冷挤压对力学性能的影响研究

1.正挤压杆件的力学性能

图5-1-15～图5-1-18分别为试验材料挤压后的条件屈服强度（σ_0.2）、抗拉强度（R_m）、伸长率（A）、断面收缩率（Z）和硬度（HBW）与ε_F的关系，可见σ_0.2、R_m和HBW随ε_F的增大而提高，而A和Z值则随之下降。

图5-1-13 凹穴深度和位置

图5-1-14 加工精度分类

a）、b）复合挤压 c）镦粗 d）正挤压

图5-1-14 加工精度分类（续）

e）、f）反挤压 g）、h）正挤压 ①—由模具决定的尺寸 ②—由压力机下死点决定的尺寸 ③—由模具配合状态决定的尺寸 ④—弯曲

图5-1-15 不同材料正挤压件σ_0.2与ε_F的关系

图5-1-16 不同材料正挤压件R_m与ε_F的关系

图5-1-17 不同材料正挤压件A、Z与ε_F的关系

1）冷挤压件的抗拉强度R_m值是实际生产中选用材料的依据。变形后的R_m与ε_F值可用下列关系式表示：

R_m=（400+4ε_F）K

式中，K为材料影响系数，从表5-1-4查得。

表5-1-4 材料系数K

2）由于变形的不均匀，其硬度分布由中心向表层逐渐增加，当ε_F＜20%时，硬度值增加较快；ε_F＞20%后增值趋向于缓和，而且内外层硬度趋于一致。硬度与R_m之关系式如下：

式中 HB——正挤压杆件中心部分的硬度HBW（MPa）；

R_m——正挤压杆件中心部分的抗拉强度（MPa）；

K_m1——材料系数，查表5-1-5。

图5-1-18 不同材料正挤压件HBW与ε_F的关系

表5-1-5 材料系数K_m1(www.xing528.com)

3）对于多数材料，当挤压件ε_F＞20%，其抗弯强度大于该材料切削件的抗弯强度值。由于挤压前进行了球化退火处理，在变形时有可能使材料未达到处理前的抗弯强度值，但此值随变形程度的增加而提高。

冷挤压件的力学性能除上述指标外，其冲击强度、疲劳强度和耐磨性等一般均较切削件好，因而提供了用低碳钢替代合金钢的可能。

2.反挤压杯形件的力学性能

R_m与σ_0.2均随ε_F增加而增加（见图5-1-19、图5-1-20），R_m与ε_F呈线性关系，可用下式表示：

R_m=R_m0+145+Bε_F

式中 R_m0——材料原始状态抗拉强度（MPa）；

B——材料系数，由表5-1-6查得。

图5-1-19 不同材料反挤压件R_m与ε_F的关系

图5-1-20 不同材料反挤压件σ_0.2与ε_F的关系

表5-1-6 材料系数B

反挤压件塑性指标A、Z随ε_F增加而下降（见图5-1-21、图5-1-22），但下降率不大，其中低碳钢比中碳钢下降明显些。

图5-1-21 不同材料反挤压件δ与ε_F的关系

图5-1-22 不同材料反挤压件Z与ε_F的关系

反挤件的硬度值随变形量而变化（见图5-1-23），零件R_m与相应变形后的硬度值的关系式：

式中 R_m——变形后零件的强度极限（MPa）；

HV5——相应变形量零件的外壁硬度（采用50N负荷）；

K_m2——材料系数，查表5-1-7。

图5-1-23 不同材料反挤压件外壁硬度与ε_F的关系

表5-1-7 材料系数K_m2