CN101362156B - 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 - Google Patents
一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101362156B CN101362156B CN2008101070788A CN200810107078A CN101362156B CN 101362156 B CN101362156 B CN 101362156B CN 2008101070788 A CN2008101070788 A CN 2008101070788A CN 200810107078 A CN200810107078 A CN 200810107078A CN 101362156 B CN101362156 B CN 101362156B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- millimeters
- extrusion
- hole
- punch
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
本发明属于金属材料成型领域，涉及一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，金属坯料置于内壁有台阶的筒形凹模内，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸对应，冲头直径小于凹模直径，凹模直径与冲头直径之差的二分之一为挤压工件的壁厚，当冲头向下挤压时，坯料的上端保持不动，坯料的下端沿凹模筒壁向下挤出，根据深孔成形的要求采用一根或多根冲头挤压。本发明在挤压成形过程中冲头始终会受到由金属变形抗力形成的向心力，迫使冲头不偏离坯料的中心；挤压力约为反挤压的66％、正挤压的40％，孔深与孔经之比大于10，孔壁厚差小于1.5毫米；可以在低于共析转变温度723℃以下进行深孔温挤压成形，能够获得比调质热处理更好的强度和韧性的综合机械性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料成型工艺领域，涉及一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺。
背景技术
中碳低合金结构钢包括：40Cr、42CrMo、40MnB、40CrMnMo、35CrMo、35CrMnSi、40CrV等。目前，这类材质的空心件的挤压成形方法主要有反挤压，如图1所示；正挤压，如图2所示；正反挤压同时进行的复合挤压。由于这类材质的金属变形抗力较大，受模具强度及结构的限制，挤压成形金属坯料的温度高于800℃，属于热挤压，而且，空心件内孔的表面质量较差，挤压成形对金属组织及其力学性能的改善也不明显；同时，在挤压成形过程中金属变形抗力会对冲头或芯轴产生一偏心力，迫使冲头或芯轴偏离坯料的中心。因此，要求冲头具有较高的刚性，模座及设备的导向刚性、精度要求较高，挤压空心件的壁厚差较大，达到2∽4毫米，而且挤孔深度越大，壁厚差越大，因此，挤孔的深度也受到限制，通常孔深与孔径之比小于5。
由于无法解决挤压成形过程中存在的两个问题：第一、金属的变形抗力大；第二、金属变形抗力对冲头形成偏心力，因此，现有的挤压成形方法反挤压、正挤压和复合挤压难以加工孔深与孔径之比大于10的空心件，由于，上述两个问题都与金属的变形方法有关，而不同的金属变形方法遵循不同的金属流动规律，其变形抗力的大小及变形抗力的分布也是不同的，反挤压的变形抗力约为正挤压变形抗力的60％。由此可见，设计出一种降低挤压成形过程中金属的变形抗力和减小金属变形抗力对冲头形成的偏心力的挤压成形工艺，用于挤压成形孔深与孔径之比大于10的空心件，解决细长空心杆件的挤压成形问题显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种降低挤压成形过程中金属的变形抗力和减小金属变形抗力对冲头形成的偏心力的中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，用于挤压成形孔深与孔径之比大于10的空心件，解决细长空心杆件的挤压成形问题。
本发明是这样实现的：金属坯料置于内壁有台阶的筒形凹模内，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸对应，冲头直径小于凹模直径，凹模直径与冲头直径之差的二分之一为挤压工件的壁厚，当冲头向下挤压时，坯料的上端保持不动，坯料的下端沿凹模筒壁向下挤出，根据深孔成形的要求采用一根或多根冲头挤压。
将挤压成形的坯料分成A、B、C三个区：A区为不变形区，其位置保持不变；B区为变形区；C区为刚性下移区，冲头轴心线处的变形区宽度为零，从轴心线沿径向变形区的宽度逐渐变宽，在冲头外圆表面处达到最宽；在冲头横截面上轴向变形抗力的分布是：冲头轴心处变形抗力最小，沿径向逐渐变大，在冲头外圆表面处达到最大，当冲头周围金属坯料的壁厚均匀时，由于轴心线处的金属变形抗力最小，冲头将沿坯料的中心向下挤压；当冲头周围金属坯料的壁厚不均匀时，由于金属流动的方向与冲头的挤压方向相同，较薄的一边金属流动较剧烈、成形温度也较低，较薄一边金属坯料会形成较大的径向变形抗力迫使冲头向较厚的一边移动，因此，在挤压成形的过程中，冲头始终会受到由金属变形抗力形成的向心力，迫使冲头沿坯料的中心向下挤压。
在挤压成形的过程中，金属变形抗力比反挤压、正挤压都要小，为反挤压的60-70％，为正挤压的35-45％；
上述深孔挤压成形方法在挤压成形过程中冲头始终会受到由变形抗力形成的向心力，使冲头不偏离坯料中心。这样一来，挤压成形过程对冲头的刚性要求降低，冲头的外形尺寸可以更细长，即冲孔的深度与孔径之比可以更大，挤压成形孔深与孔径之比大于10，挤压工件的壁厚大于5毫米。另外，挤压成形过程对模座及挤压成形设备的导向刚性要求降低，这样一来，可以简化模座及挤压成形设备的结构。深孔挤压成形方法的金属变形抗力比反挤压、正挤压大幅度降低，挤压成形温度可以低于共析转变温度723℃，即可以进行温挤压，温挤压可以显著地改善金属的组织结构及其力学性能，挤压成形后材料的强度与调质热处理的强度相同，挤压成形后材料的韧性大于调质热处理的韧性；挤压成形后材料的内孔表面粗糙度为3.2∽1.6，孔径公差为±0.2毫米，空心件的壁厚也较均匀，孔壁厚差小于1.5毫米。
综上所述，本发明能够高质量地完成中碳低合金结构钢孔深与孔径之比大于10的深孔挤压成形。该项技术适用于细长空心杆件的挤压成形，如汽车空心半轴的挤压成形。
本发明的有益效果：在挤压成形过程中冲头始终会受到由金属变形抗力形成的向心力，迫使冲头不偏离坯料的中心；挤压力比反挤压、正挤压都要小，约为反挤压的66％、正挤压的40％，孔深与孔经之比大于10，孔壁厚差小于1.5毫米；可以在低于723℃(共析转变温度)的温度下进行深孔温挤压成形，能够获得比调质热处理更好的强度和韧性的综合机械性能。
具体实施方式
图1、现有技术的金属反挤压的变形原理示意图。
图2、现有技术的金属反挤压时冲头横截面上轴向变形抗力的分布示意图。
图3、现有技术的金属正挤压的变形原理示意图。
图4、本发明金属深孔挤压的变形原理示意图。
图5、本发明金属深孔挤压时冲头横截面上轴向变形抗力的分布示意图。
图6、本发明实施例1挤压前的毛坯图。
图7、本发明实施例1深孔挤压第一工步图。
图8、本发明实施例1深孔挤压第二工步图。
图9、本发明实施例2挤压前的毛坯图。
图10、本发明实施例2深孔挤压第一工步图。
图11、本发明实施例2深孔挤压第二工步图。
图1中：冲头1，金属坯料2，凹模3，上、下箭头表示冲头和金属坯料的运动方向。
图2中：曲线4表示轴向变形抗力的分布、Fmax、Fmin分别表示最大和最小变形抗力。
图3中：冲头5、金属坯料6、凹模7、向下的箭头表示冲头和金属坯料的运动方。
图4中：冲头8、金属坯料9、凹模10、向下的箭头表示冲头和金属坯料的运动方。
图5中：曲线11表示轴向变形抗力的分布、Fmax、Fmin分别表示最大和最小变形抗力。
实施例1
材质为42CrMo、不带法兰盘的空心杆件的深孔挤压工步图。
图6表示挤压前的毛坯，棒料直径67豪米、长度322.36毫米；图7表示深孔挤压第一工步图，冲头直径51毫米，冲头长度320毫米，第一工步的挤孔直径51毫米、孔深303.7毫米；图8表示深孔挤压第二工步图，冲头直径42毫米，冲头长度600毫米，第二工步的挤孔直径42毫米、孔深554.66毫米。第一、第二工步金属坯料置于同一凹模中，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸相同，根据深孔成形的要求采用两根冲头挤压，只更换冲头，该空心杆件的孔深与孔径之比为12，挤压工件的壁厚大于5毫米。
实施例2
材质为42CrMo、带法兰盘的空心杆件的深孔挤压工步图。
图9表示挤压前的毛坯图，毛坯由一法兰盘和一杆部组成，杆部直径83豪米、长度357.14豪米；图10表示深孔挤压第一工步图，冲头直径66.8毫米，冲头长度400毫米，第一工步的挤孔直径66.8毫米、孔深334毫米；图11表示深孔挤压第二工步图，冲头直径53.8毫米，冲头长度700毫米，第二工步的挤孔直径53.8毫米、孔深645.94毫米。第一、第二工步金属坯料置于同一凹模中，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸相同，根据深孔成形的要求采用两根冲头挤压，只更换冲头。该空心杆件的孔深与孔径之比为10.9。
Claims (5)
1.一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，金属坯料置于内壁有台阶的筒形凹模内，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸对应，冲头直径小于凹模直径，凹模直径与冲头直径之差的二分之一为挤压工件的壁厚，其特征在于：
(1)、材质为42CrMo、不带法兰盘的空心杆件的深孔挤压成形工艺：
棒料直径67豪米、长度322.36毫米；第一工步，冲头直径51毫米，冲头长度320毫米，第一工步的挤孔直径51毫米、孔深303.7毫米；第二工步，冲头直径42毫米，冲头长度600毫米，第二工步的挤孔直径42毫米、孔深554.66毫米；第一、第二工步金属坯料置于同一凹模中，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸相同，根据深孔成形的要求采用两根冲头挤压，只更换冲头，该空心杆件的孔深与孔径之比为12，挤压工件的壁厚大于5毫米；
(2)、材质为42CrMo、带法兰盘的空心杆件的深孔挤压成形工艺：
毛坯由一法兰盘和一杆部组成，杆部直径83豪米、长度357.14豪米；第一工步，冲头直径66.8毫米，冲头长度400毫米，第一工步的挤孔直径66.8毫米、孔深334毫米；第二工步，冲头直径53.8毫米，冲头长度700毫米，第二工步的挤孔直径53.8毫米、孔深645.94毫米；第一、第二工步金属坯料置于同一凹模中，筒形凹模内壁的形状尺寸与挤压工件的外形的形状尺寸相同，根据深孔成形的要求采用两根冲头挤压，只更换冲头，该空心杆件的孔深与孔径之比为10.9；
当冲头向下挤压时，坯料的上端保持不动，坯料的下端沿凹模筒壁向下挤出，根据深孔成形的要求采用一根或多根冲头挤压。
2.根据权利要求1所述的一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，其特征是：在挤压成形的过程中，金属变形抗力比反挤压、正挤压都要小，为反挤压的60-70％，为正挤压的35-45％。
3.根据权利要求2所述的一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，其特征是：挤压成形孔深与孔径之比大于10，挤压工件的壁厚大于5毫米。
4.根据权利要求2所述的一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，其特征是：挤压成形温度低于共析转变温度723℃，即进行温挤压，挤压成形后材料的强度与调质热处理的强度相同，挤压成形后材料的韧性大于调质热处理的韧性。
5.根据权利要求2所述的一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺，其特征是：挤压成形后材料的内孔表面粗糙度为3.2-1.6，孔径公差为±0.2毫米，孔壁厚差小于1.5毫米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101070788A CN101362156B (zh) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101070788A CN101362156B (zh) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101362156A CN101362156A (zh) | 2009-02-11 |
| CN101362156B true CN101362156B (zh) | 2011-04-20 |
Family
ID=40388864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101070788A Expired - Fee Related CN101362156B (zh) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101362156B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101829696B (zh) * | 2010-04-06 | 2012-07-04 | 邓晓光 | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 |
| CN108927416B (zh) * | 2018-07-09 | 2019-07-23 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种开放内型正反挤压复合成形方法 |
| CN109290503A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-02-01 | 山东莱芜金雷风电科技股份有限公司 | 大mw风电主轴的空心近成型的锻造方法 |
-
2008
- 2008-09-05 CN CN2008101070788A patent/CN101362156B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101362156A (zh) | 2009-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104588428B (zh) | 镁合金杯形构件的环形通道转角挤压成形模具及方法 | |
| CN101829696B (zh) | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 | |
| CN101391368A (zh) | 深孔类销套零件的加工方法 | |
| CN104785563A (zh) | 带底长筒形件精密挤压成形的方法 | |
| CN104384430A (zh) | 厚壁高筒形环锻件的锻造工艺 | |
| CN109848361B (zh) | 汽车用t型椭圆内套毛胚的制造方法 | |
| CN113059016B (zh) | 大高径比筒体变薄引伸挤压复合成形模具 | |
| CN200951456Y (zh) | 用于汽车轴承内外圈冷精锻造的锻造模具 | |
| CN101362156B (zh) | 一种中碳低合金结构钢的深孔挤压成形工艺 | |
| JP2006266286A (ja) | 等速ジョイント用外輪部材の製造方法及びその中間成形体 | |
| CN107405675A (zh) | 管的增厚成型方法以及增厚管 | |
| CN110802374A (zh) | 一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法 | |
| CN115635032A (zh) | 一种镁合金血管支架管的连续成形方法及其配套成形模具 | |
| CN103769799B (zh) | 带有轴向孔高锥台阶型锻件的锻造方法 | |
| CN102729047A (zh) | C型钢热挤压生产线 | |
| CN113020505A (zh) | 可控制薄壁高厚筋锥筒周-轴向性能的近净复合辗轧方法 | |
| CN101195133B (zh) | 一种随动组合针挤压铜多孔型材工艺 | |
| CN103447334A (zh) | 连续往复式等通道转角挤压装置及其挤压方法 | |
| CN201470709U (zh) | 镁合金无缝管材挤压模具 | |
| CN103658500A (zh) | 一种直齿圆柱内齿轮的精密温锻一次成形新工艺 | |
| CN112894276B (zh) | 一种深盲孔筒形构件及其制造方法 | |
| CN102909300A (zh) | 齿形管柱冷锻成形方法及挤齿挤孔模具 | |
| JP2012101264A (ja) | ダブルボールベアリング用内・外輪の鍛造方法 | |
| CN106040767B (zh) | 一种高强度三叉万向节的温挤压成形工艺及模具 | |
| CN101920277A (zh) | 镁合金无缝管材挤压模具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110420 Termination date: 20170905 |