漏嘴坯制作处理和办法

 　　本文阐明了采用冷镦工艺代替切削加工生产Pt-10Rh合金漏板锥形嘴的优点，对Pt-10Rh合金漏板锥形嘴零件结构特点和成形工艺进行了分析，制订了冷镦工艺方案。介绍了漏嘴坯制备处理及冷镦模具结构设计。

　　池窑大漏板是玻纤拉丝工艺的心脏，是玻璃纤维生产中主要装置之一，其具有尺寸大、结构复杂等特点，形状为一个槽型容器，结构如图1所示。在拉丝过程中熔融玻璃流入漏板，由漏板将其调制到适合温度，然后通过底板上的漏嘴流出，并在出口处被高速旋转的拉丝机拉伸为连续玻璃纤维。

　　漏嘴是漏板上影响玻璃纤维成型的关键部位，其制作决定了漏板的制造精度和质量，也决定了拉丝生产的流量及其生产率。

　　目前国内外池窑大漏板加工多以锥形漏嘴结构为主，其工艺主要有整体冲压或数控机械加工等：通过模具的多次挤压成型或数控车、削加工出单个锥形漏嘴。虽然该加工工艺制作的零件精度和表面质量较高，但由于其生产率过低，成本过高，不便于批量生产，而且金切加工还会影响漏嘴的强度和韧性。为了克服上述不足，作者采用了新型的金属冷镦工艺。

　　冷镦是一种少或无切屑压力的加工工艺。它根据金属塑性成形原理，将冷态的金属毛坯放入装在压力机上的模具型腔内，在一定的速度和强大的压力作用下，迫使金属在模腔中进行挤镦，从而获得所需的形状、尺寸以及具有一定机械性能的挤压件<1>。作者对该锥形嘴的冷挤成形工艺进行了深入研究，并根据五工位冷成形机的特点设计了相应的模具，取得了成功。

　　（a 1底板，2漏嘴，3电极，4端板，5侧壁，6法兰，7滤网；b放大图）1零件结构特点和成形工艺分析，材料为Pt-10Rh合金。

　　在冷挤镦生产中，往往由于变形工序设计不妥使冷挤镦件成形时产生各种缺陷，如表面折叠、表面折缝、表面裂纹、纵向弯曲等。因此，只有预先了解这些缺陷的成因，才能在设计变形工序时，采取有效的解决办法，获得合格的冷挤镦件<2>。

　　另外，在制订挤镦件时，需选择合理的许用变形程度。许用变形程度越大，则生产率就越高，工序就越少。但变形区的单位压力也要增大，这就有可能超出模具所允许的单位压力，导致模具的损坏。因此，许用变形程度的大小应严格控制。影响变形程度大小的因素主要有：（1）冷挤镦模具的强度越高，其许用单位压力越大，则许用变形程度值也就越大。在当前技术条件下，从模具材质、结构、寿命等方面考虑，模具的许用单位挤压力为2000～2500MPa.

　　（2）被挤镦金属材料强度越大，挤镦时其变形抗力也越大，则许用变形程度值就越小。

　　（3）采用不同的冷挤镦变形方式，需用的单位压力不一样，因此许用变形程度也不同。

　　（4）模具工作部分采用不同的结构形式，对单位挤镦力的影响较大，因此对许用变形程度值也有较大的影响。

　　（5）毛坯表面软化及润滑处理对单位挤镦力的大小有较大的影响，因此对许用变形程度值也有较大的影响<3>。

　　综上所述，再结合锥形嘴零件内、外轮廓及尺寸，采用冷挤镦成形工艺是完全可行的。但由于锥形嘴材料为Pt-10Rh合金，其供应状态强度高、变形抗力大、塑性较差，存在加工硬化现象，难以进行大变形量的冷挤镦成形加工，不宜采用一次挤压成形工艺。因此，必须对毛坯进行充分的软化退火处理，以降低变形抗力和提高塑性指标，并且采用多工序冷挤压成形工艺以及对模具（）做特殊设计

　　2工艺方案设计冷挤压工件变形工序的多少，主要取决于零件的复杂程度、材料的成形性能和变形程度。由于是在多工位冷成形机上镦制零件，还要综合考虑各工位之间工件的传递、定位方式及可靠性等因素来后确定变形工艺。根据体积不变原理和小阻力定律，经过计算和试验，确定Pt-10Rh合金锥形嘴的变形工序。

　　为降低单位挤压力，必须确定合适的坯料，使挤压变形在各工序之间合理分配，减小挤压变形力，保证零件尺寸和形状精度得到有效控制。Pt-10Rh合金材料经熔炼→锻打→压延→冷拉加工后制备成φ2.4mm×5000mm的丝坯，合金丝拉拔成形后，需进行1100℃退火软化处理，退火后硬度为HB92 <5>，然后通过园筒上料。Pt-10Rh合金锥形嘴的变形工序如下：切断工序：为提高切断质量并保证质量公差，采用了封闭式套筒切断形式。坯料重量为制件图算得的重量与冲孔连皮重量之和，计算值为3.9g.为了使切断质量和后续整形质量好，作者选用D2.4－0.01 mm坯料，计算坯料长度为4.6mm.

　　整形工序：主要是为了消除切断后坯料端面的缺陷，使坯料质量分布均匀，减少挤压冲头的偏载，尤其对挤压薄壁筒类零件，整形是确保产品质量的必要工序。

　　反挤工序：预挤出薄壁圆孔和为下序定位用的两端面处的锥窝。圆孔不宜过深，以免挤压锥形嘴外廓成形不饱满；也不易过浅，过浅薄壁筒的长度不易保证。通过计算和试验得知，孔深0.5～0.7mm为宜。

　　镦挤成型工序：此工序是将锥形嘴薄壁筒一次镦挤成形，完成内筒直径D1.6mm及锥角6°的成形。长度尺寸为5.5mm，达到图纸要求。

　　冲孔工序：主要是冲掉预冲孔连皮。该工序主要防止2个问题出现：冲棒回程带料后的退料；连皮成串及不易排出。

　　3关键模具设计锥形嘴冷镦件的好坏与冷挤镦模具的设计质量有直接的关系，合理的模具结构型式是制造合格冷挤镦件的关键技术之一。因此，根据具体的零件形状、尺寸及材料，必须要正确、合理的设计模具结构<6>。通过对通用冷镦机进行结构改进和相应的工位调整，作者选用五位冷镦成型机作为锥形

　　57漏嘴的镦制设备。结合镦机的工位，分别设计了五组特殊的模具。

　　镦挤成型工序是整个变形工艺中为复杂的一步。该工序由第4模模具来完成。由于该锥形嘴零件为毛细管薄壁筒加工件，对内外圆的同心度要求很高。同时为了保证凹模装卸简便，紧固可靠，凹模的夹紧部分一般做成阶梯形。产品的成形在4模的凹模下半截，其外口设计为D2.8－0.01 mm，作为挡料用，解决了因Pt-10Rh合金材料特有的粘度而出现的凸模带料的难题。同时设计了方便而灵活的卸料和顶出装置，结构如图4所示。由于凹模在极易磨损的条件下工作，故选用CrWMn钢，热处理硬度为66～68HRC.

　　第4、5模的凸模工作部分形状、尺寸与管坯内壁相同，细而长，尤其是第5模冲孔工序的凸模工作部分须设计为D1.6mm×15.25mm，结构如图5所示。为满足压力传递，凸模应具有足够强度、刚度和一定的耐磨性。因此，第4、5模的凸模材料选用合金工具钢W2Mo9Cr4Vco8，热处理硬度为64～66HRC <7>，且在冲棒的工作部分表面进行镀钛处理。

　　4结语冷镦技术是少或无切屑的金属塑性成形工艺，将其用于Pt-Rh合金的成形，是一个很好的尝试，具有很高的实用价值。生产实践表明，采用该工艺代替切削加工生产Pt-10Rh合金锥形漏板漏嘴，可以明显提高制件的表面质量，改善材料性能，降低铂合金加工损耗，大大提高生产率。

来源：中国模具网

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