用40Cr, 35CrMoA等材料制作的高强度内六角螺丝，广泛用于汽车、机械、建筑等 行业，每年的需求量很大。目前在生产中，常用的成形 工艺有两种:一种是采用小直径棒料，经头部徽粗和内 六角冲挤成形，另一种是采用大直径棒料，由缩径、头 部徽粗和内六角冲挤后制成.生产实践表明，冲挤后的 六边形角边经常开裂(图1)，废品率高达10%以上.对 于M10以上的内六角螺丝，采用国产高强度材料生产， 其角边开裂更为突出.为此，对高强度材料进行成形极 限研究，以提高产品质量、增加经济效益，已成为国内 外冷锻行业亚待研究和解决的重要课题。
1内六角角部材料的变形分析 由图1可知，当六边形凸模挤人圆柱形凹模时，凸、 凹模之间的间隙是不变的，即间隙与凸模挤人深度无 关，而高强度材料成形时，变形阻力又很大。因此，在 成形中六边形凸模下挤压出的金属，在流向凸、凹模间隙时，可视为沿径向均匀流出的(见 图2 ).根据体积不变条件，凸模下行距离S在其端面下挤出的金属形成的侧壁高度 H=[r2sin200八200R:一r2sin200) ]S.
取单元变形区为do，则在凸模下行距离S时，凸模端面de变形区挤出的单位体积为 dv:二(1/2) Sr2 (cos2eo/cos2O) do. 2极限破裂曲线 选用35CrMoA等高弱度材料，分另t制成高径比HID为1.2, 1.4, 1.6, 1 .9 t:2.1 的圆柱形试件，在表面绘制网格后，置于200吨材料试验机的模具内进行压缩实验，直至 表面出现裂纹为止·试件采用分步压缩，得应变。o=1n(二/二。)，e== In (h/ho),。，=一(。， +气)，增量应变de。二1n (w,,‘二一,), der= l n (h./h.-) dE,=一(de9+de,),式中，。 为宽度方向的网格尺寸，h为高度方向的网格尺寸。
中a为未经拉拔的35CrMoA材 料压缩时，切向应变。，与径向应 变ep、轴向应变e:的变化关系. 可以看出，EQ随Cs,。，增加而变 化，材料破裂时的￡，与Ep(或e) 成线性关系，即。o1=ae,f+b (a, b为常数).破裂线以上区 域为危险区，以下区域为安全区。
图3中b为经过拉拔(断面 缩减率25%)的35CrMoA材料 的“，与·Epl, E:变化关系，经回 归处理可知，破裂时也为线性关 系。与图3中a相比，可以看出， 经过拉拔的材料破裂应变，比未 经拉拔的要高，而各高径比试件 的破裂点也是不同的，HID愈 大，破裂点愈高，有利于防止或 减少材料开裂.
同理，将未经拉拔的35CrMoA高强度材料，分别制成HID二1.5, 1.25, 1.。和0.75 试件，在模具内进行局部墩粗实验，直至头部出现裂纹为止，并记下各HID试件不同压 缩阶段的应变es,‘。和破裂应变ey, e, I，得e，与e., 8,变化关系，如图3中。所示.可 以看出，e,-e,，或。,-e，也近似呈线性关系，与图3中。相比，其破裂线略高于完全徽粗 时的破裂值。为便于使用，可作简化处理，将完全徽粗时的破裂应变视为极限破裂应变， 其误差不大于5%.
图3中的虚线，为35CrMoA材料在粗糙垫板下压缩时的E,与E:的变化关系，其破裂 线与光滑垫板下压缩时破裂线c几乎重合.因此，可用破裂线c视为未经拉拔的35CrMoA 材料在不同摩擦条件下压缩时的破裂极限.
由35CrMoA等材料制成的高强度内六角螺丝成形时，角部材料的最大应变EAm.,l ’66m.: f pin.二与未经拉拔的35CrMoA材料的破裂极限十分相近，因此，成形前若材料不经 拉拔或拉拔量不充分，都会发生角部开裂，影响产品质量。经过拉拔的高强度材料的破裂 极限有所提高，这对于防止或减少内六角螺丝角部开裂，是大有裨益的.
本文提出的内六角螺丝变形分析和35CrMoA等材料的破裂极限图，可指导类似零件 或多边形型腔模生产.