该符合冷镦设备和模具的要求,同时考虑到材料的挤压和延展性能。
2.材料预处理:在冷镦加工之前,材料需要进行一些预处理,如清洗、除油和退火等。
这些处理可以减少材料的不均匀性、气泡和应力,提高加工的稳定性和表面质量。
3.加热处理:一些情况下,冷镦工艺需要在加热状态下进行,以提高材料的延展性和塑性。
加热温度和时间的选择需要考虑到材料的特性和工艺要求。
4.加工参数:冷镦过程中的加工参数包括挤压速度、压力和润滑剂的选择等。
这些参数的选择需要经验和试验,以确保加工的稳定性和工件的质量。
5.表面处理:冷镦工艺后,工件的表面需要进行一些处理,如退火、焊接、镀锌等。
这些处理可以进一步改善工件的力学性能和抗腐蚀性能。
总结:冷镦是一种常见的金属加工方法,通过挤压和塑造金属材料,制造出各种紧固件和零部件。
冷镦材料标准冷镦是一种常见的金属加工方式,广泛应用于各个行业。
为了确保冷镦产品的质量和性能稳定,制定冷镦材料标准是必要的。
本文将就冷镦材料标准的相关内容进行探讨。
1. 冷镦材料的定义冷镦材料是指在冷镦加工过程中所使用的金属材料。
冷镦加工是通过在常温下将金属材料锻压成所需形状的一种加工方式。
冷镦材料需要具备一定的塑性和韧性,以便在加工过程中不发生断裂或变形。
2. 冷镦材料的分类冷镦材料可以根据其材质进行分类。
常见的冷镦材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢等。
根据不同的应用领域和性能要求,可以选择不同材料的冷镦材料。
3. 冷镦材料的机械性能要求冷镦材料的机械性能是评价其质量的重要指标之一。
常见的机械性能指标包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度等。
这些指标反映了冷镦材料的强度、韧性和可加工性。
抗拉强度是冷镦材料在拉伸过程中能够承受的最大应力。
高抗拉强度意味着冷镦材料具有较好的强度和耐力。
屈服强度是指在拉伸过程中冷镦材料开始发生塑性变形的应力值。
延伸率是冷镦材料在拉伸过程中能够延伸的长度与原始长度之比。
硬度是冷镦材料抵抗变形和划痕的能力。
4. 冷镦材料的化学成分要求冷镦材料的化学成分对其性能和加工性能有着重要影响。
冷镦材料的化学成分要求通常包括主要元素和杂质元素的含量范围。
主要元素包括碳、硅、锰、磷、硫等,杂质元素包括铜、镍、铬等。
化学成分的合理控制可以确保冷镦材料的均匀性和稳定性。
5. 冷镦材料的热处理要求热处理是对冷镦材料进行调整和改善其性能的重要工艺。
热处理包括退火、正火、淬火等过程。
通过热处理可以改善冷镦材料的组织结构和性能,提高其硬度、强度和韧性。
冷镦材料的热处理要求通常包括加热温度、保温时间和冷却速度等参数。
6. 冷镦材料的表面质量要求冷镦材料的表面质量是评价其外观和使用性能的重要指标之一。
表面质量要求通常包括无缺陷、无裂纹、无氧化皮、无锈蚀等要求。
表面质量的好坏直接影响着冷镦材料的使用寿命和加工质量。
冷镦过程审核注意事项冷镦是一种金属加工工艺,通常用于制造螺栓、螺母、销钉等紧固件。
为了确保冷镦过程的质量和效率,必须对其进行审核和控制。
以下是冷镦过程审核的注意事项:1.设备的运行状态:审核人员应该检查冷镦机的运行状态和性能。
包括设备的磨损程度、润滑系统的工作情况、冷却系统的效果等。
确保设备能够正常运行,并满足产品的要求。
2.物料的质量:审核人员应该检查使用的原材料的质量。
包括材料的硬度、强度、化学成分等。
确保原材料符合产品的要求,并且能够满足冷镦过程的要求。
3.工艺参数的设置:审核人员应该检查冷镦工艺参数的设置。
包括冷镦机的速度、冷却液的温度、冷却液的流量等。
确保工艺参数的设置符合产品的要求,并且能够保证产品的质量和效率。
5.变量的控制:审核人员应该检查冷镦过程中的变量控制情况。
包括冷镦机的稳定性、工艺参数的控制、产品的尺寸和形状的控制等。
确保各种变量在可控范围内,并且能够满足产品的要求。
6.检测和检验:审核人员应该检查冷镦过程中的检测和检验情况。
包括产品的尺寸和形状的检测、材料的化学成分的检验等。
确保产品的质量符合标准要求,并且能够满足客户的需求。
7.记录和数据分析:审核人员应该检查冷镦过程中的记录和数据分析情况。
包括各种参数的记录、产品的统计数据等。
确保记录完整、准确,并且能够为后续的问题分析和改进提供依据。
9.过程改进:审核人员应该检查过程改进的情况。
包括冷镦过程中的问题和改进措施的记录和落实情况。
确保过程改进能够持续进行,并且不断提高冷镦过程的质量和效率。
总之,冷镦过程审核是保证产品质量和冷镦过程效率的重要环节。
通过以上的注意事项,可以有效地帮助审核人员进行冷镦过程的审核,并获取相关信息,提出合理的改进意见,以确保冷镦过程的顺利进行。
冷镦件工艺冷镦件工艺是一种常见的金属加工工艺,主要用于生产各种螺栓、螺钉和销轴等紧固件。
本文将介绍冷镦件工艺的基本原理、工艺流程以及其在工业生产中的应用。
一、冷镦件工艺的原理冷镦件工艺是通过在常温下将金属材料进行塑性变形,使其截面积减小,从而实现材料的延长和变细。
在冷镦件过程中,材料受到压力和剪切力的作用,使得材料发生塑性变形,最终形成所需的形状和尺寸。
1. 材料准备:选择合适的金属材料,如碳钢、合金钢等,并进行切割和清洗处理。
2. 镦头设计:根据产品的要求,设计合适的镦头形状和尺寸。
3. 镦头加工:使用加工设备对镦头进行加工,保证其尺寸和形状的精度。
4. 材料供给:将准备好的材料送入冷镦机的供给系统中。
5. 冷镦加工:通过冷镦机的压力和剪切力作用下,将材料进行冷镦加工。
6. 修整工艺:对冷镦件进行修整,以去除可能存在的毛刺和表面不平整。
7. 表面处理:根据产品要求,进行镀锌、喷涂等表面处理。
三、冷镦件工艺的优势1. 节约原材料:冷镦件工艺可以通过材料的塑性变形,最大限度地利用材料,减少废料产生。
2. 提高生产效率:冷镦件工艺可以实现连续生产,大大提高生产效率。
3. 优化产品性能:冷镦件工艺可以改善材料的内部结构,提高产品的强度和硬度。
4. 降低生产成本:相比于热镦件工艺,冷镦件工艺不需要加热和冷却设备,降低了生产成本。
四、冷镦件工艺的应用冷镦件工艺广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域的紧固件生产。
螺栓、螺钉和销轴等冷镦件产品在这些领域中起着重要的作用,用于连接和固定各种零部件。
随着工业的发展和技术的进步,冷镦件工艺的应用范围也在不断扩大。
在汽车制造中,冷镦件产品广泛应用于发动机、底盘和车身结构等部位。
螺栓和螺母是汽车中最常见的冷镦件产品,用于连接和固定各种零部件。
冷镦件工艺能够保证产品的高精度和高强度,满足汽车在行驶中的安全性要求。
在机械制造中,冷镦件产品被广泛应用于各种机械设备的组装和维修中。
冷镦机质量要求通用技术条件1.主题内容与适用范围本标准规定了本公司生产的自动冷镦机制造和质量验收要求。
2.技术要求2.1. 冷镦机的型式与基本参数一般应符合相应的标准,或根据按规定程序批准的图样或技术文件制造。
2.2 冷镦机的出厂应保证成套性,备有必需的工具、附件和易损件,并保证其使用性能和互换性,当随机附件不能满足某些客户要求时,应在订货时说明特殊附件的供应由供需双方商定。
2.3 冷镦机的外购配套件的质量,应符合有关标准。
出厂时应配套进行运转试验,以验证其质量可靠性。
2.4耐磨措施冷镦机的机身、滑块、曲轴等主要运动副应采取耐磨措施,高速负载齿轮、凸轮副等主要零件,也应采取耐磨措施,以提高寿命。
2.5安全与防护2.5.1 冷镦机的安全与防护必须符合安全生产的要求。
2.5.2 电动机或飞轮单方向旋转时,应在其适当的部位标出旋转方向。
2.5.3 冷镦机应具有可靠的超载保护装置。
当超载时,应能保护主要零件不致遭到损坏。
3.润滑2.6.1冷镦机润滑系统的设计应合理、可靠,保证各运转部位正常润滑。
2.6.2 润滑系统应有油箱油位的显示装置。
3.冷镦机应有必要的铭牌、指示、润滑、操纵和安全等各种标牌或标志,标牌的型式与尺寸、材料、技术要求等应符合产品图样的规定。
4.铸、锻、焊件质量4.1 冷镦机上所有铸铁件、有色金属铸件、锻件和焊接件,均应符合有关标准;如无标准,则应符合图样及工艺文件的技术要求;对不影响使用和外观的铸件缺陷,在保证质量的条件下,允许按有关标准的规定进行修补。
4.2重要铸件的工作表面,如滑动轴承、机身或滑块的导轨滑动面、齿轮工作面等,不应有气孔、缩孔、砂眼、夹渣和偏析等缺陷。
4.3机身、滑块、曲轴和凹模座应具有材料性能的证明。
4.4机身、滑块、凹模座、冲头夹持器、连杆、大齿轮和飞轮等重要铸件、锻件或焊接件,应进行消除内应力处理。
4.5铸铁件、铸钢件、有色金属铸件上的型砂和粘结物、焊接件的焊渣应清理干净。
冷镦模具的选材及热处理冷镦模具是一种用来实现冷镦成形过程的关键制造工具,由于模具在加工过程中承受着较大的温度、压力和摩擦磨损,使得模具的材料的选取显得特别重要。
通常来说,模具的选取基本的要求是:强度高、硬度高,耐磨性和耐腐蚀性较强,使用寿命较长,有利于模具本身消耗较少地加工得到高精度的零件。
目前,模具材料主要分为碳钢、酸性钢、合金钢和内衬等。
碳钢就是亚克力,是由碳钢和坩埚组成的一种模具材料,硬度较低,耐磨性较差,是属于极不耐久的模具材料,只适用于制作简单的模具。
但也正是由于它的抛光性能和加工简便性,使得它也深受制模行业的制造商的青睐。
酸性钢是属于高硬度的模具材料,硬度可以达到50~60,耐磨性较强,耐腐蚀性良好,具有良好的抗磨损性,但热处理性能较差,使用寿命较短。
它主要用于制作中等难度的模具,具有方便性、造价低廉、使用寿命间接等优点。
合金钢是关于模具中介合金加工而成的一种高密度材料,一般来说它可以达到厚度80mm以上,其特点是可以在较低的温度下热加工,硬度大、耐磨性高,耐腐蚀性好,所以是制造抗特殊成形零件的理想材料,也是模具中使用最多的材料,如金属模具、液压模具制造等。
内衬是一种特殊的模具材料,它的特点是可以制造高精度的零部件,一般是由高级合金钢加工而成,并采用较精密的热处理手段,以提高其硬度和耐磨性,能够承受更大的任务压力。
除此之外,它还具有可用于制作复杂零件和提高零件表面质量的特殊性能,是模具加工的理想材料。
在此,冷镦模具的热处理是一个不可忽视的步骤,它对模具的寿命有很大的影响。
一般来说,模具的热处理方法可以分为使用真空渗碳、淬火和渗碳表面淬火。
真空渗碳主要是为了改善模具的表面质量和耐磨性,通常可以使模具的表面层深约为0.7~1.5mm;而淬火则是为了改善模具的强度和硬度,使模具在加工中更加稳定,能够承受更多的压力;最后,表面淬火则是在模具的外表面加热,其目的是为了提高模具的耐磨性和精度,避免加工产生的不良效果。
冷镦成型工艺一、概述冷镦成型是指利用专用机器设备对金属材料进行成型加工的一种方法,通常用于生产螺栓、螺母、轴承等零部件。
冷镦成型工艺具有高效、高质量、低能耗等优点,广泛应用于制造业。
二、材料准备1. 原材料:冷镦成型通常使用的原材料为钢丝或钢棒,要求表面光洁度高,无裂纹、疵点等缺陷。
2. 材料处理:在进行冷镦成型前,需要对原材料进行一些预处理工作。
首先是去除表面的油污和锈蚀物,可以采用酸洗或机械清洗等方法;其次是对材料进行调质处理,以提高其硬度和强度。
三、设备选择1. 冷镦机:冷镦机是进行冷镦成型的主要设备。
根据不同的生产需求和产品要求,可以选择单颗头或多颗头的冷镦机。
2. 辅助设备:除了冷镦机外,还需要配备一些辅助设备,如切断机、抛光机等。
四、工艺流程1. 切断:将原材料按照一定长度进行切断。
2. 镦头制作:根据产品要求,对冷镦机上的模具进行设计和制作。
3. 冷镦成型:将经过处理的原材料放入冷镦机中,通过模具的挤压和拉伸,使其逐渐变形成为所需形状。
4. 抛光:对成型后的零部件进行抛光处理,以提高表面光洁度和质量。
5. 检验:对成品进行检验,包括外观质量、尺寸精度、硬度等方面。
五、工艺参数1. 冷镦机调整:根据不同的产品要求和工艺流程,需要调整冷镦机的参数,如挤压力、旋转速度等。
2. 模具设计:模具设计是影响产品质量和生产效率的关键因素。
需要根据不同的产品要求和材料特性进行合理设计。
3. 加工工艺:加工工艺包括冷镦成型过程中各个环节的操作流程和参数设置。
需要根据实际情况进行合理调整。
六、常见问题及解决方法1. 产品出现裂纹或变形:可能是由于材料硬度不足或冷镦机参数设置不当造成的。
可以采用调整冷镦机参数、更换模具等方法解决。
2. 产品表面质量差:可能是由于原材料表面处理不当或抛光工艺不到位造成的。
可以采用改进原材料处理、加强抛光工艺等方法解决。
3. 生产效率低:可能是由于设备老化、工艺流程不合理等原因造成的。
冷镦工艺对金属材料的要求
1、冷镦用金属材料的机械性能要求
根据冷镦工艺特点,对钢材机械性能提出如下要求:
1)屈服强度Re以及变形抗力尽可能低,这样可使单位变形力相应减小,以延长模具寿命;
2)材料的冷变形性能要好,既材料应有较好的塑性,较低的硬度,在大的变形程度下不致引起开裂。
如冷镦高强度螺栓时,即可使用含碳量较高的碳素钢,又可使用含碳量较低的低合金钢。
如果增加含碳量,就会使硬度提高,塑性降低,使冷
变形性能变坏。
但是在含碳量较低的钢中加入少量合金元素(如添加少量硼10B21、10B33钢),即可显著提高钢材强
度,从而满足产品的使用性能要求,同时又不损害其冷变形性能;
3)材料的加工硬化敏感性能越低越好,这样不致使变形过程中的变形力太大。
材料的加工硬化敏感性可用变形抗力--应变曲线的斜率来反映。
斜率越大,则加工硬化敏感性越高。
如不锈钢0Cr18Ni9(SUS304)的曲线斜率最大。
这种材料的加工硬化敏感性就比较剧烈,随着变形程度的增加,变形抗力急剧上升。
钢材的机械性能不但表现原始坯料的Rm、Re、A、Z 及硬度
等指标,不但受原材料的化学成分、宏观组织、微观组织等
方面的影响,还受到材料准备过程中的拉拔及各道工序之间的热处理影响。
2、化学成分的要求
⑴碳(C)碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。
含碳量越高,钢的强度越高,而塑性越低。
含碳量每提高0.1%,其屈服强度Re提高27.4MPa,抗拉强度Rm提高(58.8-78. 4MPa),而伸长率A则降低4.3%,断面收缩率Z降低7.3%。
当钢的含碳量<0.5%、含锰量<1.2%、断面收缩率Z=80%时,单位冷变形力P与钢材含C、Mn量之间的近似关系如下:P=1950C+500Mn+1860(MPa) (1)
可见,钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。
在实际工艺过程中,冷镦挤压用钢的含碳量大于0. 25%时,要求钢退火成具有最好的塑性组织——球状珠光体组织。
对于变形程度为65%-85%的冷镦紧固件不经过中间热处理而进行三次镦锻变形,其含碳量不应超过0.4%。
对当含碳量超过0.3%-0.5%的碳钢进行镦锻时,就要增加中间完全退火工序或者采用温镦。
⑵锰(Mn)锰在钢的冶炼中与氧化铁作用(Mn+FeO+Mn O+Fe)主要为对钢脱氧而加入。
锰在钢中与硫化铁作用(Mn +FeS+MnS+Fe),能减少硫对钢的有害性。
所形成的硫化锰可改善钢的切削性能。
锰使钢的强度有所提高,塑性有所降低,对于钢的冷塑性变形性能是不利的,但是锰对变形力的
影响仅为碳的四分之一左右。
由于成品的特殊性能要求,允许锰的含量为硫的五倍。
除了成品的特殊要求外,不宜超过
0.9%。
⑶硅(Si)硅是钢在冶炼中脱氧剂的残留物。
当钢中含硅量增加0.1%时,会增加13.7mpa。
经验表明,含硅量超过0.17%且含碳量较大时,对钢的塑性的降低有很大影响。
在钢中适当增加硅的含量,对钢的综合机械性能,特别是弹性极限有利,还可以增强钢的耐蚀性。
但是当钢中含硅量超过0.15%时,使钢急剧形成非金属夹杂物,高硅钢即使退火也不会软化,急剧降低钢的冷塑性变形性能。
如果硅以硅酸类形式存在于钢中,分散在钢中的细小颗粒会过快地磨损模具。
因此,除了产品高强度的性能要求外,冷镦用钢总是尽量减少硅的含量。
⑷硫(S)硫是有害杂质。
钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹。
硫的存在还促使钢产生热脆和生锈。
因此含硫量应小于0.06%。
镦制高强度紧固件时,应控制在0.04%以下。
由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能,冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08%-0.12%,以利于攻丝。
⑸磷(P)磷的固溶强化及加工硬化作用极强,在钢中偏析严重,增加钢的冷脆性及回火脆性,使钢易受酸的侵蚀。
钢中的磷会恶化冷塑性变形性能,在拉拔中使线材断裂,在冷镦中使工件开裂。
钢中含磷量要求控制在0.045%以下。
⑹其他合金元素铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、钒(V)、钨(W)等合金元素对钢的冷变形性能的影响远不及碳那样大。
一般来讲,随着钢中合金元素的增加,钢的机械强度指标、淬透性随之增加,冷变形性能随之降低。
3、金相组织要求
为使钢材能更好地适应冷镦工艺,对于钢的结构、晶粒大小与形式、非金属夹杂物的分布都有一定的要求。
⑴钢的组织结构
钢中除了铁素体外,还有珠光体。
含碳量越高,珠光体数量越多。
铁素体是软的基体,在软的基体中嵌有硬的珠光体颗粒。
成堆的珠光体分布对于冷变形是不利的,会形成裂纹。
钢材的组织要紧密均匀,因此。
冷镦用钢要用尽可能均匀分布、球状的晶粒结构。
⑵晶粒度
金属的变形是由于晶粒的滑移和晶粒本身的变形而发生的。
在一定的体积内,细晶粒金属的晶粒数必然比粗晶粒金属的多,塑性变形时位向有利于滑移的晶粒也较多,变形能够较均匀地分散到各个晶粒。
相应地细晶粒金属的变形不均匀性和由于变形不均匀性所引起的应力集中均较小,使开裂的机会也小,出现开裂前可承受的塑性变形量增加,对外
反映出塑性较好。
晶粒越小,所产生的激发相邻晶粒滑移的
应力也越小。
为使变形继续进行,必须增大外加的应力,对
外反映出变形抗力较大。
因此冷镦不宜采用过细晶粒的钢材。
晶粒太大,又会使工件表面粗糙,产生明显的伤痕和裂纹。
粗晶粒钢的加工硬化敏感性比细晶粒钢大,塑性较差,冷变
形性能也差。
冷镦用钢的晶粒度要求为4-6级,晶粒的大小
规范如下:晶粒平均直径约(0.02-0.06)mm;每mm2晶粒数
约为250-2300个;晶粒的平均面积约(400-4000)μm2。
⑶非金属夹杂物
不管用什么方法冶炼钢材,总会有或多或少的非金属夹杂物。
氧化物或硫化物等夹杂物,会使金属紧密的晶体结构发生间
断。
夹杂物的形式、数量和分布情况不同,对于钢材的冷变
形性能的影响也各异。
冷镦用线材是热轧钢材经冷拔后使用
的,在轧制和冷拔过程中,这些夹杂物已沿着变形方向被拉
长。
一般说来,细微、均匀分布的夹杂物为害不大。
细小且
分散的硫化物夹杂物可以较好地随着变形方向变形,因而较
其他一些随之变形的夹杂物为害稍小。
特别有害的是氧化铝
夹杂物。
氧化铝微小颗粒不仅极硬,会损伤模具;而且很难
与钢的基体结合在一起,常常在剧烈的冷变形中使工件产生
撕裂。
粗的或者细而局部集中的夹杂物,对钢的冷镦性能影
响很大。
4、表面质量要求
普通热轧钢的表面状态大多数不够好。
热轧钢材的表面缺陷经过冷拔(如果压缩比太小)也无法消除,造成冷镦产品的表面缺陷及废品,严重的将无法进行生产。
⑴坯料表面缺陷
钢在冶炼时,钢锭留有的气泡、缩孔等缺陷。
经过热轧和冷拔,使线材带有比较严重的贯穿性纵裂,在镦锻时会明显地暴露在产品表面。
原材料在轧制中的折叠、耳子、偏析、裂缝等缺陷,在冷镦中会造成严重危害。
如:螺栓的断头、螺母的开裂;工件在搓制螺纹时,螺坯被碾压成两半等。
原材料在酸洗中处理不当,在钢材表面产生麻点、锈蚀。
如果麻点、锈蚀轻微,经过冷拔,凹坑被拉长,在表面基本上显不出痕迹,冷镦中不致于因此而出现裂纹。
如果凹坑严重就会形成裂口;裂口多呈现于工件变形量大的棱角处。
材料表面裂缝等缺陷越深,冷变形性能就越差。
实验表明:无论冷拔还是冷镦,裂纹的形状对于变形程度的影响不大,但是裂纹深度的影响是很大的。
对于变形程度较大的冷镦材料,表面缺陷的临界深度是0.04-0.10mm,更深的缺陷必须避免。
钢材在低碳气氛中加热会引起脱碳。
虽然脱碳从产品的外观质量看不出什么,但是工件表面含碳量的任何变化都会对工件的机械性能产生重大影响。
特别对含碳量0.30%以上的钢材,表面脱碳对工件的疲劳强度和耐磨性明显有害。
为防止脱碳材料在退火时,应使用保护气体。
和脱碳相反的是渗碳。
钢在高温高碳环境中会产生渗碳。
尽管渗碳对于成品是相当于在软核上产生硬壳是可以接受的,有时是需要采用的方法,但是对于冷镦工艺来说是相当有害的。
有渗碳层的钢材表面象蛋壳那样又薄又硬。
在材料改制或者冷镦时,材料表面会产生裂口或者剥离,降低钢材的冷变形性能。
因此,冷镦用钢材应当完全避免脱碳和渗碳。
钢材的脱碳和渗碳情况可采用金相显微镜检查。
⑵尺寸精度要求
线材的尺寸精度对于冷镦产品质量及工艺过程有很大
影响。
冷镦用线材和模具通常是专业化分别加工的。
若线材直径超出最大允许值,则镦锻时工件头部的金属就过多,将产生不良飞边或者使工件杆部弯曲。
或者因线材直径大于凹模模孔直径而使进料困难。
以及工件杆部被凹模孔拉毛,在模孔内急剧形成金属瘤。
若线材直径小于最小允许值,则在镦锻时金属不能完全充满模腔,造成工件棱角不清。
所以冷镦用材料要充分接近真圆,直径均匀。
冷镦用线材的直径允差一般为0.20-0.35mm,不圆度允差为直径允差的1/2。