2022-01-No1-扣件知識文章

# 知識主題：銲接凸緣螺帽鍛造及沖頭設計方法

余征諴 博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

土耳其 Yurtdas 等人[1]，提出銲接凸緣螺帽之6道次鍛造製程設計與反擠製沖頭設計方法；螺帽材質為錳硼鋼(20MnB4) 、規格為 M10x1.5，製程包括下料(S0)、表面整形(S1)、表面整形(S2)、六角預成形(S3)、凸緣預成形(S4)、尺寸精整(S5)與衝切腹板(S6)等道次。

其中第四道次原採用平底沖頭設計，透過反擠製以成形凸緣與銲接圓環，該銲接圓環高度不足(目標為 1.8 mm、分析與實驗結果介於 0.3-0.5 mm間)，造成第五道次尺寸精整量過大而導致第五道次之模具壽命低。

將第四道次之反擠製平底沖頭(外徑 20.2 mm)改為兩階(9.3/18.5 mm)具拔模斜度(3度)之沖頭後，利用 Simufact.Forming 進行 CAE 分析與實驗驗證；改用兩階沖頭設計，在沖頭加壓鍛胚成形腹板的過程中，能有效地讓材料從鍛胚中央往徑向流動，有效地以反擠製充填銲接圓環處，能讓第四道次的銲接圓環成形高度自 0.3-0.5 mm 提升至 1.22-1.39 mm，減少第五道次精整量，而降低第五道次成形負荷 30% 及延長200%模具使用壽命。

進行反擠製沖頭設計時，直接採用平底沖頭設計，其接觸面積大，除了成形負荷大以外，沖頭與鍛胚間的摩擦也會造成鍛胚流動性差，而造成反擠製高度不足，若能加入適當的拔模斜度與不同外徑設計的階級式沖頭，可有效地提升反擠製的高度及降低後續道次的成形負荷；此沖頭設計技術可廣泛應用於扣件、套筒、五金件、手工具等鍛造產品。

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#資料來源：

[1] Yurtdaş, S., Kılıçaslan, C., Kılınçdemir, N. E., Tanrıkulu, B., & Karahan, B. (2017) Increasing Cold Forging Tool Life Of M10x1. 25 Welding Flange Nut By Using Finite Element Simulation.Conference: Third International Iron & Steel Symposium, Karabük, Turkey. https://www.researchgate.net/profile/Cenk-Kilicaslan-2/publication/313860378_Increasing_Cold_Forging_Tool_Life_Of_M10x125_Welding_Flange_Nut_By_Using_Finite_Element_Simulation/links/58f06448aca27289c20ff006/Increasing-Cold-Forging-Tool-Life-Of-M10x125-Welding-Flange-Nut-By-Using-Finite-Element-Simulation.pdf

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