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緊固件生產中，針對大規格、變形復雜的緊固件出現的毛坯鐓鍛缺陷和設備缺陷，根據金屬塑變理論，探討一種用溫鐓工藝制造緊固件的方法。
1、引言
標準緊固件廣泛地應用機械、電氣、汽車、交通運輸、航空航天等國民經濟各個領域。隨著緊固件制造的專業化、規模化，緊固件行業已逐漸成為國民經濟的基礎工業行業，并逐步實現了自動化生產。現在緊固件國家標準已逐漸與國際標準接軌，這就對緊固件的制造提出了更高的要求。目前，最先進的制造方法是冷鐓工藝。冷鐓聯合機也從兩工位、三工位發展到了五工位，實現了自動化、高效化。但是，由于金屬材料在常溫下發生塑性變形時的較大抗力及冷作硬化的特性，在制造大規格、大變形的螺栓和螺母時設備的鐓鍛能力受到限制。因此，傳統的熱鐓工藝仍在一定范圍內應用，以補充冷鐓工藝的不足。在生產實踐中我們深切地感受到，一些大規格的螺栓、螺母不能用冷鐓設備生產，而用熱鐓工藝又存在著污染嚴重、加熱產生氧化成造成脫炭的問題。
根據《金相學》和金屬材料：“塑變”理論，我們在解決螺栓、螺母內部組織不均勻、氧化皮多、脫炭等問題的時候，發現在金屬材料“蘭脆”點以上，“再結晶”點以下的某個溫度范圍比較理想，在這個溫度范圍內對金屬材料的鐓鍛稱之為溫鐓。溫鐓工藝應用于緊固件生產中，解決了大規格，大變形螺栓、螺母的制造質量問題。
2、鐓鍛工藝
2.1冷鐓工藝
(1)根據金屬塑變理論，在常溫下對金屬坯料施加一定的壓力，使之在模腔內產生塑變，按規定的形狀和尺寸成型。
(2)必須選優質“塑變”良好的金屬材料，如鉚螺鋼，其化學成分和機械性能有嚴格的標準。
(3)冷鐓螺栓、螺母成型機械已有多型號、多系列的機種。設備性能可靠、效率高、產品質量穩定。
(4)產品成型鐓鍛力大，配置動力在，設備一次投入大。因此生產規格M24以下最為經濟。
(5)有較好的表面質量，較高的尺寸精度。因在鐓鍛過程中存在著冷作硬化，變形量不宜太大。減少開裂。
(6)冷鐓工藝適用范圍于批量大、規格較小的產品，這樣才能降低成本。
2.2熱鐓工藝
(1)把金屬材料加熱到再結晶溫度以上進行的金屬材料塑變過程，稱之為熱鐓。由于加熱裝置一般采用燃煤反射爐、重油爐等爐膛烘熱的方法，坯料溫度不易控制、受熱不均勻、加熱時間長、容易造成過燒、氧化脫炭，這是成型件質量差的主要原因。
(2)鐓鍛力只是冷鐓力的1/4~1/3，選用公稱壓力較小的設備即可。
(3)模腔冷卻困難。模具承受毛坯100℃左右的溫度，冷卻不到的地方容易軟化、開裂，造成模具損壞。
(4)坯料受熱膨脹，模具內腔尺寸不易掌握。
2.3溫鐓工藝
金屬材料加熱到“蘭脆”區溫度以上再結晶溫度以下時的鐓鍛過程稱為溫鐓。對于中碳鋼來說，如45鋼，250℃~350℃為蘭脆區，再結晶溫度為950℃，因此，溫鐓范圍在400℃~600℃為宜。含碳量高的金屬材料可提高到650℃。
(1)在這個加熱區域內，抗拉強度明顯下降、伸長率上升、塑變性較好、彈性模具減少。
(2)由于以上特點，成型鐓鍛力只比熱鐓時略高，鐓鍛比放大了。
(3)選用節能環保型電加熱裝置，溫度容易控制、加熱速度可調。
(4)對現有設備稍加改裝就行，可獲得與冷鐓制作同樣的外觀質量。
3.采用溫鐓工藝生產六角頭螺栓
3.1設備選型
(1)選擇KDG-25型可控硅電阻加熱裝置，容量25kVA，電壓380V。該裝置設8個調節檔位，在金屬坯料加熱時，根據坯料直徑和規定的加熱時間選擇檔位，在金屬坯料加熱時，根據坯料直徑和規定的加熱時間選擇檔位，這樣坯料加熱溫度和時間可以很好的控制。其加熱原理是：低電壓、大電流通過坯料需加熱區域，電阻產生熱量，由公式Q=I2Rt可計算出發熱量。
(2)選擇J123-160壓力機或Z47-16冷鐓機，改裝模具即可。
3.2模具設計
模具材料先用3Cr2W8V硬質合金，使用原裝模具，模腔孔徑放大0.11mm~0.12mm，六方尺寸放大0.12mm。
3.3潤滑劑
選用固體極壓劑與耐熱油混合使用，使模具內腔摩擦力減小并達到冷卻模具的作用。
3.4實踐舉例
(1)成型工件：M27×100六角螺栓毛坯
(2)毛坯材料：碳鋼45
(3)加熱溫度：600℃±20℃
(4)加熱方式：將電極夾持在需加熱區域兩端，選擇適當檔位，將四件坯料串聯布置，使每件坯料局部電壓力1/4V，電流相同。當分別升溫至200℃、400℃、600℃時分三次通斷電(踩腳踏板)，每次取600℃的毛坯送入壓力機夾鉗并補進一個常溫毛坯，完成毛坯從冷件(常溫)——溫件(200℃)——預熱件(400℃)——熱件(600℃)——出料、補料的加溫過程。達到迅速升溫、防止“滋火”的目的。整個升溫過程符合逐步升溫、減小溫差的操作規范。
(5)將“熱件毛坯”送入壓力機夾鉗，由壓力機鐓鍛成型。操作中，可根據壓力機工件節拍調整加熱裝置的檔位，使加熱與鐓鍛工序節拍一致。
4分析
(1)采用電熱裝置提高了能源利用率。如燃燒爐熱效率15%~25%，電阻加熱裝置熱效率65%~80%。
(2)基本消除了氧化脫碳的影響。燃燒爐氧化燒損率6%~7%，電加熱氧化燒損率比燃煤爐小0.15%。
(3)鐓鍛力大致相同。溫鐓、熱鐓是冷鐓鍛力的1/4~1/3。
(4)成型件變形充分，表面光潔，無氧化脫碳。
生產實踐證明，溫鐓工藝不僅能保證制作的加工質量，又能做到普材優用，減少了冷鐓時精選材料的困難，成品率高，模具壽命延長。目前，正在進行不銹鋼溫鐓成型的研究，作為對冷鐓工藝的一個重要補充，溫鐓工得到廣泛地應用，具有良好的前景。
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