冷轧薄板冲压件成型影响因素及实例分析(二)

冷轧薄板冲压件成型影响因素及实例分析(二)

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冷轧薄板冲压件成型影响因素及实例分析(二)

2022-03-28

2 影响冷轧刚板冲压性能的因素

冲压性能是材料的力学性能之一,它与材料的化学成分、厚度及表面质量、晶体的形态及加工工艺等因素有关。

2.1 材料的化学成分

冷轧板主要由碳、硅、锰、硫、磷等元素组成,它们的含量对冷轧板的性能有显著的影响。

碳含量提升,能显著提高板料的硬度,同时也增加 Fe3C 的含量,从而降低材料的塑性及冲压性能,所以冷轧板中要严格控制碳含量,一般在 C 含量小于 0.2%,对于冲压要求高的板料,其 C 含量小于 0.08%。

硅可强化铁素体,对改善板料的屈服强度,同时降低了板料的塑性,其含量小于 0.03%。

硫在板料中易形成硫化物的夹杂,影响板料的冲压性能,其含量应小于 0.001%,锰对抑制边部龟裂有改善作用,但是其可以和硫形成 MnS,降低冲压性能,其含量也应在合理的范围内。

2.1 厚度及表面质量

若厚度未达到标准值,在成型过程中容易起皱;若厚度超过标准值,则凹凸模之间的间隙减小,容易造成拉裂。

同时,若板料的厚度不均匀,在薄壁出容易拉裂。

同时板料的表面质量对冲压性能也有重要影响,表面粗糙度和其摩擦系数有很大关系,它对粗糙度进行有效控制,使之保持在 0.6um 至 1.6um 的范围内[1];在宏观上要保证表面光洁平整,避免出现断裂、起皱以及颈缩现象、锈斑等现象,在微观上应保证材料表面应变力分布均匀。

2.1 晶体的形态及加工工艺

板料的晶粒的大小对塑性变形影响较大。晶粒过大,或过细,都会使冲压过程中的塑性降低。

其中,若晶粒过大,则板材容易破裂,表面易出现桔皮等现象,若晶粒过细,会导致增加回弹现象。

所以,晶粒的大小应适中,冷轧薄板的粒度一般在 6~8 级。

3 冲压实例分析

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某一冲压零件的局部存在开裂现象,如图 1、图 2所示。

图 1 所示零件开裂部位在凸模圆角下方的侧壁上,图2 所示零件破裂部位在侧壁上,两者都属于强度破裂。

原因分析为,开裂区域的材料无法传递超出抗拉强度的成形力。解决方案为降低该零件开裂部位所需传递的力。具体操作办法如下:

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对于零件 a,采取增加润滑,并增加区域间的间隙,从而消除开裂,如图 3 所示。

对于零件 b ,打磨圆角,增加润滑,从而消除开裂,如图 4 所示。

4 结语

综上,冷轧薄板的冲压性能,在其本质上与材料本身的化学成分、晶体形态等因素密切相关。

宏观上我们可以根据板料的厚度及表面性能来定性评价,从板料的拉伸实验值屈服强度、抗拉强度、屈强比、塑性应变比、均匀伸长率等指标来定性判断和评估。

当出现冲压件开裂、起皱等质量问题时,除了从冲压工艺过程来改善外,还可以从材料的化学成分、加工工艺过程来分析,找出解决问题的办法。

参考文献:

[1]万敏,李东升,乔丽红.板料成型计算机分析技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[2]王章忠.新型冲压用钢的开发与展望[J].机械工程材料,2003(3).

[3]邓陟.金属薄板成形技术[M].北京:兵器工业出版社,1993.

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