溫?cái)D壓件特點(diǎn)及力學(xué)性能介紹

　　

　　把溫?cái)D壓界定在室溫以上，再結(jié)晶溫度以下的擠壓工藝，那么根據(jù)前述的分析可知，溫?cái)D壓件的質(zhì)量及力學(xué)性能應(yīng)更接近或類似于冷擠壓。如溫?cái)D壓件的尺寸精度力求接近冷擠壓，溫?cái)D壓后也會(huì)出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，能起到強(qiáng)化零件的作用。

　　

　　溫?cái)D壓件的尺寸精度溫?cái)D壓的成型溫度越低，其尺寸精度也越接近于冷擠壓。引起尺寸變化的主要因素與冷擠壓時(shí)相同：模具的彈性變形、擠壓設(shè)備的彈性變形及模具的磨損等。其次是坯料加熱、擠壓后的冷縮量等。

　　

　　準(zhǔn)確控制坯料加熱溫度和擠壓成形溫度，對(duì)溫?cái)D壓件的尺寸精度影響很大。45鋼的膨脹曲線，在700℃時(shí)如果溫度波動(dòng)50℃，則由于收縮，尺寸就有±0.001mm/mm的變化。這相當(dāng)于1/3~1/5的冷擠壓件尺寸公差。在700~800℃，由于鋼有相變，使得熱膨脹曲線有變化。在進(jìn)行溫?cái)D壓凸模、凹模等工作部分尺寸計(jì)算時(shí)，除了要考慮模具受力后的彈性變形量外，還必須考慮模具升溫后的膨脹量和制件冷卻后的收縮量。

　　

　　鋼在200~850℃溫?cái)D壓時(shí)，擠壓件的尺寸公差可這樣考慮：50mm以下直徑的正擠和反擠壓件，直徑公差不應(yīng)小于0.1mm。如批量較大，直徑公差可以取0.2~0.3mm。此外，高度尺寸與溫度控制的準(zhǔn)確性關(guān)系很大，其公差可取0.4~0.8mm。內(nèi)、外徑的偏移應(yīng)按0.1~0.3mm控制。如果上述公差仍達(dá)不到零件圖的要求，可在溫?cái)D壓后增加冷整形工序。

　　

　　溫?cái)D壓件的表面粗糙度影響溫?cái)D壓件表面粗糙度的主要因素是潤(rùn)滑條件，如潤(rùn)滑條件不理想，模具表面會(huì)因磨損而變得粗糙，進(jìn)而擦傷擠壓件表面，甚至發(fā)生粘附現(xiàn)象。其次，加熱氧化也會(huì)使表面粗糙度值變大。溫?cái)D壓溫度選擇越低，所能達(dá)到的表面粗糙度也越低。一般鋼的溫?cái)D壓件外表面的粗糙度達(dá)Ra3.2~1.6μm，內(nèi)孔表面可達(dá)0.8~0.4μm。若要進(jìn)一步降低表面粗糙度值，可在溫?cái)D壓后進(jìn)行冷整形。

　　

　　溫?cái)D壓件的力學(xué)性能：

　　

　?。?）硬度：當(dāng)溫?cái)D壓度在再結(jié)晶溫度以下，便會(huì)產(chǎn)生加工硬化。有時(shí)，雖然加熱溫度處于再結(jié)晶溫度以下，但是變形時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，特別是表面摩擦的結(jié)果，致使在產(chǎn)品的表面層產(chǎn)生再結(jié)晶，但對(duì)整個(gè)擠壓件來(lái)說(shuō)，加工硬化現(xiàn)象還是存在的。一般來(lái)說(shuō)，加工溫度越高，擠出的制件硬度越低，即冷作硬化愈小。無(wú)論鋼的成分如何，退火的坯料硬度越低，溫?cái)D壓后硬度的增加率就越大。

　　

　?。?）屈服強(qiáng)度：從反擠壓件上取下環(huán)狀試件，從與軸垂直的方向壓縮，測(cè)定試樣的屈服負(fù)荷，其結(jié)果如圖9-21所示。由圖可見(jiàn)，隨著成形溫度變化，屈服發(fā)生載荷變化。在500℃以上，屈服載荷急劇下降，但相對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品而言，溫?cái)D壓產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度相對(duì)要大。

　　

　?。?）抗拉強(qiáng)度：溫?cái)D壓件的抗拉強(qiáng)度。圖示是由經(jīng)50%變形程度的正擠產(chǎn)品上取下的試樣，進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果。在500℃以下的溫?cái)D壓溫度范圍，45、35CrMo鋼抗拉強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。溫度繼續(xù)上升，則抗拉強(qiáng)度下降。不銹鋼0Cr18Ni9冷擠壓后，抗拉強(qiáng)度為1300MPa，為坯料抗拉強(qiáng)度的2倍，溫?cái)D壓時(shí)，抗拉強(qiáng)度增加的程度減小，如在400℃擠壓時(shí)，產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度為900MPa，與坯料抗拉強(qiáng)度相比，增加了不到30%。

　　

　　由此可見(jiàn)，像不銹鋼這種在冷擠壓時(shí)冷作硬化劇烈的材料，采用溫?cái)D壓非常有效，變形力可大大下降。碳鋼和低合金鋼存在藍(lán)脆現(xiàn)象。在藍(lán)脆溫度下溫?cái)D壓，可得到抗拉強(qiáng)度較高的產(chǎn)品。

　　

　?。?）沖擊韌度：35CrMo和0Cr18Ni9兩種鋼在不同溫度下正擠壓加工（變形程度50%）的產(chǎn)品，在室溫下進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的結(jié)果。從圖中可見(jiàn)，冷擠壓時(shí)，沖擊吸收功比坯料的沖擊吸收功降低了很多。但當(dāng)溫度升至溫?cái)D壓溫度范圍時(shí)，沖擊吸收功就增大了。不過(guò)，35CrMo鋼在500~600℃時(shí)沖擊吸收功急劇下降，比冷擠壓產(chǎn)品的沖擊吸收功還要低得多，這是因?yàn)樵摐囟葏^(qū)域正是35CrMo在曲柄壓力機(jī)上溫?cái)D壓時(shí)出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象。而沒(méi)有藍(lán)脆現(xiàn)象的0Cr18Ni9，則隨著溫?cái)D壓溫度的增加，產(chǎn)品沖擊吸收功一直在增加。

　　

　?。?）疲勞強(qiáng)度：曾有人將材料為20Cr的汽車(chē)活塞銷(xiāo)在680℃溫?cái)D壓，對(duì)其進(jìn)行疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)疲勞裂紋的周次為8萬(wàn)~10萬(wàn)次；而采用冷擠壓成形時(shí)，出現(xiàn)裂紋的周次為5~6萬(wàn)次；采用機(jī)械加工時(shí)，則為5萬(wàn)~8萬(wàn)次。由此可見(jiàn)，溫?cái)D壓件的疲勞強(qiáng)度是zui高的。

　　

　　通過(guò)以上的試驗(yàn)及對(duì)比表明，鋼在200~400℃溫?cái)D壓時(shí)，產(chǎn)品的力學(xué)性能與同樣變形程度的冷擠壓產(chǎn)品相近；而在400~850℃溫?cái)D壓時(shí)，產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、屈服極限為經(jīng)熱成形退火后產(chǎn)品的1.1~1.15倍。