李悅（山東科技大學，山東 青島 266590）

材料機械性能在擠壓成型中的作用探析

李悅（山東科技大學，山東 青島 266590）

隨著現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展，對材料機械性能加工提出更多更細致的要求。作為一種精密成型的主要工藝，現(xiàn)代冷擠壓成型技術有著傳統(tǒng)切削加工無法企及的優(yōu)勢，生產效率高、尺寸精度高及機械性能好等。本文中以冷擠壓成型技術為切入點，詳細闡述材料機械性能在成型中的作用，以供同行借鑒。

冷擠壓成型；材料機械性能；作用分析

1 冷擠壓成型技術概述

冷擠壓成型技術就是在冷狀態(tài)下，將模腔中的材料利用較大壓力與速度擠壓出來，最終得到滿足尺寸與形狀要求的技術。其特點主要表現(xiàn)為兩點：

（1）較高工藝水平冷擠壓成型技術具有極高的工藝水平，利用該技術生產制造出來的零部件表面粗糙度大可以達到R2.0-R0.6，精度可以達到IT7-IT8級。一般情況下生產出來的積壓件不需要二次加工，如果要求較高的話只需要對特殊要求的部位進行精磨；擠壓件具有較高的力學性能，經過冷加工硬化處理的部件內部纖維流線較為合理，可以提高自身強度。

（2）節(jié)能降耗優(yōu)勢相比于傳統(tǒng)生產工藝，冷擠壓成型技術生產過程中并不需要大量熱能，這樣就可以節(jié)省大量能源，對比可以發(fā)現(xiàn)，后者比傳統(tǒng)生產工藝節(jié)省80%能源。與此同時，冷擠壓成型技術利用金屬可塑性加工生產成型擠壓件，避免加工中大量使用切削加工工藝，提高原材料利用率，對比發(fā)現(xiàn)，可以節(jié)省大約50%的原材料。

2 冷擠壓成型技術應用

（1）毛坯準備毛坯準備過程中，需要自己分析擠壓件的要求，充分考慮送料、坯料等忒單，選擇合適的坯料，如為孔環(huán)形毛坯，需要保證外圓與內孔的同心度避免出現(xiàn)不均勻變形情況；接著根據(jù)具體要求設計擠壓件的基本參數(shù)。為了增強毛坯塑性、降低變形抗力，需要軟化處理毛坯，確保毛坯適合于擠壓成型。再次凈化、潤滑及酸油等程序處理毛坯表面，保證擠壓成型過程中金屬毛坯具有較強的流動性。

（2）凸模單位擠壓力的確定根據(jù)以下公式確定凸模單位擠壓力：

σ：毛坯材料抗拉強度；

d1：毛坯外徑；

d2：齒根圓直徑；

h1：工作帶高度；

μ：擠壓腔內摩擦系數(shù)；

h1：擠壓件的高度。

（3）模具結構設計

擠壓成型過程中，模具受力較為復雜，加上工作環(huán)境相對惡劣，技術應用過程中不但要確保模具具有極強的充型能力可以完成充滿型腔，模具必須滿足剛度及強度等要求，當出現(xiàn)損壞情況時可以及時拆卸，將模具使用壽命盡可能延長。

2.3.1 設計凸模首先設計工作端面傾角。凸模與坯料接觸時，在傾角端面會產生一種徑向分力，并推動坯料沿著徑向流向其余方向，降低工作壓力，改善模具填充性。

2.3.2 芯棒設計芯棒既可以約束分流，又能定位坯料。

2.3.3 卸料設計設計符合卸料與推定要求的機構以滿足整個工作流程，確保整個卸料與推定設計順利進行。

2.3.4 試驗擠壓完成設計工作后需要進行試驗擠壓工作，如果試驗擠壓出的擠壓品滿足相關要求，則可以投產使用；如果不能滿足相關要求，需要重新設計，直到滿足設計要求為止。

3 擠壓成型中材料機械性能的作用

雖然冷擠壓工藝具有顯著優(yōu)勢，但也存在一些明顯不足，如明顯不均勻變形。實際生產中除了采用一些具體工藝措施以提高優(yōu)質冷擠壓件質量外，還需要原材料具有較高的質量與良好性能。衡量冷擠壓用擦料質量與性能主要有以下指標。

3.1 變形抗力分析

所謂變形抗力指的是變形過程中原材料抵抗產生的反抗力；變形抗力與加工所需的單位擠壓力成正相關，也就是變形抗力越大、單位擠壓力越大。當變形抗力足夠大時，極有可能損壞模具或冷擠壓設備。因此衡量原材料能否進行冷擠壓加工的主要指標就是變形抗力的大小。如受到目前技術條件限制，冷擠壓含碳量超過0.45%的碳鋼難度較大，主要因為這類碳鋼具有較大的變形抗力，可能直接超過模具允許的最大單位壓力，直接破壞模具，無法正常使用。

3.2 組織狀態(tài)分析

冷擠壓變形能力受到晶粒大小與狀態(tài)的影響。以碳鋼為例分析，冷擠壓過程中，材料變形能力與含碳量呈正相關，含碳量越高、變形能力越強。即便有著同材質的材料，但通過不同程度熱處理形成內部不同組織時，也存在不同的塑性。保證晶粒大小適中，過大或過小都會影響質量，晶粒過小意味著變形抗力與變形功能上升；晶粒過大材料會出現(xiàn)脆化，冷擠壓過程中很容易出現(xiàn)裂縫等問題。一般情況下剛才冷擠壓合理的晶粒大小范圍為φ0.02-0.06㎜；250-3000/㎜2，平均面積為400-4000μm2。

3.3 表面處理要點

鋼零件冷擠壓的主要問題就是表面處理與潤滑，其處理效果直接影響零件表面質量與模具壽命，主要包括以下內容：表面缺陷去除、清潔、去脂、將表面氧化層去除、磷酸鹽處理及潤滑處理。

前幾項主要目的是提高秒批表面質量，為磷酸鹽與潤滑處理做好鋪墊。冷擠壓工藝中平均壓力達到200㎏/㎜2，零件與模具之間劇烈摩擦，再者材料變形過程中釋放大量熱量，溫度上升約300℃，很容易出現(xiàn)熱粘著，直接對零件與模具表面產生破壞，增大摩擦力與擠壓力，直接損毀模具。因此需要在材料表面附著一種兼顧的有覆蓋力的潤滑膜。且具有一定的柔韌性與厚度。

4 結語

總而言之，現(xiàn)代社會中冷擠壓成型技術發(fā)揮著越來越重要的作用。但實際中該技術容易受到各類因素影響，影響產品制造質量。本文中以冷擠壓成型技術概念與特點為切入點，分析冷擠壓成型應用現(xiàn)狀及存在問題，深入探究擠壓成型中材料機械性能的作用。希望通過本文論述，可以為材料加工水平與質量提高貢獻一份力量。

[1]胡國軍.現(xiàn)代冷擠壓成型技術研究與應用[J].機械設計與制造.2011(02):11.

[2]王建良,劉寧.雙分型面擠壓鑄造模設計與應用[J].模具工業(yè).2010(02):45.

李悅（1996-），女，漢族，山東省德州市人，山東科技大學2014級機械電子工程學院在校學生，材料成型及控制工程專業(yè)。