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4J36殷鋼冷墩方法

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點擊次數:795 更新時間:2020年10月20日11:00:00 打印此頁 關閉

隨著通信事業的發展,信道變得越來越擁擠,怎樣使頻率靠得很近的頻帶使用不相互影響,并且能夠有效的利用頻帶,這就要求濾波器具有很高的選擇性和溫度穩定性來滿足通信系統的需要。腔體濾波器由于Q 值高(大約為幾千)、帶內損耗小、阻帶抑制性高、調諧方便、承受功率大等優點被廣泛應用于通信系統中,影響腔體濾波器頻率穩定性的一個重要因素就是溫飄,諧振桿是腔體濾波器的基本組成單元,由于受材料熱膨脹特性的影響,腔體濾波器的濾波特性也隨著溫度變化而變化,特別對窄帶腔體濾波器的變化尤為明顯,隨著科技的發展,人們對系統可靠性與穩定性的要求越來越高,因此腔體濾波器的溫飄問題的研究極為重要。


冷鍛是冷模鍛、冷擠壓、冷鐓等塑性加工的統稱。是對物料再結晶溫度以下的成形加工,是在回復溫度以下進行的鍛造。生產中習慣把不加熱毛坯進行的鍛造稱為冷鍛。冷鍛材料大都是室溫下變形抗力較小、塑性較好的鋁及部分合金、銅及部分合金、低碳鋼、中碳鋼、低合金結構鋼。冷鍛件表面質量好,尺寸精度高,能代替一些切削加工。冷鍛能使金屬強化,提高零件的強度。

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冷鍛(冷鐓)的定義

冷鍛(冷鐓)又叫做冷體積成形,是一種制造工藝也是一種加工方法。與冷沖壓加工工藝基本一樣。冷鍛工藝也是有材料、模具、設備三要素構成。只是沖壓加工中的材料主要是板材,而冷鍛加工中的材料主要為圓盤或線材 。

日本(JIS)叫冷間鍛造(簡稱冷鍛), 中國(GB)叫冷鐓,一些螺絲廠也喜歡稱為打頭。冷鍛是指金屬的再結晶溫度以下進行的各種體積成形。從金屬學的理論可知,各種金屬材料的可再結晶溫度有所不同;T再=(0.3~0.5)T熔。(注:JIS,日本工業標準的簡稱,由日本工業標準調查會組織制定和審議)

可知:鐵金屬和非金屬的最低再結晶溫度。即使在室溫或者常溫的條件下鉛、錫的成形加工都不能稱作冷鍛,而是熱鍛了。但是鐵、銅、鋁在常溫下成形加工就可以稱為冷鍛。

冷鍛零件的形狀越來越趨于復雜,由最初的階梯軸、螺釘、螺釘、螺母和導管等,發展到形狀復雜的零件?;ㄦI軸的典型工藝為:正擠壓桿部——鐓粗中間頭部分——擠壓花鍵;花鍵套的主要工藝為:反擠壓杯形件——沖底制成環形件——正擠壓軸套。圓柱齒輪的冷擠壓技術也成功用于生產。除黑色金屬外,銅合金、鎂合金和鋁合金材料的冷擠壓應用也越來越廣泛。

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藝介紹——冷鍛(冷鐓)

冷精鍛是一種(近)凈形成形工藝。采用該方法成形的零件強度和精度高,表面質量好。當前國外一臺普通轎車采用的冷鍛件總量40~45kg,其中齒形類零件總量達10kg以上。冷鍛成形的齒輪單件重量可達1kg以上,齒形精度可達7級。

持續不斷的工藝創新推動了冷擠壓技術的發展,20世紀80年代以來,國內外精密鍛造專家開始將分流鍛造理論應用于正齒輪和螺旋齒輪的冷鍛成形。分流鍛造的主要原理是在毛坯或模具的成形部分建立一個材料的分流腔或分流通道。鍛造過程中,材料在充滿型腔的同時,部分材料流向分流腔或分流通道。分流鍛造技術的應用,使較高精度齒輪的少、無切削加工迅速達到了產業化規模。對于長徑比為5的擠壓件,如活塞銷,采用軸向余料塊的廣泛通過軸向分流可以實現冷擠壓一次成形,而且凸模的穩定性很好;對于扁平類的直齒輪成形,采用徑向余料塊也可以實現產品的冷擠壓成形。

閉塞鍛造是在封閉凹模內通過一個或兩個沖頭單向或對向擠壓金屬一次成形,獲得無飛邊的近凈形精鍛件。一些轎車精密零件如行星和半軸齒輪、星形套、十字軸承等如果采用切削加工方法,不僅材料利用率很低(平均不到40%),而且耗費工時多,生產成本極高。國外采用閉塞鍛造技術生產這些凈形鍛件,省去絕大部分切削加工,成本大幅度降低。

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冷鍛的技術發展

冷鍛技術的發展主要是開發高附加值的產品,降低生產成本,同時,它還在不斷地向切削、粉末冶金、鑄造、熱鍛、板料成形工藝等領域滲透或取而代之,也可以和這些工藝相結合構成復合工藝。熱鍛-冷鍛復合塑性成形技術是將熱鍛和冷鍛結合起來的一種新的精密金屬成形工藝,它充分利用了熱鍛和冷鍛各自的優點:熱態下金屬塑性好,流動應力低,因此主要的變形過程用熱鍛來完成;冷鍛件的精度高,因此零件的重要尺寸用冷鍛工藝來最終成形零件。熱鍛-冷鍛復合塑性成形技術出現于20世紀80年代,90年代以來取得了越來越廣泛的應用,用該技術制造的零件,已取得了精度提高、成本降低的良好效果。

數值模擬技術

有效的數值模擬軟件是以剛塑性有限元法為基礎建立起來的,這些軟件有:Deform、Qform、Forge、MSC/Superform等。運用有限元數值模擬技術可用于檢驗工藝和模具設計的合理性。預鍛分流區-分流終鍛,用三維有限元數值模擬軟件Deform 3DTM進行了數值模擬研究,得到了鍛造載荷-行程曲線以及整個成形過程的應力、應變、速度分布等,并與傳統的閉式鐓擠工藝模擬的結果進行了比較。分析表明,傳統的閉式鐓擠成形直齒圓柱齒輪,成形載荷大,不利于齒形的充填。采用預鍛分流區-分流終鍛新工藝,可以大幅度降低成形載荷,親明顯改善材料的充填性,可以獲得齒形角部飽滿的齒輪。用三維大變形彈塑性有限元法對齒輪冷精鍛成形過程進行了數值模擬,對以閉式模鍛為預鍛和以閉式模鍛、孔分流及約束分流為終鍛的兩步成形模式的變形流動情況進行了數值模擬分析。數值分析結果及工藝試驗表明在終鍛中采取分流,尤其是約束孔分流措施對于降低工作載荷和提高角隅充填能力等方面十分有效。

智能設計技術

智能設計技術及其在冷鍛成形工藝、模具設計中的應用。

美國哥倫布貝特爾實驗室開發出基于知識的預鍛幾何尺寸設計系統,因設計預鍛件的形狀為空間幾何體,須對其幾何形狀進行操作,故不能單純地用一般語言來描述推理過程。對于零件的幾何信息,采用框架方法表示,在框架中用不同的槽,定義出組成零件的基本成分和它們之間的拓撲關系。設計規則是用產生式規則表示,用OPS工具進行揄。J.C.Choi和C.Kim7開發了基于知識的冷鍛件和熱鍛件集成工序設計系統,并分別建立了冷、熱鍛件工藝設計規則。

基于知識設計方法在冷鍛成形工藝及模具的設計中的應用,將徹底改變塑性成形傳統的依靠設計人員人人經驗,設計過程中反復修改、設計效率不高的狀態。它使用人工智能、模式識別、機器學習等技術,在設計過程中從系統知識庫中提取合適的知識指導冷鍛成形工藝及模具設計。該項技術正在進一步發展之中?;谥R設計方法已成為鍛造成形工藝、模具設計智能化技術研究的一個特點課題。

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冷鍛的優缺點分析

工藝優點

冷鍛工藝是一種精密塑性成形技術,具有切削加工無可比擬的優點,如制品的機械性能好、生產率高和材料利用率高,特別適合于大批量生產,而且可以作為最終產品的制造方法(Net-shape Forming),在通信、交通運輸工具、航空航天和機床工業等行業具有廣泛的應用。

工藝缺點

材料要求高;不適合少量加工;模具要求高。

冷鍛技術成形精度比溫鍛和熱鍛都要高,在精密成形領域有著其獨特的優勢。冷鍛工藝的運用提高了內膛光潔度、尺寸精度、表面強度,延長了槍管的壽命,使槍的射擊精度也相應提高,而且便于加工錐型槍管,可以減小質量。冷鍛工藝是斯太爾公司最先提出的,后來世界上很多國家都采用斯太爾公司的冷鍛機床加工槍管。

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冷鍛技術的應用范圍

近年來,冷鐓諧振桿由于成本大幅降低、效率大幅提升等原因,在濾波器行業得到了廣泛的應用,受到通信設備制造商和供應商的青睞。隨著我國通信產業的迅猛發展和5G通信商用布局的加快,冷鐓諧振桿的需求量有望實現爆發式增長。冷鍛(冷鐓)工藝研發生產的應用于5G基站的小型化諧振桿產品已實現批量交付,各項性能指標均滿足設備技術要求。

殷鋼(4J36)含鎳量在35%~37%之間,是一種具有極低熱膨脹系數的合金,在通訊設備中廣泛作為微波諧振腔的材料。因為殷鋼諧振桿對產品尺寸和外觀要求較高,且受材料本身物理特性所限,采用如冷墩、粉末成型等工藝加工均存在成本或工藝上的困難,因此需要對冷拉圓棒進行切削加工來生產,和普通的易切削鋼或其他不銹鋼相比,殷鋼因其韌性,在切削加工難時度較大。按照美國鋼鐵學會制定American Iron and Steel Institute(AISI)的可加工性標準,如果合金AIS1-B-1112的加工性為100%的話,殷鋼的加工性等級大概約為60%,是一種相當難以加工的材料。因此選擇合理的加工工具及加工參數來保證加工效率以及加工出的產品的品質就變得非常重要。

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