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論溫?cái)D壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用
【關(guān)鍵詞】：溫?cái)D壓；熱擠壓；冷擠壓
【摘要】：結(jié)合國內(nèi)外溫?cái)D壓技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對溫?cái)D壓的特點(diǎn)、適用范圍以及存在的問題加以介紹和作適當(dāng)?shù)脑u述。
擠壓技術(shù)作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、低消耗的少無切屑加工工藝，在、輕工、汽車、宇航、軍工、電器等部門已成為金屬塑性成形加工的一種極重要手段。介于冷擠壓和熱擠壓之間的溫?cái)D壓是近學(xué)來國內(nèi)外發(fā)展較快的一種毛坯精化新型工藝。溫?cái)D壓適用于對常溫成形時變形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很難成形的高強(qiáng)度金屬及耐蝕耐熱鋼、不銹鋼、鐵合金鋼及含鉻量高的鋼等的加工，更適合于形狀復(fù)雜的非軸對稱異形零件的成形，在汽車、拖拉機(jī)、發(fā)動機(jī)、軍工以及航空航天等領(lǐng)域已成了一種不可替代的成形方法，有人預(yù)言，溫?cái)D壓件十年內(nèi)應(yīng)用比重有可能超過冷擠壓件。
1.溫?cái)D壓模具的特點(diǎn)
1.1 與冷擠壓相比的特點(diǎn)
�。�1）金屬塑性提高，變形抗力下降
溫?cái)D壓時可以將坯料加熱到再結(jié)晶溫度以下塑性好、變形抗力較低的溫度區(qū)域，以降低變形力。經(jīng)測試，一般情況下溫?cái)D壓的成形力僅為冷擠壓的1/3～l/2，降低了設(shè)備噸位和模具負(fù)荷。
�。�2）溫?cái)D壓件的尺寸精度和表面質(zhì)量接近冷擠壓件
溫?cái)D壓的成形溫度越低，其制件的尺寸精度也越高，表面粗糙度值也越低，更接近于冷擠壓件的質(zhì)量；反之，尺寸精度和表面質(zhì)量隨溫度上升而下降。
�。�3）每道工步的變形量較冷擠壓大，可減少工步數(shù)
由于溫?cái)D壓時金屬塑性好，金屬的流動性能要明顯優(yōu)于冷擠壓，在冷擠壓時要數(shù)道工步完成的成形在溫?cái)D壓時可能只要一道即可完成，生產(chǎn)效率提高。
�。�4）可連續(xù)生產(chǎn)，有利于降低
冷擠壓在多工步成形時，工步間需要進(jìn)行軟化和潤滑處理。溫?cái)D壓在多工步成形時，一股可在連續(xù)加熱后連續(xù)成形，不需要進(jìn)行工步間的軟化和表面處理，減低了生產(chǎn)成本。
�。�5）對模具的要求高
冷擠壓時僅需對模具進(jìn)行潤滑，不考慮漠具的冷卻；而溫?cái)D壓時不僅要對模具進(jìn)行潤滑，還要給予模具充分冷卻。
1.2 與熱擠壓相比的特點(diǎn)
（1）尺寸精度和表面質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于熱擠壓件
由于溫?cái)D壓加熱溫度要低于熱擠壓，避開了鋼的劇烈氧化溫度，同樣在非保護(hù)氣氛中溫?cái)D壓坯料的氧化極微，無脫碳現(xiàn)象，避免了因氧化、脫碳等造成的缺陷，使擠壓件的尺寸精度和表面質(zhì)量大大提高。
（2）擠壓件得到強(qiáng)化，不需要進(jìn)行擠壓后熱處理
溫?cái)D壓后可以使擠壓件產(chǎn)生加工硬化，對于低碳鋼而言可以改善切削性能，不需要進(jìn)行正火調(diào)節(jié)硬度。對于一些不需要進(jìn)行最終熱處理的零件，溫?cái)D壓的強(qiáng)化作用足以滿足其對力學(xué)性能的要求。
�。�3）對校具的使用要求高
熱擠壓時可以對模具進(jìn)行模內(nèi)循環(huán)水冷卻，也可進(jìn)行外部噴射水冷卻，而不影響金屬的成形性能。溫?cái)D壓時只能采用模內(nèi)循環(huán)水冷卻，因?yàn)橥獠坷鋮s水接觸坯料會使坯料過冷，使溫?cái)D壓無法進(jìn)行。對于一些變形量不大的零件，熱擠壓時可不對坯料進(jìn)行潤滑處理，也可使模具達(dá)到相當(dāng)?shù)膲勖�。但溫�(cái)D壓時，坯料與放具的接觸應(yīng)力雖比冷擠壓時小得多，但在無潤滑的條件不會出現(xiàn)早期失效。由此可見，溫?cái)D壓對模具的要求比冷、熱擠壓高得多。
�。�4）對坯料的加熱方法要求高
由于溫濟(jì)壓埋料加熱時不得出現(xiàn)嚴(yán)重的氧化和脫碳政象，對爐溫控制的準(zhǔn)確性要求高。故應(yīng)盡可能采用電加熱方法，如感應(yīng)加熱和電阻爐加熱等�；鹧婕訜嵋矁H限于煤氣和天然氣加熱，一般情況下不采用煤或油加熱。
2.國內(nèi)溫?cái)D壓技術(shù)研究現(xiàn)狀
我國近幾年在溫?cái)D壓技術(shù)方面的研究取得了很大的進(jìn)展。我國上海大學(xué)洪慎章等人利用溫?cái)D壓技術(shù)成形了一直靠進(jìn)口的電機(jī)磁極和洗衣機(jī)制動輪；青島理工大學(xué)田福祥采用浮動的上凹模與下凹模對合結(jié)構(gòu)，溫?cái)D壓成形了3Crl3馬氏體不銹鋼液壓機(jī)閥瓣；燕山大學(xué)張立玲等人采用熱機(jī)藕合彈塑性有限元法溫?cái)D壓成形了20CrMnTi轎車等速萬向節(jié)滑套；廣東陽春軸承廠黃覺亮利用溫?cái)D壓與冷精沖復(fù)合工藝成形了W208PPB5外球面方孔軸承。于滬平等采用塑性成形模擬軟件DEFORM；結(jié)合剛粘塑性有限元罰函數(shù)法對平面分流模的擠壓變形過程進(jìn)行了二維模擬，得出了擠壓過程中鋁合金的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度以及流動速度等的分布特點(diǎn)和變化規(guī)律；劉漢武等利用ANSYS軟件對分流組合模擠壓鋁型材進(jìn)行了有限元分析和計(jì)算，找出了模具設(shè)計(jì)中不易發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷；周飛等采用三維剛粘塑性有限元方法，對連續(xù)擠壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了連續(xù)擠壓的不同成形階段，給出了成形各階段的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度場分布情況；馬思群等使用三線非線性有限元分析軟件MSC.marc，對擠壓工藝進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析了擠壓過程中金屬流動分布規(guī)律，并得到了擠壓過程中變形體中任一指定點(diǎn)應(yīng)力、溫度隨時間變化的規(guī)律。王彥可等針對輒承保持架溫?cái)D壓模具失效，利用三維繪圖軟件SolidWorks建立保持架凹模的三維模型，將三維模型導(dǎo)入ANSYS有限元軟件進(jìn)行模擬和分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力分布不均勻且應(yīng)力集中是回模開裂的問題；李更新等人利用Pro/E和DEFORM軟件進(jìn)行溫濟(jì)壓成形數(shù)值模擬解決了20Cr直齒圓柱齒輪齒形角限充不滿的難題�？梢哉f，溫?cái)D壓是一項(xiàng)有效的毛坯精化技術(shù)，值得大大推廣。
3.溫?cái)D壓的適用范圍
溫?cái)D壓是一項(xiàng)有效的毛坯精化工藝。它一般不需添加機(jī)器設(shè)備，工藝也不復(fù)雜，而且收效快，值得大力推廣。
當(dāng)然，溫?cái)D壓與冷擠壓相比，需要增添加熱裝置，產(chǎn)品尺寸精度與表面光潔度雖于冷擠壓較接近，但不免稍差一些，勞動條件由于毛坯加熱也較冷擠壓時差。所以溫?cái)D壓雖有一系列優(yōu)點(diǎn)，但一般說來，在下列三種情況下采用溫?cái)D壓時比較適宜的，即：
�。╨）對于高合金鋼、高強(qiáng)度，用冷擠壓進(jìn)行大變形加工有困難時；
�。�2）對于一般材料，用于冷擠壓而壓機(jī)噸位不夠時；
�。�3）打算組織連續(xù)生產(chǎn)時。
4.所要解決的主要問題
目前，溫?cái)D壓采用的潤滑劑，雖然有許多進(jìn)展，但還不能十分令人滿意。同時也還缺乏加工方面的一些實(shí)際數(shù)據(jù)，完全適合溫?cái)D壓的模具材料還正在研究試驗(yàn)。溫?cái)D壓技術(shù)遠(yuǎn)沒有冷、熱擠壓技術(shù)廣泛推廣于我國生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用，最根本原因之一就是其模具工作零件存在著嚴(yán)重的早期失效現(xiàn)象，模具壽命沒有達(dá)到預(yù)定理想目標(biāo)，從而影響著溫?cái)D壓技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。此外相應(yīng)研究與實(shí)踐的資料還不十分完整。因此，要使溫?cái)D壓加工應(yīng)用范圍迅速發(fā)展，還有許多技術(shù)方面的問題有待解決。
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