何大開(kāi)

縮徑擠壓的特點(diǎn)是被擠壓坯料沒(méi)有處于封閉狀態(tài)，擠壓時(shí)利用坯料本身軸向力使之壓入模具產(chǎn)生縮徑，得到我們所需產(chǎn)品。因而常常會(huì)發(fā)生金屬被壓堆的情況，導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)。圖1是一花鍵軸，模數(shù)m=1，齒數(shù)z=11，齒形角α=45°。圖2是花鍵擠壓成形時(shí)出現(xiàn)的金屬壓堆現(xiàn)象。

一、問(wèn)題分析

縮徑冷擠壓花鍵過(guò)程中金屬被壓堆的主要原因是擠壓過(guò)程中，擠壓模具與擠壓坯料間的摩擦力過(guò)大，達(dá)到足以使擠壓坯料發(fā)生徑向變形，以至擠壓很難繼續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)生金屬壓堆。影響縮徑擠壓過(guò)程中金屬壓堆的因素有：擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的擠壓摩擦力、擠壓力、擠壓模具、坯料、變形抗力、變形程度和變形速度等。

二、解決方案

1.降低摩擦力

降低摩擦力主要從以下幾點(diǎn)著手。

（1）計(jì)算擠壓縮徑量 縮徑量是決定縮徑擠壓能否進(jìn)行的關(guān)鍵，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)退火坯料的擠壓縮徑量要小于不退火或調(diào)質(zhì)坯料的擠壓縮徑量。如果從一開(kāi)始試模擠壓就產(chǎn)生金屬壓堆，那么就應(yīng)該分析計(jì)算擠壓過(guò)程中擠壓縮徑量是否合理。根據(jù)試驗(yàn)，調(diào)質(zhì)坯料、不退火坯料最大擠壓縮徑量為38%，但在實(shí)際生產(chǎn)中很難做到這一點(diǎn)，一般可選取小于25%縮徑范圍。

（2）表面處理及潤(rùn)滑 表面處理也是決定縮徑擠壓能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵因素，如果在擠壓過(guò)程中，擠壓制品產(chǎn)生“竹節(jié)”現(xiàn)象，這是由于擠壓外摩擦力過(guò)大，導(dǎo)致中心層金屬流動(dòng)速度大于外層金屬而發(fā)生的現(xiàn)象，或在擠壓制品中部產(chǎn)生壓堆。那么就應(yīng)考慮表面處理是否合理，以及金屬表面磷酸鹽膜或草酸鹽膜的厚度，同時(shí)要了解金屬表面鹽膜附著層是否在擠壓過(guò)程中容易脫落而增加擠壓摩擦力?？刹扇∵m當(dāng)調(diào)整表面處理的化學(xué)藥劑、反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)要注意對(duì)潤(rùn)滑劑的合理選用，一般要選擇摩擦因數(shù)低、黏性小的潤(rùn)滑劑。

2.改進(jìn)擠壓模具降低擠壓力

擠壓模具設(shè)計(jì)好壞對(duì)縮徑擠壓起著決定性作用，對(duì)擠壓模具改進(jìn)可從擠壓入口處、導(dǎo)向角α、定徑工作帶和出口處等方面著手，如圖3所示。

（1）模具入口處 模具入口外圓大小應(yīng)與擠壓花鍵坯料外圓相差不大，如果相差較大，則易產(chǎn)生擠壓坯料發(fā)生二次變形，入口處沒(méi)有起到很好導(dǎo)入作用，縮徑擠壓難以進(jìn)行。同時(shí)入口處深度選擇要合理，實(shí)踐表明，應(yīng)根據(jù)縮徑量增加而增長(zhǎng)。

（2）模具導(dǎo)向角α 導(dǎo)向角度大小是決定縮徑擠壓力的一個(gè)重要因素，模具導(dǎo)向角度設(shè)計(jì)要合理，因?qū)蚪窃龃?，擠壓力會(huì)大幅升高，就有可能導(dǎo)致坯料發(fā)生徑向形變，產(chǎn)生金屬在擠壓過(guò)程中壓堆。但導(dǎo)向角過(guò)小，導(dǎo)致花鍵有效長(zhǎng)度過(guò)短。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，縮徑擠壓導(dǎo)向角α選取范圍為25°～45°，同時(shí)導(dǎo)向角選取也應(yīng)考慮坯料狀態(tài)、坯料類型。

圖1

圖2

圖3

（3）模具定徑工作帶 模具定徑工作帶長(zhǎng)度也是影響擠壓的一個(gè)重要因素，定徑工作帶過(guò)長(zhǎng)，擠壓力會(huì)升高，過(guò)短會(huì)使金屬制品尺寸不穩(wěn)定。如果擠壓縮徑量較大，可以適當(dāng)改變定徑工作帶長(zhǎng)度，但必須保證擠壓制品尺寸精度。

（4）模具出口處 一般來(lái)說(shuō)應(yīng)盡量避免擠壓制品與模具出口處發(fā)生摩擦，而使擠壓力升高、制品表面劃傷。出口處外圓設(shè)計(jì)也不能隨意，外圓過(guò)大會(huì)影響模具使用壽命。模具出口處尺寸可按有關(guān)資料選取。

3.調(diào)整擠壓坯料硬度的均勻性

坯料本身硬度均勻性也是影響縮徑擠壓花鍵的一個(gè)重要因素，如果坯料在退火或調(diào)質(zhì)過(guò)程中產(chǎn)生硬度不均，則擠壓時(shí)擠壓力變化大，金屬流動(dòng)不均，容易出現(xiàn)金屬壓堆情況。同時(shí)坯料硬度過(guò)高，會(huì)影響模具的使用壽命。

4.提高綜合指標(biāo)

總體來(lái)說(shuō)，縮徑擠壓花鍵是擠壓領(lǐng)域中的一個(gè)難題，因此，擠壓設(shè)計(jì)時(shí)需要多方面考慮。對(duì)于模架設(shè)計(jì)要合理，要有定位裝置，以保證擠壓過(guò)程中同心度，降低擠壓力。模具制作精度要好，選用材料要合理，模芯表面粗糙度值要小，拋模要細(xì)致。坯料表面粗糙度也相對(duì)要高于其他冷擠壓方式。擠壓過(guò)程中變形速度控制等，對(duì)縮徑擠壓有不同程度的影響。

三、結(jié)語(yǔ)

縮徑冷擠壓花鍵技術(shù)應(yīng)用還不廣泛，本文仔細(xì)分析了產(chǎn)生金屬壓堆的各種原因，并論述了解決金屬壓堆的各種方法。實(shí)踐表明以上方法在實(shí)際生產(chǎn)中是行之有效的，成功解決了不同種類產(chǎn)品縮徑冷擠壓過(guò)程中產(chǎn)生金屬壓堆的問(wèn)題。