通常在金屬加工前會(huì)對(duì)其進(jìn)行加熱軟化，這樣會(huì)讓金屬加工變得更容易，而且可以提高零部件的機(jī)械性能。而上圖這種不加熱就直接加工的方法，就是冷鐓工藝。

　　緊固件成型工藝中，冷鐓(擠)技術(shù)是一種主要加工工藝，冷鐓工藝，最適合生產(chǎn)螺栓、螺釘、螺母和鉚釘。

　　01

　　冷鐓是什么?

　　冷鐓(擠壓 ) 是精密塑性體積成形技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。

　　顯然，冷擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形零件的。

　　實(shí)際上，任何緊固件的成形，不單是冷鐓一種變形方式能實(shí)現(xiàn)的，它在冷鐓過(guò)程中，除了鐓粗變形外，還伴隨有正、反擠壓、復(fù)合擠壓、沖切和輾壓等多種變形方式。

　　因此，生產(chǎn)中對(duì)冷鐓的叫法，只是一種習(xí)慣性叫法，更確切地說(shuō)，應(yīng)該叫做冷鐓(擠)。

　02

　　冷鐓(擠壓)工藝的優(yōu)點(diǎn)

　　冷擠壓技術(shù)是一種高精、高效、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。與其他加工工藝相比冷擠壓有如下優(yōu)點(diǎn)。

　　鋼材利用率高。冷鐓(擠)是一種少、無(wú)切削加工方法，如加工桿類(lèi)的六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘，采用切削加工方法，鋼材利用率僅在25%～35%，而用冷鐓(擠)方法，它的利用率可高達(dá)85%～95%，僅是料頭、料尾及切六角頭邊的一些工藝消耗。

　　機(jī)械性能好。冷鐓(擠)方法加工的零件，由于金屬纖維未被切斷，因此強(qiáng)度要比切削加工的優(yōu)越得多。

　　適于自動(dòng)化生產(chǎn)。適宜冷鐓(擠)方法生產(chǎn)的緊固件(也含一部分異形件)，基本屬于對(duì)稱(chēng)性零件，適合采用高速自動(dòng)冷鐓機(jī)生產(chǎn)，也是大批量生產(chǎn)的主要方法。

　　節(jié)約原材料。冷擠壓是利用金屬的塑性變形來(lái)制成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，提高材料利用率。冷擠壓的材料利用率一般可達(dá)到80%以上。

　　提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件，能使生產(chǎn)率提高幾倍、幾十倍、甚至上百倍。

　　零件可以獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T8級(jí)，表面粗糙度可達(dá)R0.2～R0.6。因此，用冷擠壓加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進(jìn)行精磨。

　　提高零件的力學(xué)性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內(nèi)部形成合理的纖維流線分布，使零件的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原材料的強(qiáng)度。此外，合理的冷擠壓工藝可使零件表面形成壓應(yīng)力而提高疲勞強(qiáng)度。因此，某些原需熱處理強(qiáng)化的零件用冷擠壓工藝后可省去熱處理工藝，有些零件原需要用強(qiáng)度高的鋼材制造，用冷擠壓工藝后就可用強(qiáng)度較低的鋼材替用。

　　可加工形狀復(fù)雜的，難以切削加工的零件。如異形截面、復(fù)雜內(nèi)腔、內(nèi)齒及表面看不見(jiàn)的內(nèi)槽等。

　　降低零件成本。由于冷擠壓工藝具有節(jié)約原材料、提高生產(chǎn)率、減少零件的切削加工量、可用較差的材料代用優(yōu)質(zhì)材料等優(yōu)點(diǎn)，從而使零件成本大大降低。

　　總之，冷鐓(擠)方法加工緊固件、異形件是一種綜合經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)高的加工方法，是緊固件行業(yè)中普遍采用的加工方法，也是一種在國(guó)內(nèi)、外廣為利用、很有發(fā)展的先進(jìn)加工方法。

03冷擠壓技術(shù)在應(yīng)用中存在的難點(diǎn)

　　1)對(duì)模具要求高。冷擠壓時(shí)毛坯在模具中受三向壓應(yīng)力而使變形抗力顯著增大，這使得模具所受的應(yīng)力遠(yuǎn)比一般沖壓模大，冷擠壓鋼材時(shí)，模具所受的應(yīng)力常達(dá)2000～2500MPa。模具除需要具有高強(qiáng)度外，還需有足夠的沖擊韌性和耐磨性。此外，金屬毛坯在模具中強(qiáng)烈的塑性變形，會(huì)使模具溫度升高至250℃～300℃左右，因而，模具材料需要一定的回火穩(wěn)定性。由于上述情況，冷擠壓模具的壽命遠(yuǎn)低于沖壓模。

　　2)需要大噸位的壓力機(jī)。由于冷擠壓時(shí)毛坯的變形抗力大，需用數(shù)百?lài)嵣踔翈浊嵉膲毫C(jī)。

　　3)由于冷擠壓的模具成本高，一般只適用于大批量生產(chǎn)的零件。它適宜的最小批量是5～10萬(wàn)件。

　　4)毛坯在擠壓前需進(jìn)行表面處理。這不但增加了工序，需占用較大的生產(chǎn)面積，而且難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。

　　5)不宜用于高強(qiáng)度材料加工。

　　6)冷擠壓零件的塑性、沖擊韌性變差，而且零件的殘余應(yīng)力大，這會(huì)引起零件變形和耐腐蝕性的降低(產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕)。

　　04

　　常用的擠壓方法分類(lèi)

　　1.正擠壓

　　擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相一致。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓和空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和彈殼等。

　　2.反擠壓

　　擠壓時(shí)，金屑的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬(wàn)向節(jié)軸承套等。

　　3.復(fù)合擠壓

　　擠壓時(shí)，毛坯一部分金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，而另一部分金屑流動(dòng)方向則與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，復(fù)合擠壓法可以制造雙杯類(lèi)零件，也可以制造杯桿類(lèi)零件和桿桿類(lèi)零件。

　　4.減徑擠壓

　　變形程度較小的一種變態(tài)正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減。主要用于制造直徑相差不大的階梯軸類(lèi)零件以及作為深孔杯形件的修整工序。

　　以上幾種擠壓的共同特點(diǎn)是：金屑流動(dòng)方向都與凸模軸線平行，因此，可統(tǒng)稱(chēng)為軸向擠壓法。另外，還有徑向擠壓和鐓擠法。

　05

　　冷擠壓、熱擠壓和溫?cái)D壓的比較

　　冷擠壓成形法雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但變形抗力大，就限制了零件的尺寸，同時(shí)，也限制了變形抗力大的材料采用冷擠壓工藝。

　　熱擠壓成形法，雖然可以使材料變形抗力變小，但由于加熱，產(chǎn)生氧化、脫碳及熱膨脹等問(wèn)題，降低了產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量，因而一般都需要經(jīng)過(guò)大量的切削加工，才能作為最后產(chǎn)品。

　　溫?cái)D壓成形法，是將毛坯加熱到金屬再結(jié)晶溫度以下某個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行擠壓。由于金屬加熱，毛坯的變形抗力減小。成形容易，壓力機(jī)的噸位也可以減小，而且模具的壽命延長(zhǎng)。但與熱擠壓不同，因?yàn)樵诘蜏胤秶鷥?nèi)加熱，氧化、脫碳的可能性小，產(chǎn)品的機(jī)械性能與冷擠壓的產(chǎn)品也差別不大。特別是在室溫下難加工的材料，例如析出硬化相的不銹鋼、高碳鋼、含鉻量高的—些鋼、高溫合金等，在溫?cái)D壓時(shí)可能變成可以加工或容易加工。

　　溫?cái)D壓不僅適用于變形抗力高的難加工材料，就是對(duì)于冷擠壓適宜的低碳鋼，也適合作為溫?cái)D壓的對(duì)象，因?yàn)闇財(cái)D壓有便于組織連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。在冷擠壓時(shí)，包括冷擠壓低碳鋼在內(nèi)，一般在加工前要進(jìn)行預(yù)先軟化退火，在各道冷擠壓工序之間也要進(jìn)行退火處理。在冷擠壓以前要進(jìn)行鈍化處理。這就使得組織連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生困難。溫?cái)D壓時(shí)可以不進(jìn)行預(yù)先軟化退火和各工序之間的退火，也可以不進(jìn)行表面處理，這就使得組織連續(xù)生產(chǎn)成為可能，至少可以減少許多輔助工序。

　　溫?cái)D壓可以采用大的變形量，這樣就可以減少工序數(shù)目。模具費(fèi)用也可以大大減少，而且不需要?jiǎng)傂詷O高的高價(jià)鍛壓設(shè)備，可以使用通用鍛壓設(shè)備，所以雖然溫?cái)D壓需要加熱金屬，但是總的加工費(fèi)用還是比較便宜，待別是在制造工序復(fù)雜的非軸對(duì)稱(chēng)的異形部件時(shí)，溫?cái)D壓尤可發(fā)揮它的作用。

　　目前，溫?cái)D壓采用的潤(rùn)滑劑還不能完全令人滿意。同時(shí)，也還缺乏加工方面的一些實(shí)際數(shù)據(jù)，還有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決。

　06

　　冷鐓和冷鍛是一回事嗎?

　　冷墩與冷鍛基本上是同樣條件的變形加工，但在操作方式上是不一樣的。冷墩屬于較小型工件的鍛造變形，常用于緊固件工業(yè)。而冷鍛則屬于較大型工件的擠壓變形，用途較廣泛;冷鐓相當(dāng)于是冷擠壓的一個(gè)分枝，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)做螺栓的工藝中，六角頭成形屬冷鐓，桿部縮徑屬冷鍛(正擠)。非切邊六角法蘭面螺栓(多工位成形)即有冷鐓又有冷鍛，六角螺母成形前邊整形只有冷鐓，后邊工序擠孔屬冷鍛(正反擠)。

　　07

　　冷鐓和冷擠壓用鋼的牌號(hào)及化學(xué)成分

　　1.非熱處理型冷鐓和冷擠壓用鋼

　　1)非熱處理型冷鐓和冷擠壓用鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合表中的規(guī)定。

　　2)表面硬化型冷鐓和冷擠壓用鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合以下表格的規(guī)定。

　　3)調(diào)質(zhì)型冷鐓和冷擠壓用鋼(包括含硼鋼)的牌號(hào)和化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合表3和表4的規(guī)定。

　　4)非調(diào)質(zhì)型冷鐓和冷擠壓運(yùn)用鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合表5的規(guī)定。

　　5)熱軋狀態(tài)非熱處理型鋼材的力學(xué)性能。

　　2.表面硬化型和調(diào)質(zhì)型(包括含硼鋼)

　　1)熱軋狀態(tài)交貨的鋼材一般不做力學(xué)性能試驗(yàn)。退火狀態(tài)交貨時(shí)鋼材的力學(xué)性能應(yīng)符合下圖的規(guī)定。

　　2)非調(diào)質(zhì)型冷鐓和冷擠壓用鋼，熱軋狀態(tài)交貨非調(diào)質(zhì)型鋼材的力學(xué)性能應(yīng)符合以下表格規(guī)定。

　　3)調(diào)質(zhì)型(包括含硼鋼)和非調(diào)質(zhì)型鋼材應(yīng)進(jìn)行脫碳層檢驗(yàn)。脫碳深度應(yīng)符合下表規(guī)定要求。

　　MatAi持續(xù)面向2035的新材料戰(zhàn)略，并已成功實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級(jí)應(yīng)用。MatAi將大力推進(jìn)材料基因工程、建設(shè)材料數(shù)字化研發(fā)平臺(tái)、推動(dòng)材料基因工程加速融入新材料的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用全生命周期，縮短新材料研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。加強(qiáng)新材料資源共享平臺(tái)建設(shè)，對(duì)新材料產(chǎn)品、企業(yè)、資金項(xiàng)目、成果獎(jiǎng)勵(lì)、學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)利、專(zhuān)家等海量數(shù)據(jù)資源進(jìn)行匯總加工，從而構(gòu)建新材料行業(yè)知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)。