用40Cr, 35CrMoA等材料制作的高強(qiáng)度
內(nèi)六角螺絲，廣泛用于汽車、機(jī)械、建筑等 行業(yè)，每年的需求量很大。目前在生產(chǎn)中，常用的成形 工藝有兩種:一種是采用小直徑棒料，經(jīng)頭部徽粗和內(nèi) 六角沖擠成形，另一種是采用大直徑棒料，由縮徑、頭 部徽粗和內(nèi)六角沖擠后制成.生產(chǎn)實(shí)踐表明，沖擠后的 六邊形角邊經(jīng)常開裂(圖1)，廢品率高達(dá)10%以上.對(duì) 于M10以上的內(nèi)六角螺絲，采用國產(chǎn)高強(qiáng)度材料生產(chǎn)， 其角邊開裂更為突出.為此，對(duì)高強(qiáng)度材料進(jìn)行成形極 限研究，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟(jì)效益，已成為國內(nèi) 外冷鍛行業(yè)亞待研究和解決的重要課題。
1內(nèi)六角角部材料的變形分析 由圖1可知，當(dāng)六邊形凸模擠人圓柱形凹模時(shí)，凸、 凹模之間的間隙是不變的，即間隙與凸模擠人深度無 關(guān)，而高強(qiáng)度材料成形時(shí)，變形阻力又很大。因此，在 成形中六邊形凸模下擠壓出的金屬，在流向凸、凹模間隙時(shí)，可視為沿徑向均勻流出的(見 圖2 ).根據(jù)體積不變條件，凸模下行距離S在其端面下擠出的金屬形成的側(cè)壁高度 H=[r2sin200八200R:一r2sin200) ]S.
取單元變形區(qū)為do，則在凸模下行距離S時(shí)，凸模端面de變形區(qū)擠出的單位體積為 dv:二(1/2) Sr2 (cos2eo/cos2O) do. 2極限破裂曲線 選用35CrMoA等高弱度材料，分另t制成高徑比HID為1.2, 1.4, 1.6, 1 .9 t:2.1 的圓柱形試件，在表面繪制網(wǎng)格后，置于200噸材料試驗(yàn)機(jī)的模具內(nèi)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，直至 表面出現(xiàn)裂紋為止·試件采用分步壓縮，得應(yīng)變。o=1n(二/二。)，e== In (h/ho),。，=一(。， +氣)，增量應(yīng)變de。二1n (w,,‘二一,), der= l n (h./h.-) dE,=一(de9+de,),式中，。 為寬度方向的網(wǎng)格尺寸，h為高度方向的網(wǎng)格尺寸。
中a為未經(jīng)拉拔的35CrMoA材 料壓縮時(shí)，切向應(yīng)變。，與徑向應(yīng) 變ep、軸向應(yīng)變e:的變化關(guān)系. 可以看出，EQ隨Cs,。，增加而變 化，材料破裂時(shí)的￡，與Ep(或e) 成線性關(guān)系，即。o1=ae,f+b (a, b為常數(shù)).破裂線以上區(qū) 域?yàn)槲ｋU(xiǎn)區(qū)，以下區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)。
圖3中b為經(jīng)過拉拔(斷面 縮減率25%)的35CrMoA材料 的“，與·Epl, E:變化關(guān)系，經(jīng)回 歸處理可知，破裂時(shí)也為線性關(guān) 系。與圖3中a相比，可以看出， 經(jīng)過拉拔的材料破裂應(yīng)變，比未 經(jīng)拉拔的要高，而各高徑比試件 的破裂點(diǎn)也是不同的，HID愈 大，破裂點(diǎn)愈高，有利于防止或 減少材料開裂.
同理，將未經(jīng)拉拔的35CrMoA高強(qiáng)度材料，分別制成HID二1.5, 1.25, 1.。和0.75 試件，在模具內(nèi)進(jìn)行局部墩粗實(shí)驗(yàn)，直至頭部出現(xiàn)裂紋為止，并記下各HID試件不同壓 縮階段的應(yīng)變es,‘。和破裂應(yīng)變ey, e, I，得e，與e., 8,變化關(guān)系，如圖3中。所示.可 以看出，e,-e,，或。,-e，也近似呈線性關(guān)系，與圖3中。相比，其破裂線略高于完全徽粗 時(shí)的破裂值。為便于使用，可作簡化處理，將完全徽粗時(shí)的破裂應(yīng)變視為極限破裂應(yīng)變， 其誤差不大于5%.
圖3中的虛線，為35CrMoA材料在粗糙墊板下壓縮時(shí)的E,與E:的變化關(guān)系，其破裂 線與光滑墊板下壓縮時(shí)破裂線c幾乎重合.因此，可用破裂線c視為未經(jīng)拉拔的35CrMoA 材料在不同摩擦條件下壓縮時(shí)的破裂極限.
由35CrMoA等材料制成的高強(qiáng)度內(nèi)六角螺絲成形時(shí)，角部材料的最大應(yīng)變EAm.,l ’66m.: f pin.二與未經(jīng)拉拔的35CrMoA材料的破裂極限十分相近，因此，成形前若材料不經(jīng) 拉拔或拉拔量不充分，都會(huì)發(fā)生角部開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過拉拔的高強(qiáng)度材料的破裂 極限有所提高，這對(duì)于防止或減少內(nèi)六角螺絲角部開裂，是大有裨益的.
本文提出的內(nèi)六角螺絲變形分析和35CrMoA等材料的破裂極限圖，可指導(dǎo)類似零件 或多邊形型腔模生產(chǎn).
