本日，螺丝君，先容热镦工艺及模具设计方法，可供干系技能职员参考。
01 热镦成形工艺概述及特点
热镦成形工艺，俗称“红冲成形工艺”，是将坯料加热到一定温度后，放置在模具型腔内，利用锻压设备的镦锻力，使其在模具内发生塑性变形，从而得到所需几何形状和尺寸的一种加工工艺方法。
这种工艺被广泛运用于工程机器、风电、石油等行业的大规格螺栓、螺母的毛坯成形。
工艺具有以下特点：
成形的变形程度小，多数繁芜几何形状，可一次在模腔内完成毛坯成形。生产效率较高，适宜样品及中、小批量产品的生产，设备、模具投入成本相对冷镦成形较低。毛坯可以实现少切削加工，材料利用率相对机加工工艺较高。对付规格大于M27mm，长度大于250mm的紧固件以及不锈钢、钛合金材料的紧固件毛坯成形尤为适宜,同时也适宜生产≥M24规格的六角螺母和异形螺母。热镦成形力较小，同样规格产品的成形力为冷镦成形的1/4--1/3，设备事情压力（吨位）相对较小，设备本钱投入相对冷镦设备较低。毛坯尺寸精度可达到6级，表面粗糙度可达到Ra3.2。毛坯尺寸受热胀冷缩影响，模具成形尺寸设计较难。对毛坯成形温度掌握哀求较高，以避免产生过烧和表面氧化脱碳等毛病。02 热镦成形工艺设计
1、热镦成形工艺紧张工艺手段
热镦成形工艺所运用的紧张工艺手段有割断、缩径、镦粗、挤压、挤光和冲孔六种。
2、热镦成形工艺体例原则
应考虑热镦产品几何形状成形的繁芜程度、表面质量哀求、几何尺寸精度哀求、变形程度及变形次数。工艺设计应考虑毛坯的成形力和金属流动性，避免涌现表面折叠和缺料等毛病。变形加热温度设计应避免涌现过热和过烧征象。变形程度设计应避免产生折叠毛病。
3、热镦成形毛坯设计
当成形毛坯几何尺寸精度、表面粗糙度达不到成品哀求时，应通过增加机器加工手段来达到哀求，同时增加毛坯的机加工余量。
4、热镦成形工艺设计把稳事变
设计热镦成形时，应一次完成毛坯成形，只管即便避免或减少后序赞助加工。打算坯料直径时，应考虑金属热胀冷缩事理，避免坯料加热后无法放入模具孔内；在打算坯料长度时，应考虑热镦时，产生的飞边和热损耗等成分，避免坯料不敷，导致毛坯成形不饱满；设计热镦成形时，要充分考虑模具圆角R、脱模斜度等成分对产品尺寸的影响。
5、热镦成形工艺打算
5.1 热镦成形力（N）
热镦成形力，是设计模具和选择设备的主要工艺参数，常用下面公式进行打算：
P=1.3×p×F
式中:
p-单位压力（N/mm2）；
F-冲模与毛坯打仗面积（mm2)。
5.2 棒料割断力（N）
τ=KFσ
式中：
K-安全系数，常日取1.3；
F-棒料剪切面积（mm2）；
σ-材料剪切强度（MPa）。
5.3 毛坯长度的打算
热镦毛坯长度尺寸一样平常是按照质量不变的原则进行打算，然后再加上考虑的加工余量和飞边的质量，即：G = G产+G1+G2
式中：
G—坯料质量（g）；
G产—产品质量（g）；
G1—加工余量的质量（g）；
G2—飞边的质量（g）。
根据上述打算的质量，即可打算出坯料的长度尺寸：L=G/ρA
式中：
ρ—坯料密度（g/ mm2）；
A—坯料截面积（cm2）。
初步打算出的坯料长度，一样平常都须要经由热镦工艺验证，根据结果进行调度，终极确定最佳坯料长度。
5.4 坯料加热温度设计
坯料的加热温度，是根据材料碳含量，然后参照铁/碳平衡相图来确定的。
常日热镦温度在再结晶温度之上，位于奥氏体区内。热镦工艺坯料加热温度一样平常在850℃~1000℃之间。
如果毛坯成形需两个工步完成，为担保成形效果，坯料加热温度应考虑完成第一工步成形后，进入第二工步模具时，坯料温度应在800℃以上。
5.4.1 热镦变形温度确定的原则
根据金属特性选择的加热温度范围，使金属在热镦时变形抗力最小；加热温度应低于金属涌现急剧氧化温度区；加热温度应避开金属蓝脆区温度（一样平常在200℃~400℃范围）。备注：对付紧固件来说，由于热镦成形基本上是一次完成，为避免表面有大量的氧化皮产生，以是，坯料加热温度最好＜1000℃，能在温镦温度范围完成成形为最好。
5.5 其他工艺参数打算
割断力、镦粗率、变形程度、缩径力、挤压力、冲孔力等工艺参数可参考冷镦工艺干系公式进行打算。
03 热镦成形设备选用
3.1 成形设备选用
热镦设备常日选用机器式冲床，螺栓类一样平常选择开式机器冲床（机身成“C”字型），事情台操作空间大。螺母可以选择开式或封闭式机器冲床（机身两侧封闭）。
为担保热镦螺母时冲棒的脱模，热镦螺母冲床滑块行程速率一样平常比螺栓快。备注：机器冲床也可以用于中直径坯料的割断。
其余，选用的热镦设备公称压力、封闭高度、滑块行程次数、高下事情台面尺寸、上模柄孔尺寸、漏料孔径等设备参数，需知足产品热镦成形力、形状、规格大小的哀求。
3.2 加热设备选用
坯料加热一样平常采取感应加热的办法，按电流频率一样平常分为高频（10KHZ以上）、中频（1-10KHz）、工频（50Hz）三种。
高频用于中小直径尺寸（＜￠27mm）的坯料加热，中频和工频用于直径较大的坯料加热。
对付螺栓、螺母来说，坯料加热设备一样平常选用高频加热设备。
当坯料直径大于￠40mm时，应选用中频加热设备。
04 热镦成形模具设计
热镦模在事情过程中，在高温状态下，会受到很大镦锻力，模具寿命每每很低，故在设计热镦成形模具时，从材料选用到模具构造设计都是非常主要的。
4.1 热镦成形模材料
根据热镦成形模事情特性和环境，其材料必须知足以下几个条件：
4.1.1 模具成形事情部分材料必须知足工艺哀求的耐高温性、高温耐磨性，高温强度；
4.1.2 材料必须有良好的耐冲击性；
4.1.3 材料必须具有良好的导热性，热膨胀系数要小，高温热疲倦抗力好；
4.1.4 材料必须具有良好的淬透性和良好的回火稳定性；
4.1.5 材料必须具有良好的加工性能和抗氧化性。
4.2 热镦成形模设计
4.2.1 热镦成形模构造设计
热镦成形模具和冷镦成形模具构造设计基本同等，其型腔构造是根据产品，采取“仿形”设计方法进行的。
热镦模具示意图
4.2.2 热镦成形模事情尺寸设计
由于热镦是在高温下进行，尺寸会受到温度的影响，以是在尺寸设计上，必须考虑热胀冷缩变革量对模具尺寸的影响。
4.2.3 热镦紧张成形模具设计方法
1）六角成形模设计
尺寸S和e：由于要考虑到模具受热膨胀，产品镦后冷缩的成分，履历一样平常将S尺寸设计为比产品六方对边最大尺寸略小0.05~0.1mm，e尺寸自然形成。S尺寸也可以按照坯料的热紧缩率和终镦温度来进行打算得出，一样平常实心钢棒的冷紧缩率为1.01%；尺寸d：比产品法兰最大直径大0.5~1mm；尺寸D1和D：可按组合成形模干系尺寸设计；尺寸H：根据产品头高和模套尺寸进行设计；角度α：根据产品角度进行设计；圆角R：在知足产品e最小和形状都雅的条件下，只管即便考虑设计的大一些。2）热镦下模设计
尺寸d：为担保材料顺利导入模孔内，根据履历一样平常d尺寸比坯料大0.3~0.5mm。也可根据下面公式打算得出：d=d0（1+αt）式中：d0--坯料未加热前直径（mm）；α--坯料线膨胀系数（10-6℃-1）该值可从材料手册中查出；t--坯料加热后温度与室温差值（℃）。尺寸D1和D：可参照组合成形模干系尺寸设计；尺寸H1：根据坯料加热长度进行设计，一样平常比加热长度长10~15mm；尺寸H：根据产品杆部长度进行设计，一样平常比杆部长度长20~25mm;圆角R：为担保金属流动性，减少应力集中，如杆部和头下须要加工，R设计只管即便大些；如果不须要加工，则按产品头下R大小设计。本日的话题，就分享到这里，不当之处，欢迎批评示正；若您有任何疑问或建议，或须要进群互换的小伙伴，可关注螺丝君微信"大众年夜众号：GAF螺丝君（GAF-luosijun）
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