冷鍛冷擠是指坯料在室溫條件下進(jìn)行的鍛造擠壓。其優(yōu)點(diǎn)是制品表面粗糙度低,且因其變形的強(qiáng)化作用,也提高了制品的強(qiáng)度。其缺點(diǎn)是因?yàn)樽冃慰沽Υ螅斐稍O(shè)備所消耗的能量大,對(duì)設(shè)備的負(fù)荷容量要求高,加上模具和坯料之間的壓力高、摩擦力大、模具磨損嚴(yán)重。在一定條件下,改善潤(rùn)滑條件是一種經(jīng)濟(jì)且見(jiàn)效快的手段。
潤(rùn)滑劑的作用主要表現(xiàn)在:
1、降低坯料與模具之間的摩擦力;
2、減少模具的磨損,提高模具的使用壽命;
3、改善制品質(zhì)量。
1、冷鍛壓的潤(rùn)滑劑
對(duì)于冷鍛,目前較成功的潤(rùn)滑方法是對(duì)坯料表面進(jìn)行磷化皂處理。所謂“磷化”就是用化學(xué)方法在金屬材料表面生成磷酸鋅及磷酸鐵多孔狀的薄膜。膜的厚度一般在10~25μm,其摩擦系數(shù)也很低。磷化膜與鋼表面結(jié)合很牢固,具有一定塑性,在一定程度上能與金屬一起變形,這層多孔狀薄膜能貯存潤(rùn)滑劑,在鍛壓時(shí),可起到將毛坯與模具相隔離的作用,并降低變形金屬與模具間的摩擦力。所謂“皂化”就是用脂肪酸皂類(lèi)作為潤(rùn)滑劑,使之與磷化層中的磷酸鋅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硬脂酸鋅的潤(rùn)滑處理方法。鍛壓加工時(shí),在處理后的坯料表面涂上潤(rùn)滑劑,例如:碳鋼冷鍛件表面磷化處理后用皂化液作潤(rùn)滑劑;不銹鋼冷鍛件作草酸鹽處理后,使用85%的氯化石蠟和15%的二硫化鉬組成的潤(rùn)滑劑;黃銅(H62、H68)件作鈍化處理后,冷鍛加工時(shí)用豆油或菜籽油作潤(rùn)滑劑;純鋁冷鍛一般用硬脂酸鋅潤(rùn)滑;硬鋁(LY11、LY12)進(jìn)行氧化處理后,冷鍛加工時(shí)用豆油、菜籽油或蓖麻油作潤(rùn)滑劑。
2、冷擠壓的潤(rùn)滑劑
冷擠壓的金屬變形要比冷鍛大得多,冷擠壓時(shí)變形抗力的大小主要受模具強(qiáng)度的約束。現(xiàn)在所用的冷擠壓模具材料強(qiáng)度最高者達(dá)250~300MPa,如超過(guò)此值,模具將很快損壞。所以,當(dāng)計(jì)算的單位擠壓力超過(guò)模具材料的許可值時(shí),就要增加變形次數(shù),減少每次的變形程度,從而降低單位擠壓力。在成型過(guò)程中,連續(xù)的擠壓使金屬與模具劇烈摩擦,瞬時(shí)溫度可達(dá)200~300℃,甚至高達(dá)500℃。可見(jiàn)冷擠壓時(shí)模具的工作條件嚴(yán)酷。所以,除了提高模具的質(zhì)量外,還必須采取有效的潤(rùn)滑措施。
從塑性加工的特征來(lái)看,冷擠壓潤(rùn)滑劑應(yīng)滿(mǎn)足下列條件:
①、耐壓能力要達(dá)到200MPa以上。
②、潤(rùn)滑劑要充分覆蓋于擠壓新生面上。
③、保持低的摩擦系數(shù)。
目前一般碳鋼冷擠壓多數(shù)也是采用磷化皂化的潤(rùn)滑方法(與冷鍛相類(lèi)似)。盡管磷化-皂化的預(yù)處理工序能保證冷擠壓工藝的順利進(jìn)行,但是,由于磷化-皂化處理工序繁多,處理時(shí)間長(zhǎng),磷化質(zhì)量要求嚴(yán)格,同時(shí),磷化廢液對(duì)環(huán)境造成污染,因而世界各國(guó)都在尋求新的潤(rùn)滑方式以取代磷化-皂化工藝。我國(guó)MJ-884冷成形新型潤(rùn)滑劑,成功地取代磷化-皂化處理工藝,可滿(mǎn)足黑色金屬冷成形對(duì)潤(rùn)滑的苛刻要求。
3、多工位冷擠壓潤(rùn)滑劑
隨著生產(chǎn)率的提高,冷擠壓加工的速度加快了,出現(xiàn)了多工位冷擠壓加工方式,原材料為長(zhǎng)棒料或盤(pán)料,可連續(xù)自動(dòng)加工,長(zhǎng)棒料或盤(pán)料的表面雖然預(yù)先已作磷化、皂化處理,但切料后每個(gè)坯料的兩端都會(huì)成為裸露的金屬面,而沖頭則正是在這兩端面上進(jìn)行加工。顯然,為了使多工位機(jī)床能穩(wěn)定地連續(xù)生產(chǎn),需要準(zhǔn)確地送料,每工步精確到位,以保護(hù)模具,提高使用壽命;同時(shí),必須解決裸露端面的補(bǔ)充潤(rùn)滑問(wèn)題。鑒于多工位自動(dòng)加工速度快,一般每分鐘加工60~90個(gè)坯件。而磷化、皂化的潤(rùn)滑方法需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能成膜,在多工位擠壓加工過(guò)程中,無(wú)法形成有效的磷化、皂化潤(rùn)滑膜,多工位冷擠壓潤(rùn)滑劑就是要適應(yīng)這種工況,能瞬時(shí)產(chǎn)生極壓潤(rùn)滑膜,以有效地覆蓋裸露的新生面,保證多工位冷擠壓的良好潤(rùn)滑狀態(tài)。