CN103639219A - 一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室温下制备高强度低碳钢材料的新模具，本发明的特点是通过剧烈塑性变形工艺改善低碳钢的力学性能，所采用的剧烈塑性变形装置是经过改进的传统ECAP工艺模具，能够实现C路径连续ECAP挤压，凹模采用的是一种双层预应力组合凹模结构，这样不但可以有效地利用模具材料，还可以保证其承载能力。采用本发明可以有效的避免凹模的破裂，提高模具寿命并且提高了实验研究的效率，节省了时间和金钱。

Description

一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具
技术领域
本发明涉及一种室温下制备高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具，尤其是涉及一种圆头铆钉一次成形挤压模具。
 
背景技术
圆头铆钉又称半圆头铆钉，是由圆头钉帽和钉体组成，常用于锅炉、桥梁、容器等钢结构上作铆接用紧固件。低碳钢是指含碳量为0.10%至0.30%的合金钢。低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用于制造链条， 铆钉， 螺栓， 轴等。圆头铆钉常选用低碳钢为材料进行制作。
低碳钢圆头铆钉一般的加工工艺有两种冷墩和高速车加工，并在之后进行适当的热处理，但冷镦工艺生产变形较大的产品时容易开裂，高速车加工工艺生产效率较低，浪费材料。低碳钢铆钉在实际应用过程中还会发生变形、解理脆断等现象，这主要是因为材料的强度、刚度不够，晶粒过于粗大造成的。 等通道转角挤压工艺是目前最有效的细化晶粒的方法，但传统的ECAP装置只能进行单道次挤压，并且需要人工进行不同道次不同路径之间的转换，工作效率低下，进行多道次挤压后才能实现细化晶粒的目的。
发明内容
本发明的目的是：针对上述存在的技术问题，提供一种能够实现低碳钢铆钉一次成型的挤压方法及模具，该结构既能通过一次挤压实现低碳钢的晶粒细化化，改善其力学性能，又能实现圆头铆钉的成型， 提高了挤压的工作效率，节省了材料，也改善了低碳钢圆通铆钉的铆接性能，提高了铆接工艺性。
为解决上述技术性问题，本发明的技术方案是：凹模部分的制作分为两部分，凹模模腔先由具有相同横截面积的管道以90°按等通道弯角挤压工艺路径C相交接而成，再连接与制件形状相同的型腔。模具具有两个冲头，上冲头位于通道入口部分，用于工件的挤压，下冲头位于通道出口部分，用于铆钉的成型。具体实施步骤是： 
1.利用线切割技术将材料切割成直径为12mm，长度为40mm的试样，并对试样进行完全退火；
2.将挤压件放入型腔之前，先对模具进行充分的润滑，放入挤压件后，将模具和挤压件同时预热到一定温度，挤压完成以后，对挤压件进行去应力退火；
3.由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成；
4.挤压完成以后，卸载工件，并对工件进行去应力退火。
本发明的有益效果是：等通道弯角挤压工艺是剧烈塑性变形过程，可以细化晶粒，改善材料性能，连续通道可以提高工作效率 将两者结合起来的装置不但可以改善低碳钢的强度和塑性，还在原变形基础上进行圆头铆钉的成形，减轻了操纵工人的劳动强度，拓宽了等通道弯角挤压变形，不但节省了材料，也改善了低碳钢圆通铆钉的铆接性能，提高了铆接工艺性。
附图说明
图1为低碳钢圆头铆钉；
图2 为挤压工序；
图3为高强度低碳钢圆头铆钉一次成形的挤压模具；
图4为双层预应力组合凹模结构； 
上述图中的标记为：
    图3高强度低碳钢圆头铆钉一次成形的挤压模具的1.下模板 2.导柱 3.内六角螺钉 4.导套 5.上模板 6.凸模固定板7.定位圆柱销 8.凸模垫板 9.内六角螺钉10.凸模 11.凹模压板 12.第二层凹模压套 13.第一层凹模压套 14.凹模 15.垫块 16.凹模垫板。
具体实施方式
从图1所示本发明的模具装配图、图2的预应力组合凹模结构、图3的预应力组合凹模俯视图和图4的预应力组合凹模左视图中挤压通道设计细节技巧可以看出，本发明主要有1.下模板 2.导柱 3.内六角螺钉 4.导套 5.上模板 6.凸模固定板7.定位圆柱销 8.凸模垫板 9.内六角螺钉10.凸模 11.凹模压板 12.第二层凹模压套 13.第一层凹模压套 14.凹模 15.垫块 16.凹模垫板等组成。在挤压过程中将挤压实验所用材料首先通过线切割下料，然后通过切削方法加工成直径12mm，长度为40mm的试样，挤压前先进行软化热处理，然后放入一种连续等通道弯角挤压模具，由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成。 本发明的模具设计不同于常规等通道弯角挤压的模具，在挤压件完成一次挤压行程后，相当于挤压件进行了3次剪切变形和一次挤压成形，且由于采用预应力组合凹模结构，模具寿命得到提高，提高了实验的成功率和挤压效率。挤压完成以后，对工件进行去应力退火，最后进行镀锌钝化。
本发明所采用的凹模连续通道结构，均可采用现有技术，本发明并不局限于上述所列举的具体实施形式，凡本领域技术人员不经过创造性劳动所能得到的改进，均属于本发明的保护范围内。
本发明所需设备为机械压力机或液压机。 

Claims (5)

1.一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具包括如下部件：下模板，导柱，内六角螺钉，导套，上模板，凸模固定板，，定位圆柱销，凸模垫板，内六角螺钉，凸模，凹模压板，第二层凹模压套，第一层凹模压套，凹模、垫块和凹模垫板，其特征是：
（a）该模具采用双层预应力组合凹模结构，采用过盈配合的预应力结构能够大幅度提高模具强度；
（b）完成一次挤压行程后，挤压件经历了3次剪切变形和一次挤压成形。
2.根据权利要求1所述的能够实现一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具，其特征是: 由于模具凹模的型腔结构是由两部分组成，一部分是由若干横截面积相同的管道以90°、按等通道弯角挤压工艺路径C相交接而成，另一部分是圆头铆钉成形型腔。
3.根据权利要求1所述的能够实现一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具，其特征是有上下两个冲头，上冲头位于通道入口部分，用于工件的挤压，下冲头位于通道出口部分，用于铆钉的成型。
4. 根据权利要求1所述的能够实现一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具，其特征是:为了避免挤压件毛刺较大的现象，预应力套圈与凹模采用钟形过盈配合，随着挤压力的增加能有效增加模具的过盈量，提高预应力，提高模具寿命。
5.根据权利要求1所述的能够实现一种高强度低碳钢圆头铆钉的挤压方法及模具，其特征是：由于凸模长度有限，当挤压件完全进入通道后，这时需要通过放入另一挤压件推进前个挤压件的运动，直至挤压件挤压完成。
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