冷镦紧固件成型工艺中的一种主要加工方式。冷镦技术采用金属压力的方式加工,金属在常温状态下,在外力的作用下产生的变形,并借助于模具,使金属形状发生重新分布及转移,从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。螺纹类紧固件多采用冷镦的方式生产。

优点

冷镦的适用于紧固件(也含一部分异形件)的大批量生产。主要优点如下:

  • 材料利用率高。冷镦少或无使用切削加工方法,对材料的利用率高,浪费少。
  • 生产率高。金属产品变形的时间和过程都比较短,可大大提高生产率。

缺点

  • 冷镦可以生产出很贴近最终产品尺寸的工件。但是冷镦有一个比较重要的影响数据就是加工完的成品的长径比很难超过3:1,但是如果有合适的模具可以加工超过3:1长径比的产品。

冷镦机

冷镦机是指专门用来批量生产螺母螺栓等紧固件的专用设备。老式的冷镦机被称为单冲程冷镦机,因为它有一个重锤,而新式的冷镦机被称为双冲程冷镦机,因为它拥有两个重锤,在一个重锤敲打完毕后第二把重锤立即上去敲打。

冷镦钢

又称铆螺钢或冷顶锻钢,成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击载入,广泛用于生产螺钉、销钉和螺母等标准件。冷镦工艺可节省原料和降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对钢材的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能。

冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢,用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件。因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度,控制钢中的Si、Al的含量,采用控制轧制和控制冷却工艺,避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织,使钢材具有细晶和碳化物球化组织,以提高钢材的 塑性和冷顶锻性能。介绍了冷镦钢的开发和生产情况,化学成分对冷镦性能的影响,冷镦钢的生产工艺特长。冷镦钢因冷成型性能良好,在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工,这种工艺的优点是在节约大量工时的同时,金属消耗可以降低10%~30%,而且产品尺寸精度高,表面光洁度好,生产率高,是近年来兴起的较先进的机加工工艺。据中国冶金报刊有关冷镦钢数据资料表明,冷镦钢市场2003年全国紧固件需求量达到300万吨,2005年需求量预测将增至500万吨,其中汽车用螺栓等中高档冷镦钢丝紧固件超过100万吨。目前,华南一带的冷镦钢市场已经饱和,华东地区尚有10~20万吨的市场空间。中国汽车工业用钢材品种构成中冷镦钢占7%~12 %。近几年来,中国开发的冷镦钢品牌在增加,产量在增长,质量在改进。如马钢:SWRCH18A、1018、ZL10A、ZL15A、ZL18A;湘钢:XSWRCH10K 、SWRCH35K、SWRCH6A、22A、ML40Cr、ML35CrMo;宝钢:SWRCH35K;天钢:SWRCH18A、SWRCH22A;莱钢:ML35;石钢;ML35、ML40、ML45、 45#;杭钢:ML35、ML40、CH35ACR;包钢:ML35、ML42CrMo、SWRM12;太钢:ML07A、ML20MnTiB、CH1T;首钢:ML35、ML15;江阴兴澄:ML35;江苏沙钢:SWRCH35K15MnCrNiCu;大连金牛股份:ML35、ML15MnVB、ML20MnVB、ML20MnTiB、ML35CrMo、ML40Cr、ML35Mn、ML20Cr等品种。显然,冷镦钢的开发生产已经形成了一定的批量和规模。 日本爱知制钢公司近年开发了AUS系冷锻用不锈钢。公司开发的AUS系列产品,按产品使用的方法不同而分别将其分为奥氏体(A)、铁素体(F)、马氏体(M)及沉淀硬化系列。

冷锻用线材的典型用途是制作螺栓,其强度范围大,从抗拉强度400MPa到1200MPa以上,且形状多。俄罗斯生产的紧固件品种和种类接近世界水平。制造了约10%强度级别8.8以上高强度紧固件。 进口钢丝与国内35#中碳钢相近,但它的金相组织非常细小均匀,白色小粒状的先共析铁素体非常均匀地弥散分布在基体上,没有网状组织存在。 晶粒大小仅为1~2μm,为国产中碳钢丝的1/10左右。并且具有良好的强塑性,在拉拔过程中显示出优良的拉拔性能,断丝率较低。 研究认为,进口钢丝可能在热处理时并没有完全奥氏体化,而仅仅加热到奥氏体和铁素体的两相区进行保温后再冷却至室温,进口钢丝的奥氏体化温度低,保温时间短,从而热处理后的组织细小,渗碳体与正常奥氏体化处理的渗碳体相比,尺寸更小,厚度更薄,分布更加均匀,呈现出进口钢丝特殊的“两相组织”。基本上为完全珠光体组织,仅有少量小块状(尺寸约5μm)先共析铁素体。冷镦钢生产的工艺流程:铁水→转炉→精炼炉→连铸(模铸)→铸坯检查→初轧开坯、连轧→钢坯修磨→高线热轧盘条→成品检验→入库。冶炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯净度,降低钢水的非金属夹杂物的污染度。钢水终点碳含量稳定在规定范围内是降低钢水氧化程度和减少钢水非金属夹杂污染的主要措施。 在金属制品生产中广泛使用ML35和ML45冷镦钢,结合各钢厂的生产工艺和产品开发,具体介绍ML35钢的有关情况。 首钢和包钢用转炉生产ML35钢,莱钢和江阴兴澄用电弧炉生产ML35钢。ML35钢的生产按照GB6478-86标准生产,主要用于制造8.8级高强度标准件。 首钢提出:ML35冷镦钢屈服强度平均值为380MPa,合格的屈服强度≥380MPa;ML35冷镦钢抗拉强度的平均值为576MPa,合格的抗拉强度≥576MPa;ML35冷镦钢断面收缩率的平均值为56%,合格的面缩率≥56%。 首钢和包钢生产ML35冷镦钢采用80吨转炉冶炼。包钢造渣制度是用单渣法,供氧制度定氧压、变枪位,终点控制是拉碳补吹,炉后增碳。装入制度是造渣分批、多次加入。