溫擠壓件特點及力學性能介紹

　　

　　把溫擠壓界定在室溫以上，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，溫擠壓件的質(zhì)量及力學性能應(yīng)更接近或類似于冷擠壓。如溫擠壓件的尺寸精度力求接近冷擠壓，溫擠壓后也會出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，能起到強化零件的作用。

　　

　　溫擠壓件的尺寸精度溫擠壓的成型溫度越低，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。

　　

　　準確控制坯料加熱溫度和擠壓成形溫度，對溫擠壓件的尺寸精度影響很大。45鋼的膨脹曲線，在700℃時如果溫度波動50℃，則由于收縮，尺寸就有±0.001mm/mm的變化。這相當于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。在進行溫擠壓凸模、凹模等工作部分尺寸計算時，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℃溫擠壓時，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。如果上述公差仍達不到零件圖的要求，可在溫擠壓后增加冷整形工序。

　　

　　溫擠壓件的表面粗糙度影響溫擠壓件表面粗糙度的主要因素是潤滑條件，如潤滑條件不理想，模具表面會因磨損而變得粗糙，進而擦傷擠壓件表面，甚至發(fā)生粘附現(xiàn)象。其次，加熱氧化也會使表面粗糙度值變大。溫擠壓溫度選擇越低，所能達到的表面粗糙度也越低。一般鋼的溫擠壓件外表面的粗糙度達Ra3.2~1.6μm，內(nèi)孔表面可達0.8~0.4μm。若要進一步降低表面粗糙度值，可在溫擠壓后進行冷整形。

　　

　　溫擠壓件的力學性能：

　　

　　（1）硬度：當溫擠壓度在再結(jié)晶溫度以下，便會產(chǎn)生加工硬化。有時，雖然加熱溫度處于再結(jié)晶溫度以下，但是變形時產(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，但對整個擠壓件來說，加工硬化現(xiàn)象還是存在的。一般來說，加工溫度越高，擠出的制件硬度越低，即冷作硬化愈小。無論鋼的成分如何，退火的坯料硬度越低，溫擠壓后硬度的增加率就越大。

　　

　　（2）屈服強度：從反擠壓件上取下環(huán)狀試件，從與軸垂直的方向壓縮，測定試樣的屈服負荷，其結(jié)果如圖9-21所示。由圖可見，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，但相對機械加工產(chǎn)品而言，溫擠壓產(chǎn)品的屈服強度相對要大。

　　

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

　　

　　由此可見，像不銹鋼這種在冷擠壓時冷作硬化劇烈的材料，采用溫擠壓非常有效，變形力可大大下降。碳鋼和低合金鋼存在藍脆現(xiàn)象。在藍脆溫度下溫擠壓，可得到抗拉強度較高的產(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，在室溫下進行沖擊試驗的結(jié)果。從圖中可見，冷擠壓時，沖擊吸收功比坯料的沖擊吸收功降低了很多。但當溫度升至溫擠壓溫度范圍時，沖擊吸收功就增大了。不過，35CrMo鋼在500~600℃時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，這是因為該溫度區(qū)域正是35CrMo在曲柄壓力機上溫擠壓時出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象。而沒有藍脆現(xiàn)象的0Cr18Ni9，則隨著溫擠壓溫度的增加，產(chǎn)品沖擊吸收功一直在增加。

　　

　?。?）疲勞強度：曾有人將材料為20Cr的汽車活塞銷在680℃溫擠壓，對其進行疲勞強度試驗。發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)疲勞裂紋的周次為8萬~10萬次；而采用冷擠壓成形時，出現(xiàn)裂紋的周次為5~6萬次；采用機械加工時，則為5萬~8萬次。由此可見，溫擠壓件的疲勞強度是zui高的。

　　

　　通過以上的試驗及對比表明，鋼在200~400℃溫擠壓時，產(chǎn)品的力學性能與同樣變形程度的冷擠壓產(chǎn)品相近；而在400~850℃溫擠壓時，產(chǎn)品的抗拉強度、屈服極限為經(jīng)熱成形退火后產(chǎn)品的1.1~1.15倍。