毛坯制备对反挤杯形件加工的重要影响

1.下料

材料形式不同，毛坯的制备方式也有区别。冷锻使用的材料形式较多，包括板、棒、线、管材以及近年来采用粉末材料形式，但其中占绝大多数的是线、棒、板材三种。

线材多用于多工位自动冷镦，可以高效率地生产形状很复杂的零件，是一种最为理想的方式。新型镦锻设备可以用直径达35mm棒材制造复杂零件，下料在第一工位剪切完成。由于切断下料是在润滑处理之后进行的，所以需考虑切断面的有效润滑。另外，因为是连续加工，所以中间热处理无法安排。

棒材下料工序可采用封闭刃口模剪切、蓝脆剪切、高速剪切、锯切等方法。由于它是与成形工序分开单独进行的，所以中间退火及润滑处理均可自由安排，但生产效率却远不及线材自动冷镦。此外，相对板材而言，棒材与线材还具有两个重要的共同特点，即材料利用率极高（可高达100%）及材料规格调整（即改径）比较容易，这给生产备料带来很大方便。

板材可采用普通冲裁或精冲的办法下料，其优点在于坯料尺寸精度好、质量波动小，但材料利用率低（40%～60%）、经济性差。因此，板材一般是用于如冲击挤压、压印（如制币）等坯料高径比很小（＜1/5）的情况。

2.毛坯的预成形

图5-1-24 镦压毛坯

棒材经剪切下料制成的毛坯，一般都要经过一道镦饼工序（见图5-1-24），再退火、表面处理、润滑及冷锻成形。这样做有许多好处，首先，毛坯经过预压整形，断面与轴线垂直，纠正了剪切下料造成的歪扭变形。这对于反挤杯形件更有意义，因为毛坯断面偏斜容易引起细长的反挤压凸模折损。如果结合镦压同时再对毛坯进行适当的预成形（见图5-1-25），这对于凸模对中、进一步增加凸模稳定性、减少零件壁厚差、增强润滑效果都有利。其次，使用腰鼓形毛坯，送入凹模容易。而且，挤压后杯形件底部周围不产生毛刺。另外，由于增加了预压工序，从而允许前道工序剪切棒料的长径比加大，改善剪切条件。还有，利用预镦压工序有利于厂家解决棒料规格的不足。

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图5-1-25 镦压同时预成形

确定预压缩量时要注意使剪切长度与直径之比L₀/D₀＜2，以防止预压时材料纵弯失稳。表5-1-9可作为选择预压缩量的参考。

3.毛坯的软化热处理

毛坯的软化热处理是冷锻的技术关键之一。下料、镦饼后的毛坯一般都要进行软化热处理以提高、恢复材料塑性，降低变形抗力，改善金相组织，消除内应力，使毛坯获得良好的冷锻性。在两道冷锻工序之间，如果材料发生严重硬化，影响下道冷锻的进行，也要考虑增加工序间的软化热处理。另外，有时还要对冷锻后成品进行适当的热处理（如不锈钢、黄铜为防止时效开裂的热处理以及低碳钢渗碳淬火处理等）。

选择热处理方法时，一般都注意到对材料退火后硬度的要求。表5-1-10是常用钢材软化热处理后的硬度要求实例。但这还不够，由于工件形状的多样性，冷锻方式也不同，因而要求被加工材料的性质也不尽相同。如正挤杆形件，由于材料被约束在模具内，主要承受压应力，一般不必担心发生裂纹，但应尽量降低退火硬度，以减少加工压力。但是，当变形方式引起拉应力，有产生裂纹危险时，就应注意改善材料塑性。对含碳较多的碳钢和合金钢，最好采用球化退火的方法，以改善材料塑性，提高材料的变形能力。球化退火需要很长时间，容易产生脱碳层，所以，常要用有保护气体的热处理炉；同时，也要注意防止渗碳，因为即使只有0.1mm左右的渗碳层也会使冷锻性能显著恶化。

表5-1-9 预压缩量 （%）

表5-1-10 常用冷锻钢材软化热处理后硬度