什么是冲孔变形？主要工艺特点是什么？

冲孔变形分为开式冲孔和闭式冲孔。

开式冲孔时，毛坯外周处于无约束的自由状态。毛坯可以分为两部分，冲头下面为圆柱形的A区，外周为环形的B区（下图）。A区处于冲头直接作用下而受力变形，相当于环形金属包围下的镦粗，高度减小，金属向径向外流、周向扩张，但又受到环壁的限制，因此处于三向压应力状态。B区的应力和变形主要是由于A区变形引起，产生径向压缩变形，周向伸长变形。

 

由于A区向下变形流动的带动，B区在轴向也受一定的压应力，越靠近A区其轴向压应力也越大。B区的轴向变形情况主要取决于环壁厚度。

当环壁较薄时，高度方向为收缩变形，冲孔后毛坯高度减小；环壁较厚时，高度方向几乎无变形。因此，确定冲孔前毛坯高度的方法是当毛坯直径与冲头直径之比

D/d≥5时，取：Ho= H

D/d<5时,取：   Ho = (1. 1-1. 2) H

式中  H——冲孔后要求的高度；

Ho——冲孔前毛坯的高度。

冲孔后，毛坯的高度减小，外径上小下大，下端面凸出，上端面凹进，这种现象称为“走样”。D/d越小，“走样”越严重。低塑性材料冲孔时常在外侧表面和内孔圆角处产生纵向裂纹(下图)。外侧表面裂纹的产生是由于A区金属外流扩张时，使外层B区金属受到周向拉应力。内孔圆角处的裂纹是由于此处温度降低较快，塑性较低，加之冲头一般都有锥度，冲头下冲时，此处容易胀裂，因此冲头的锥度不宜过大。生产中一般取：D／d≈3。

 

锻造工艺中一般不允许直接冲出通孔。因为在A区较薄时，无能力再向B区扩展，而且此时温度下降很多，冲孔力急剧上升，可能会使冲头损坏。一般是先留一层连皮，而后再将连皮冲切除去。

如下图，当冲孔的孔径大于纵Φ450m时，可以采用空心冲头冲孔，空心冲头冲孔可以减小B区外层金属的周向拉应力，避免产生表面裂纹；对于锭料，还能除掉中心部分质量不好的金属。

 

闭式冲孔是依靠刚性的凹模筒壁，阻止圆环B区外周的自由胀大，在A区金属压缩并向四周扩张流动的作用下，B区产生很大的径向和周向压应力，产生沿轴向的伸长变形。

闭式冲孔的主要质量问题是壁厚不均匀、产生纵向裂纹及横向裂纹等。壁厚不均匀的原因主要有：冲头导向不正；毛坯性质不均匀、冲头各处圆角或斜度不一致等引起侧向力，使冲头偏离正确位置。纵向裂纹发生在毛坯上局部流动较快的部位，流得快的部位受到流得慢的部位的牵制作用而受到附加拉应力。横向裂纹一般发生在毛坯上局部流动较慢的部位。由于流动较快部位对流动慢部位的牵制作用，使之受到轴向附加拉应力作用。

防止缺陷的主要措施是使沿圆周各处变形流动条件尽可能一致。例如，冲头导向要准确（冲头与毛坯中心对正），保证壁厚均匀；沿着圆周，冲头圆角、侧壁表面粗糙度、润滑状态等要均匀一致。

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