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摘要：冷挤压是一种无切屑或少切屑零件的加工技术，是一种能高效地加工出高精度且成本低的先进工艺技术。但对原材料变形要求较高，需要原材料变型容易。本文主要从冷挤压零件的毛坯处理方面进行研究。
关键词：冷挤压成型，毛坯软化处理，磷化处理，零件成形率，表面质量
1 引言
1.1 冷挤压成型技术原理、优势及其应用范围
1.1.1 冷挤压成型技术原理
冷挤压是指在常温作用下，将丝材金属毛坯通过滚轮、切料刀送至模具型腔内，再通过初镦模、阳模、顶杆之间作用下，加工出蓝图或数模要求的头部外形尺寸的一种工艺方法[1]。
1.1.2 冷挤压成型技术优劣势
冷挤压加工与普通数车、六角车等加工工艺方法相比，节省材料比率可达到30%～50%，节能40%～80%。冷挤压成型技术主要有节约原材料的消耗、提高劳动生产率、加工的零件表面光洁度与外形尺寸精度大幅提升、可以加工车削无法制造异形件、十字槽零件、缩短生产周期、降低零件成本七方面优点：
1.1.3 冷挤压成型技术应用范围
冷挤压作为一种少或无切削的新工艺方法，已经成为先进制造业技术中极具特色的一个门类[2]。
1.2 国内外冷挤压技术发展过程
1.2.1 国内外冷挤压技术发展过程
1.2.1.1 国内冷挤压技术发展过程
70年代，我国成功运用冷挤压技术批量加工齿轮零件，但是因为未完全解决工艺、模具、设备、材料等方面上的系列问题，从而未能有更进一步发展。目前，我国己能用冷挤压工艺生产螺栓、螺钉、铆钉等系列标准件，且技术水平己达到国外同等水平[3]。
1.2.1.2 国外冷挤压技术发展过程
18世纪末，通过运用冷挤压方式，法国人成功挤压出铅制材料枪弹。19世纪初，通过运用冷挤压方式，美国人取得了采用正向冲挤法专利。第一次世界大战中，有人用该正向冲挤法专利制造了黄铜弹壳。1933年，第一台精压机由日本会田株式会社试制成功。1934年，通过采用正向冲挤法专利， 德国人就试制加工钢弹壳，但因技术质量问题，导致没有试制成功。紧接着通过将磷酸盐薄膜涂在工件原材料表面上，实现对冷镦材料的润滑，成功试制出钢质弹壳。
2冷挤压原材料毛坯准备
2.1 毛坯软化在冷挤压原材料上的运用
2.1.1 冷挤压用材料种类及其毛坯的制备
2.1.1.1 冷挤压用材料
冷挤压所使用的丝材直径为d1.6mm-d10.1mm。目前使用的材料主要为钢、铝、与铜等材料，包含铝（LY10、LY8、LY1等）、优质碳素结构钢（ML15、ML25）、合金钢（ML30CrMnSiA）、不锈钢（Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti）、铜（H62、HPb59-1）五个种类。
2.1.1.2 冷挤压毛坯的制备
（1）毛坯的下料方法
毛坯的下料方法主要为棒料冷态剪切，该方法的优点是材料利用率高和生产效率高，剪切毛坯应该达到以下四个方面的技术要求。
1）体积：剪切毛坯的体积必须控制在一定范围内，以便减小随后的机械加工余量，并且避免由于材料体积过大，而造成的模具和设备过载。
2）端面倾斜：剪切毛坯的变形应尽可能小，以避免挤压凸模承受偏心负荷，并保证模内填充程度均匀。
3）断裂表面：棒料剪切后的断裂表面不应有裂缝、叠层、撕裂和多肉等缺陷。
4）加工硬化：毛坯断裂表面的加工硬化应尽可能小，这样就可不必在挤压前进行热处理。
（2）毛坯的预成型
毛坯预成形，就是在冷挤压前预制毛坯，使毛坯外径尺寸达到零件所需杆径尺寸。目前预成形方法通过冷镦来预成形。
2.1.2 毛坯软化处理在冷挤压材料上运用
在冷挤压工序之前，必须对钢制丝材毛坯进行软化处理（具体参照编号为HB/Z136-2000航标技术条件）。冷挤压钢制毛坯软化热处理工艺方式如下表所示：
完全软化退火： 完全退火是将冷挤压钢材料加热到550℃的温度，然后在该温度下恒温保持一段时间，然后随炉慢慢冷却;或将原材料在550℃后从炉中取出空冷。该方式适用于亚共析钢和共析钢材料，不适合过共析钢材料。
球化退火：球化退火是一种令珠光体中的渗碳体和二次渗碳体被球化的一种退火方式。该方式主要用于共析钢和过共析钢毛坯材料。
不完全退火：不完全退火是将钢毛坯材料加热到高于Ac1与Ac3温度之间，并在此温度恒温一段时间，然后采用空冷方式逐渐冷却。在冷挤压时，低碳钢毛坯一般使用不完全退火方式。
为了防止退火时的脱碳和氧化，可以采用真空退火，即将退火炉抽成真空，将毛坯放在箱内用石棉盖好后装进退火炉，盖上铸铁屑，然后送进炉里。
2.2 表面处理与润滑在毛坯材料上的运用
2.2.1 表面处理与润滑处理方式
Ⅰ 冷挤压坯料表面预处理
镦制零件前，应该对钢坯材料进行表面处理。经过初次较大的变形后，在下道冷挤压工序前应当再次对零件表面进行润滑处理。表面处理的主要内容如下：
a、去除表面缺陷;
b、清洁、去脂、清洗;
c、在坯料表面形成特殊的润滑层。
Ⅱ 冷挤压润滑剂
浮化液具有良好的冷却性、清洗性及其一定的润滑性、防锈性，是机械加工行业中使用最广泛的一种润滑剂[4-5]。
2.2.2 常用材料表面处理
通过反复研究与试验，规范了材料牌号为ML30CrMnSiA、ML25、ML15、ML20MnA四类材料表面处理和润滑方式。由于30CrMnSiA调制钢在淬火温度下具有较高的强度和足够的韧性[6-7]，故30CrMnSiA丝材在镦制前要进行退火、吹砂、磷化处理处理。ML25、ML15和ML20MnA丝材在镦制前要进行吹砂、磷化处理处理。
3结论与展望
a）冷挤压零件报废金额与一次交验故障件数大幅度减少
经过统计，2021年度零件因为冷镦原因导致零件超差共计9项，故障件数仅仅467件，零件报废2件。与2020年一次交验故障件数41890件，报废件数41890件相比，冷挤压零件报废金额与一次交验故障件数大幅度减少。
b）头部精度较高及其形状复杂零件镦制成形合格率大大提升
通过对模具设计进行优化，一些原来镦制成形率不足50%的铆钉、托板螺母、十字槽类零件，目前合格率均已经达到95%以上。
参考文献
[1]谢建新，刘静安主编.金属挤压理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2002.
[2]洪慎章.现代模具工业的发展趋势及企业特征[J].航空制造技术，2003.
[3]刘静安等.铝合金挤压工模具技术[M].北京：冶金大学出版社，2009.
[4]张力等.乳化液添加剂的类型、作用及发展趋势[J].润滑油，2018（1）;30-33.
[5]庞静.乳化液的合理使用[J].河北煤炭，2015（6）;31-33.
[6]刘艳稳等.吊挂螺栓断裂分析[J].失效分析與预防，2018（4）;218-222.
[7]《航空制造工程手册》总编委会.航空制造工程手册[M].北京：航空工业出版社，2010;26-48.
关键词：冷挤压成型，毛坯软化处理，磷化处理，零件成形率，表面质量
1 引言
1.1 冷挤压成型技术原理、优势及其应用范围
1.1.1 冷挤压成型技术原理
冷挤压是指在常温作用下，将丝材金属毛坯通过滚轮、切料刀送至模具型腔内，再通过初镦模、阳模、顶杆之间作用下，加工出蓝图或数模要求的头部外形尺寸的一种工艺方法[1]。
1.1.2 冷挤压成型技术优劣势
冷挤压加工与普通数车、六角车等加工工艺方法相比，节省材料比率可达到30%～50%，节能40%～80%。冷挤压成型技术主要有节约原材料的消耗、提高劳动生产率、加工的零件表面光洁度与外形尺寸精度大幅提升、可以加工车削无法制造异形件、十字槽零件、缩短生产周期、降低零件成本七方面优点：
1.1.3 冷挤压成型技术应用范围
冷挤压作为一种少或无切削的新工艺方法，已经成为先进制造业技术中极具特色的一个门类[2]。
1.2 国内外冷挤压技术发展过程
1.2.1 国内外冷挤压技术发展过程
1.2.1.1 国内冷挤压技术发展过程
70年代，我国成功运用冷挤压技术批量加工齿轮零件，但是因为未完全解决工艺、模具、设备、材料等方面上的系列问题，从而未能有更进一步发展。目前，我国己能用冷挤压工艺生产螺栓、螺钉、铆钉等系列标准件，且技术水平己达到国外同等水平[3]。
1.2.1.2 国外冷挤压技术发展过程
18世纪末，通过运用冷挤压方式，法国人成功挤压出铅制材料枪弹。19世纪初，通过运用冷挤压方式，美国人取得了采用正向冲挤法专利。第一次世界大战中，有人用该正向冲挤法专利制造了黄铜弹壳。1933年，第一台精压机由日本会田株式会社试制成功。1934年，通过采用正向冲挤法专利， 德国人就试制加工钢弹壳，但因技术质量问题，导致没有试制成功。紧接着通过将磷酸盐薄膜涂在工件原材料表面上，实现对冷镦材料的润滑，成功试制出钢质弹壳。
2冷挤压原材料毛坯准备
2.1 毛坯软化在冷挤压原材料上的运用
2.1.1 冷挤压用材料种类及其毛坯的制备
2.1.1.1 冷挤压用材料
冷挤压所使用的丝材直径为d1.6mm-d10.1mm。目前使用的材料主要为钢、铝、与铜等材料，包含铝（LY10、LY8、LY1等）、优质碳素结构钢（ML15、ML25）、合金钢（ML30CrMnSiA）、不锈钢（Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti）、铜（H62、HPb59-1）五个种类。
2.1.1.2 冷挤压毛坯的制备
（1）毛坯的下料方法
毛坯的下料方法主要为棒料冷态剪切，该方法的优点是材料利用率高和生产效率高，剪切毛坯应该达到以下四个方面的技术要求。
1）体积：剪切毛坯的体积必须控制在一定范围内，以便减小随后的机械加工余量，并且避免由于材料体积过大，而造成的模具和设备过载。
2）端面倾斜：剪切毛坯的变形应尽可能小，以避免挤压凸模承受偏心负荷，并保证模内填充程度均匀。
3）断裂表面：棒料剪切后的断裂表面不应有裂缝、叠层、撕裂和多肉等缺陷。
4）加工硬化：毛坯断裂表面的加工硬化应尽可能小，这样就可不必在挤压前进行热处理。
（2）毛坯的预成型
毛坯预成形，就是在冷挤压前预制毛坯，使毛坯外径尺寸达到零件所需杆径尺寸。目前预成形方法通过冷镦来预成形。
2.1.2 毛坯软化处理在冷挤压材料上运用
在冷挤压工序之前，必须对钢制丝材毛坯进行软化处理（具体参照编号为HB/Z136-2000航标技术条件）。冷挤压钢制毛坯软化热处理工艺方式如下表所示：
完全软化退火： 完全退火是将冷挤压钢材料加热到550℃的温度，然后在该温度下恒温保持一段时间，然后随炉慢慢冷却;或将原材料在550℃后从炉中取出空冷。该方式适用于亚共析钢和共析钢材料，不适合过共析钢材料。
球化退火：球化退火是一种令珠光体中的渗碳体和二次渗碳体被球化的一种退火方式。该方式主要用于共析钢和过共析钢毛坯材料。
不完全退火：不完全退火是将钢毛坯材料加热到高于Ac1与Ac3温度之间，并在此温度恒温一段时间，然后采用空冷方式逐渐冷却。在冷挤压时，低碳钢毛坯一般使用不完全退火方式。
为了防止退火时的脱碳和氧化，可以采用真空退火，即将退火炉抽成真空，将毛坯放在箱内用石棉盖好后装进退火炉，盖上铸铁屑，然后送进炉里。
2.2 表面处理与润滑在毛坯材料上的运用
2.2.1 表面处理与润滑处理方式
Ⅰ 冷挤压坯料表面预处理
镦制零件前，应该对钢坯材料进行表面处理。经过初次较大的变形后，在下道冷挤压工序前应当再次对零件表面进行润滑处理。表面处理的主要内容如下：
a、去除表面缺陷;
b、清洁、去脂、清洗;
c、在坯料表面形成特殊的润滑层。
Ⅱ 冷挤压润滑剂
浮化液具有良好的冷却性、清洗性及其一定的润滑性、防锈性，是机械加工行业中使用最广泛的一种润滑剂[4-5]。
2.2.2 常用材料表面处理
通过反复研究与试验，规范了材料牌号为ML30CrMnSiA、ML25、ML15、ML20MnA四类材料表面处理和润滑方式。由于30CrMnSiA调制钢在淬火温度下具有较高的强度和足够的韧性[6-7]，故30CrMnSiA丝材在镦制前要进行退火、吹砂、磷化处理处理。ML25、ML15和ML20MnA丝材在镦制前要进行吹砂、磷化处理处理。
3结论与展望
a）冷挤压零件报废金额与一次交验故障件数大幅度减少
经过统计，2021年度零件因为冷镦原因导致零件超差共计9项，故障件数仅仅467件，零件报废2件。与2020年一次交验故障件数41890件，报废件数41890件相比，冷挤压零件报废金额与一次交验故障件数大幅度减少。
b）头部精度较高及其形状复杂零件镦制成形合格率大大提升
通过对模具设计进行优化，一些原来镦制成形率不足50%的铆钉、托板螺母、十字槽类零件，目前合格率均已经达到95%以上。
参考文献
[1]谢建新，刘静安主编.金属挤压理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2002.
[2]洪慎章.现代模具工业的发展趋势及企业特征[J].航空制造技术，2003.
[3]刘静安等.铝合金挤压工模具技术[M].北京：冶金大学出版社，2009.
[4]张力等.乳化液添加剂的类型、作用及发展趋势[J].润滑油，2018（1）;30-33.
[5]庞静.乳化液的合理使用[J].河北煤炭，2015（6）;31-33.
[6]刘艳稳等.吊挂螺栓断裂分析[J].失效分析與预防，2018（4）;218-222.
[7]《航空制造工程手册》总编委会.航空制造工程手册[M].北京：航空工业出版社，2010;26-48.