摘要：緊固件生產(chǎn)中，針對大規(guī)格、變形復(fù)雜的緊固件出現(xiàn)的毛坯鐓鍛缺陷和設(shè)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。
一、引言
標(biāo)準(zhǔn)緊固件廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電氣、汽車、交通運輸、航空航天等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。隨著緊固件制造的專業(yè)化、規(guī)?；?，緊固件行業(yè)已逐步成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)行業(yè)，并逐步實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。現(xiàn)在緊固件國家標(biāo)準(zhǔn)已逐漸與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，這就對緊固件的制造提出了更高的要求。目前，最先進(jìn)的制造方法是冷鐓工藝。冷鐓聯(lián)合機(jī)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(shè)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(nèi)應(yīng)用，以補(bǔ)充冷鐓工藝的不足。在生產(chǎn)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(shè)備生產(chǎn)，而用熱鐓工藝又存在著污染嚴(yán)重、加熱產(chǎn)生氧化皮造成脫炭的問題。
根據(jù)《金相學(xué)》和金屬材料“塑變”理論，我們在解決螺栓、螺母內(nèi)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(jié)晶”點以下的某個溫度范圍比較理想，在這個溫度范圍內(nèi)對金屬材料的鐓鍛稱之為溫鐓。溫鐓工藝應(yīng)用于緊固件生產(chǎn)中，解決了大規(guī)格、大變形螺栓、螺母的制造質(zhì)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(nèi)產(chǎn)生塑變，按規(guī)定的形狀和尺寸成型。
（2）必須選優(yōu)質(zhì)、“塑變”良好的金屬材料，如鉚螺鋼，其化學(xué)成分和機(jī)械性能有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
（3）冷鐓螺栓、螺母成型機(jī)械已有多型號、多系列的機(jī)種。設(shè)備性能可靠、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
（4）產(chǎn)品成型鐓鍛力大，配置動力大，設(shè)備一次投入大。因此生產(chǎn)規(guī)格在M24以下最為經(jīng)濟(jì)。
（5）有較好的表面質(zhì)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）冷鐓工藝適用于批量大、規(guī)格較小的產(chǎn)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(jié)晶溫度以上進(jìn)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(zhì)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(shè)備即可。
（3）模腔冷卻困難。模具承受毛坯1100℃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(nèi)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(jié)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(jié)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(nèi)，抗拉強(qiáng)度明顯下降、伸長率上升、塑變性較好、彈性模具減小。
（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(diào)。
（4）對現(xiàn)有設(shè)備稍加改裝就行，可獲得與冷鐓制件同樣的外觀質(zhì)量。
3 采用溫鐓工藝生產(chǎn)
六角頭螺栓
3.1 設(shè)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(shè)8個調(diào)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，這樣坯料加熱溫度和時間可以很好地控制。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(chǎn)生熱量。由公式Q=I2Rt可計算出發(fā)熱量。
（2）選擇J23-160壓力機(jī)或Z47-16冷鐓機(jī)，改裝模具即可。
3.2 模具設(shè)計
模具材料選用3Cr2W8V硬質(zhì)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(nèi)腔摩擦力減小并達(dá)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(dāng)檔位，將四件坯料串聯(lián)布置，使每件坯料局部電壓為1/4V，電流相同。當(dāng)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(jī)夾鉗并補(bǔ)進(jìn)一個常溫毛坯，完成毛坯從冷件（常溫）——溫件 （200℃）——預(yù)熱件（400℃）——熱件（600℃）——出料、補(bǔ)料的加溫過程。達(dá)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(jī)夾鉗，由壓力機(jī)鐓鍛成型。操作中，可根據(jù)壓力機(jī)工作節(jié)拍調(diào)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。如燃煤爐熱效率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。燃煤爐氧化燒損率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(chǎn)實踐證明，溫鐓工藝不僅能保證制件的加工質(zhì)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(jìn)行不銹鋼溫鐓成型的研究，作為對冷鐓工藝的一個重要補(bǔ)充，溫鐓工藝得到廣泛地應(yīng)用，具有很好的前景。