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冷成形

冷成形是指发生在材料的再结晶温度之内发生的显著成形过程,其成形温度通常是在室温条件下,材料在高压载荷下发生塑性形变,以此将坯料加工至所需的...

冷成形

冷成形

————————————————冷成形简介————————————————

冷成形——传统制造工艺

                                                            

                                                                                              某工件冷成形的不同工序阶段(来源:Moehling)

冷成形是指发生在材料的再结晶温度之内发生的显著成形过程,其成形温度通常是在室温条件下。冷成形过程中,材料在高压载荷下发生塑性形变,以此将坯料加工至所需的形状。

冷镦和冷挤压是冷成形中最具代表性的工艺,比如紧固件和铆钉的生产制造,大都以冷镦和冲压为主。其他常见的冷成形工艺还包括:冲压、滚压、滚丝、拉拔(拉丝、拔管)等工艺。由于软件中把钣金成形和轧制分为不同的类别,在此我们将重点关注冷体积成形。

当成形的目标工件公差较低,且需要有良好的表面特性时,冷成形则尤为适合。与热成形相比,冷成形具有加工时间短、表面质量高、机械性能好等优点。尽管冷成形所需的成形吨位要比热成形高,但其能耗相对较低,所以冷成形更为经济。因此,冷成形更加适用于便于成形的材料,更确切的说,更适用于具有易于成形的微观结构状态的材料。

冷成形工艺过程中,材料的加工硬化现象较为明显,这就意味着在成形过程中随着材料变形量的不断增大,其强度和抗变形能力都将增加。因此,使用冷成形工艺得到的工件,能够承受较大的工作载荷。但与此同时,加工硬化会现象会使材料的延展性降低,如果需要继续采用冷成形工艺加工部件,则必须通过再结晶退火来消除部件的加工硬化。冷成形和退火通常是多阶段工艺过程的某一部分。

——————————————冷成形模块:面向行业——————————————

典型产品及适用领域

典型的冷成形产品有螺丝、螺母、螺栓、铆钉、齿轮、轴和连接件等。

可通过冷成形模块仿真的产品类别:

· 紧固件及配件行业;

· 电子元件(插头、接点、散热片);

· 汽车及其配件行业;

· 齿轮和发动机制造行业;

· 自行车组件;

· 压印成形;

· 供热工程行业(管道);

· 工具制造行业;

· 机械工程行业;

其他相关冷成形产品制造及使用行业在此不再一一列举。

来源:maho - Fotoalia.com            


传动装置的冷体积成形

—————————————————发展趋势—————————————————

冷成形工艺发展趋势:

· 成形组件日益复杂化;

· 组件的互换性进一步提高;

· 可供冷成形材料的基础强度上限不断提高;

· 不断缩减的退火步骤;

· 齿轮制造的可靠性需求越来越高;

· 适用于复合材料组件的冷成形;

来源:Les Cunliffe - Fotoalia.com

 ——————————————冷成形的典型问题定义——————————————

成形件中的折叠现象

从商业角度来讲,除了工件的变形与冷成形高度相关,成形模具的性能尤其是模具寿命也尤为重要。

材料的高屈服应力与加工硬化导致成形过程中产生非常高的应力,这些应力同样作用于模具。通常只能通过模具的预应力分析才能预测模具的寿命,这就意味着冷成形的仿真不能仅考虑材料的流动性,还需要考虑循环应力对模具的影响。在考虑材料的弹塑性规律的同时,可对工件的回弹现象进行预测,这对高精度的仿真计算必不可少。

典型问题:

· 起皱

· 填充性不足

· 切边后的材料缺陷

· 断裂

· 模具超负荷

——————————————Forming 冷成形解决方案——————————————

Simufact中的冷成型模块

使用Simufact Forming冷成形模块的优势为客户解决冷成形工艺问题。

Simufact Forming中, Cold Forming(冷成形)模块可用于处于再结晶温度以下的体积成形过程的仿真,该模块可帮助用户避免常见制造错误的产生:

· 起皱现象的产生

· 切边后的材料缺陷

· 填充性不足

· 裂纹的产生

· 模具超负荷

Simufact冷成形模块将会考虑包括循环应力和弹簧装置在内的所有成形过程相关的边界条件。在考虑回弹效应和弹塑性材料规律的情况下,软件将会对模具所涉及的成形力进行真实的预测,辅助用户完成高精度的冷成形工艺仿真。