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緊固件生產中，針對大規(guī)格、變形復雜的緊固件出現(xiàn)的毛坯鐓鍛缺陷和設備缺陷，根據(jù)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(jīng)濟各個領域。隨著緊固件制造的專業(yè)化、規(guī)�；�，緊固件行業(yè)已逐漸成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)行業(yè)，并逐步實現(xiàn)了自動化生產�，F(xiàn)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(lián)合機也從兩工位、三工位發(fā)展到了五工位，實現(xiàn)了自動化、高效化。但是，由于金屬材料在常溫下發(fā)生塑性變形時的較大抗力及冷作硬化的特性，在制造大規(guī)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(tǒng)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(guī)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(jù)《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(fā)現(xiàn)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(guī)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(jù)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(guī)定的形狀和尺寸成型。
(2)必須選優(yōu)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(wěn)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(guī)格M24以下最為經(jīng)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(guī)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(qū)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(qū)，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(qū)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(jié)能環(huán)保型電加熱裝置，溫度容易控制、加熱速度可調。
(4)對現(xiàn)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(jié)檔位，在金屬坯料加熱時，根據(jù)坯料直徑和規(guī)定的加熱時間選擇檔位，在金屬坯料加熱時，根據(jù)坯料直徑和規(guī)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(qū)域，電阻產生熱量，由公式Q=I2Rt可計算出發(fā)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(qū)域兩端，選擇適當檔位，將四件坯料串聯(lián)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(guī)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(jù)壓力機工件節(jié)拍調整加熱裝置的檔位，使加熱與鐓鍛工序節(jié)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(yōu)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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