冷压加工的实质是利用金属
塑性变形的特点,使
工件表面的微观凸峰不断被压平。凸峰下的金属不仅下压,而且还要从凸峰两侧的凹谷挤出,这样可使微观
不平度减小,从而获得小的
表面粗糙度。
热塑性塑料在常温(或稍高温)下
模压成型的方法。根据材料特性进行模压时,不是采用加热模具,而是将物料在常温放入模腔,施加高压制成密实的模压坯料。脱模后再进一步热处理或化学处理得到最终产品。冷压成型时,塑料的大分子沿
主应变方向,使
拉伸强度和
弹性模量大幅度提高,横向强度降低。增加保压时间(15~30s)和提高成型温度可减小由于塑料粘弹性带来的形变回复。适于冷压成型的塑料有聚碳酸脂(PC)、聚丙烯(PP)、ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物)、高密度聚乙烯(HDPE)等。
冷压操作要求一台带有固定装置特殊冷压压力机,如图18-1所示。使用这个(典型)工作方法,工件(型腔坯料)被固定在精确定型的固定圈中。这有助于控制金属流动和保证有利的颗粒结构。与偶尔才用一次的所谓的自由冷压相比,模箍中
坯体的密封度有助于冷压成型的精度。从图18-1可以很明显的知道,很容易从模箍中移走冷压后的坯料。通过在工件下面放置调节块,然后用两块平行件向下冷压挤压模箍,就可移出冷压好的零件。现代冷压加工都装备了底部顶出杆,如图18-2所示的冷压固定装置。在这种情况下,冷压好的模腔坯料从模箍中被顶出,模箍牢固地固定在机床底座上。
图4-19是滚压外圆的示意图。在加工时滚珠(滚轮)随工件旋转,并沿轴向
走刀,逐步对整个表面进行加工。图4-19a所示为单滚珠滚压工具,滚珠靠弹簧的压力压向工件表面,
滚珠轴承支承滚珠并随滚珠转动。利用弹簧的压缩比可以调整压力的大小,并且起缓冲作用。图4-19b是用
硬质合金滚轮滚压外圆,其效果较好。
图4-20为滚压内孔用的双滚珠内圆滚压工具,它装在
镗杆的方槽中。滚珠由两个轴承支承着,利用中间弹簧可以自由浮动。这种工具可根据孔径的大小进行调整,改变中间顶杆的长度即可。
滚压加工的精度可达6~8级,
表面粗糙度值为Ra0.4~0.1μm。表面
耐磨性和
疲劳强度也有一定程度的提高,生产率很高,这是高质量表面加工的有效方法。
冷作强化加工是利用高速转盘上的钢球对工件表面连续冲击,钢球在
离心力的作用下使表层金属受到冲压,从而使
表面硬化。应用这种方法对
曲轴轴颈的圆角、连杆孔进行强化后,表面粗糙度值可达Ra0.2μm,冷硬层深度为0.4~0.6mm,表面硬度可提高20%,从而增加耐磨性,疲劳极限也增加(15~30)%。
表面挤压加工是用一定尺寸的工具通过被加工孔,依靠塑性变形使孔的直径扩大,并使孔的表层金属强化。图4-21示出挤压孔的工具,图4-21a为推挤式,图4-21b为拉挤式。此外,也有用精密弹珠通过内孔进行挤压的。孔经过挤压加工后,
表面粗糙度值可达Ra0.4-0.1μm,精度可达7~9级,并可消除孔的锥度及椭圆度,而且可对较硬的钢材及经过热处理的孔进行光整加工。挤压的生产率很高,设备简单,经济性好。其缺点是对薄壁零件挤压容易引起变形。
冷压过程是把一个硬化、抛光的冷压冲模高压慢速地压入一个
退火、软工具钢模具坯料。基本思路是外部形状(也就是冲孔)比相应的型腔内部形状更容易加工,有更高的精度。