[科普中國]-冷壓

簡介

熱塑性塑料在常溫(或稍高溫)下模壓成型的方法。根據(jù)材料特性進(jìn)行模壓時(shí)，不是采用加熱模具，而是將物料在常溫放入模腔，施加高壓制成密實(shí)的模壓坯料。脫模后再進(jìn)一步熱處理或化學(xué)處理得到最終產(chǎn)品。冷壓成型時(shí)，塑料的大分子沿主應(yīng)變方向，使拉伸強(qiáng)度和彈性模量大幅度提高，橫向強(qiáng)度降低。增加保壓時(shí)間(15～30s)和提高成型溫度可減小由于塑料粘彈性帶來的形變回復(fù)。適于冷壓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。1

冷壓過程的描述冷壓操作要求一臺(tái)帶有固定裝置特殊冷壓壓力機(jī)，如圖18-1所示。使用這個(gè)(典型)工作方法，工件(型腔坯料)被固定在精確定型的固定圈中。這有助于控制金屬流動(dòng)和保證有利的顆粒結(jié)構(gòu)。與偶爾才用一次的所謂的自由冷壓相比，模箍中坯體的密封度有助于冷壓成型的精度。從圖18-1可以很明顯的知道，很容易從模箍中移走冷壓后的坯料。通過在工件下面放置調(diào)節(jié)塊，然后用兩塊平行件向下冷壓擠壓模箍，就可移出冷壓好的零件?，F(xiàn)代冷壓加工都裝備了底部頂出桿，如圖18-2所示的冷壓固定裝置。在這種情況下，冷壓好的模腔坯料從模箍中被頂出，模箍牢固地固定在機(jī)床底座上。2

冷壓加工的形式1.表面滾壓加工

滾壓加工的基本形式是用滾珠式或滾輪式工具進(jìn)行滾壓。滾珠或滾輪在壓力的作用下壓向工件表層金屬。

圖4-19是滾壓外圓的示意圖。在加工時(shí)滾珠(滾輪)隨工件旋轉(zhuǎn)，并沿軸向走刀，逐步對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行加工。圖4-19a所示為單滾珠滾壓工具，滾珠靠彈簧的壓力壓向工件表面，滾珠軸承支承滾珠并隨滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)。利用彈簧的壓縮比可以調(diào)整壓力的大小，并且起緩沖作用。圖4-19b是用硬質(zhì)合金滾輪滾壓外圓，其效果較好。

圖4-20為滾壓內(nèi)孔用的雙滾珠內(nèi)圓滾壓工具，它裝在鏜桿的方槽中。滾珠由兩個(gè)軸承支承著，利用中間彈簧可以自由浮動(dòng)。這種工具可根據(jù)孔徑的大小進(jìn)行調(diào)整，改變中間頂桿的長度即可。

滾壓工具對(duì)工件所施的力有剛性和彈性兩種形式。剛性的結(jié)構(gòu)比較簡單。彈性的結(jié)構(gòu)則較復(fù)雜，但工作時(shí)不受機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度的影響。

滾壓加工的精度可達(dá)6～8級(jí)，表面粗糙度值為Ra0.4～0.1μm。表面耐磨性和疲勞強(qiáng)度也有一定程度的提高，生產(chǎn)率很高，這是高質(zhì)量表面加工的有效方法。

2.表面冷作強(qiáng)化

冷作強(qiáng)化加工是利用高速轉(zhuǎn)盤上的鋼球?qū)ぜ砻孢B續(xù)沖擊，鋼球在離心力的作用下使表層金屬受到?jīng)_壓，從而使表面硬化。應(yīng)用這種方法對(duì)曲軸軸頸的圓角、連桿孔進(jìn)行強(qiáng)化后，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.2μm，冷硬層深度為0.4～0.6mm，表面硬度可提高20%，從而增加耐磨性，疲勞極限也增加(15～30)%。

此外，對(duì)工件表面進(jìn)行噴丸處理，也是冷作強(qiáng)化加工方法之一，如曲軸軸頸的噴丸處理，在國外也有研究。

3.表面擠壓加工

表面擠壓加工是用一定尺寸的工具通過被加工孔，依靠塑性變形使孔的直徑擴(kuò)大，并使孔的表層金屬強(qiáng)化。圖4-21示出擠壓孔的工具，圖4-21a為推擠式，圖4-21b為拉擠式。此外，也有用精密彈珠通過內(nèi)孔進(jìn)行擠壓的?？捉?jīng)過擠壓加工后，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.4-0.1μm，精度可達(dá)7～9級(jí)，并可消除孔的錐度及橢圓度，而且可對(duì)較硬的鋼材及經(jīng)過熱處理的孔進(jìn)行光整加工。擠壓的生產(chǎn)率很高，設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)性好。其缺點(diǎn)是對(duì)薄壁零件擠壓容易引起變形。3

冷壓加工過程及其優(yōu)點(diǎn)冷壓過程是把一個(gè)硬化、拋光的冷壓沖模高壓慢速地壓入一個(gè)退火、軟工具鋼模具坯料?；舅悸肥峭獠啃螤?也就是沖孔)比相應(yīng)的型腔內(nèi)部形狀更容易加工，有更高的精度。

當(dāng)正確應(yīng)用時(shí)，冷壓比其他的加工方法，如機(jī)加工、電火花加工(EDM)、電鑄或澆鑄等有如下的優(yōu)勢(shì)：

①節(jié)省時(shí)間和成本，尤其是在生產(chǎn)幾個(gè)相同的型腔時(shí)；

②高精度；

③多腔應(yīng)用的高重復(fù)能力；

④表面質(zhì)量(不用拋光)高；

⑤無間斷鋼顆粒結(jié)構(gòu)導(dǎo)致模具壽命較長。

因?yàn)橛辛诉@些優(yōu)勢(shì)，冷壓成功地用于如下領(lǐng)域：

①塑料工業(yè)中，特別是多腔注射模和較大單腔注射模；

②橡膠工業(yè)中，擠壓模；

③玻璃工業(yè)中，制造玻璃模具和裝飾的形狀；

④用于壓擠團(tuán)煤法的沖制和糖果點(diǎn)心制造法的沖制；

⑤金屬成型工業(yè)。2