辊轧相关知识简介PPT6.01.01.ppt

刘想Liuxiang 辊轧相关知识简介 冲压 是一种先进的金属加工方法 它是建立在金属塑形变形的基础上 冲压具有生产效率高 加工成本低 尺寸精度稳定 操作简单 容易实现机械化 自动化 特别适合于大量生产 冲压 常用冲压材料介绍 冲压材料是影响零件质量和模具寿命的重要因素 目前 可冲压的材料不仅是低碳钢 而且还有不锈钢 铝及铝合金 铜及铜合金等 一般以含碳量 0 25 及抗拉强度小于650N mm 的材料为主 例如冷轧钢SPCC JIS 或1010 SAE 对金属材料的冲压性能要求 1 具有良好的机械性能及较大的变形能力 金属材料的机械性能是指抗拉强度 屈服强度 延伸率 硬度 塑性应变比 2 具有理想的金相组织结构金相组织是材料的微观质量特征 它的主要标志是 渗碳体或碳化物的球化程度 冲压材料的性能要求 冲压材料的特性与成形性 冲压材料性能 参考值见下表 冲压材料特征参数 屈服强度 抗拉强度和屈强比抗拉强度是计算冲压加工力的基本要素 所谓抗拉强度是实际拉伸试验过程中之最大荷重值除以试验片开始时的断面积 即 b PMAX A kg mm2 当屈服强度和抗拉强度高时 冲压成形力大 成形的难度加大 而且还会降低模具的寿命 如果屈服强度高 在冲压成形结束后 冲压件由模具内脱离并卸载时 弹性恢复的变形也大 影响冲压件的尺寸精度 一般的计算中 冲压材料的剪切应力 0 8 抗拉强度 b注 1Pa 1N m2 1x10 6N mm2 1 01972x10 7Kg mm2 延伸率在材料拉伸试验中 试样拉断后 由于保留了塑性变形 试样长度由原来的L变成了L1 用百分比表示的比值 L1 L L 就称为延伸率 均匀延伸率 U是在单向拉伸过程中出现局部缩颈时 也就是发生拉伸过程失稳定时的延伸率 如果板材的延伸率大 对所有的伸长类冲压成形都是有利的 当延伸率大时 胀形 翻边的成形极限也大 因此 大多数的优质冲压钢都具有较高的均匀延伸率 加工硬化值 n 不锈钢板的引伸成形要分几次加工才能达到产品形状 在引伸加工过程中会使材料产生硬化现象 这种现象一般称为加工硬化 加工硬化之生成原因为材料承受一塑性变形后 在于同方向施加负荷力将使其降伏点上升 从而增加必要的变形抵抗以对抗塑性变形之再产生 降伏点是超越弹性变形区域而产生永久变形的初始点 由拉伸试验知 是荷重不增加而伸展行为仍进行的点 加工硬化系数之高低意味著什么现象呢 n值高的材料会发生下列的行为 1 继续进行加工会造成材料硬化 伸长量减少而使加工不易 2 继续进行加工将会抑制局部变形 得到一致的变形 n值低的材料会发生下列的行为 继续进行加工会引起局部的变形 弱的部份甚至破断 因此 伸长类成形要求板材具有较大的n值 塑性应变比 r 它是表示板材各向异性性能的参数 由于板材在制造过程中要经历轧制与退火等工艺 结果使板材形成结晶方位趋于一致的织构组织 在宏观上表现为各向异性 即在不同的方向上板材的性能有一定的差异 在生产中用r值来表示板材的各向异性 其值等于对数应变表示的宽度应变 b与厚度方向应变 t之比 即 r b t ln b b0 ln t t0 r值主要影响拉深性能 板材的r值大 它的拉深性能也好 硬度 Hardness 一般说来 硬度越低 塑性越好 但是 材料的硬度偏高 若碳化物球化率在90 以上 也能得到良好的冲裁面 反之 材料的硬度偏低 但球化不充分 也会使冲裁面撕裂 因此 硬度是判断是否适合剪切的宏观指标 而金属组织 碳化物的均匀性和球化程度 是判断是否适合冲裁的微观指标 球化度 Spheroidizing 低碳钢的组织是以软的铁素体为基体与少量的珠光体组成 而珠光体是铁素体与渗碳体的细密的混合物 其中渗碳体含量占12 铁素体具有很好的塑性 而渗碳体则硬而脆 从同一含碳量的材料来看 通过随着碳化物的球化 可提高塑性而改善冲裁面的质量 注 什么是球化退火 目的在于使网状二次渗碳体及珠光体中的层状渗碳体发生球化变成粒状的渗碳体 降低材料硬度 改善切削加工性 并为淬火作好准备 由于珠光体本身较硬 而且由于网状二次渗碳体的存在 更增加了钢的硬度和脆性 这不仅给切削加工带来困难 而且还会引起淬火时产生变形和开裂 时效割裂在对某些板材 如不锈钢板与黄铜板等 进行拉深成形时 由于拉深时形成的残余应力的作用 在拉深后会在圆筒形件的侧壁产生纵向开裂现象 这种开裂现象可能在脱模后立即产生 也可能在放置一段时间之后 或在冲压件使用过程当中发生 故称为时效割裂 圆筒深引伸试验 LDR值 圆筒深引伸试验法是评估金属薄板深引伸性试验法中最基本的方法之一 此试验之目的在于求得金属材料的引伸界限比 LimitDrawingRatio 简称LDR LDR值越大表示该材料具有越好的引伸性 LDR D dp 其中 D表示胚料直径 dp表示冲头 引伸制品 直径 LDR值与塑性应变比r值呈正向关系 即r值大的材料其深引伸性也较佳 锥皿试验 CCV值 锥皿试验法是评估金属薄板 厚度0 5 1 6mm 成形性试验法中最基本的方法之一 CCV值可作为深引伸与拉伸之复合成形性之评估试验 其与加工硬化值系及塑性应变比有密切关系 常用钢材牌号介绍 3 1 日本钢材 JIS系列 的牌号中普通结构钢主要由三部分组成 第一部分表示材质 如 S Steel 表示钢 F Ferrum 表示铁 第二部分表示不同的形状 种类 用途 如 P Plate 表示板 T Tube 表示管 K Kogu 表示工具 第三部分表示特征数字 一般为最低抗拉强度 如 SS400 第一个S表示钢 Steel 第二个S表示 结构 Structure 400为下限抗拉强度400MPa 整体表示抗拉强度为400MPa的普通结构钢 3 2 SPHC 首位S为钢Steel的缩写 P为板Plate的缩写 H为热Heat的缩写 C商业Commercial的缩写 整体表示一般用热轧钢板及钢带 3 3 SPHD 表示冲压用热轧钢板及钢带 3 4 SPHE 表示深冲用热轧钢板及钢带 3 5 SPCC 表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带 相当于中国Q195 215A牌号 其中第三个字母C为冷Cold的缩写 需保证抗拉试验时 在牌号末尾加T为SPCCT 3 6 SPCD 表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带 相当于中国08AL 13237 优质碳素结构钢 3 7 SPCE 表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带 相当于中国08AL 5213 深冲钢 需保证非时效性时 在牌号末尾加N为SPCEN 冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号 退火状态为A 标准调质为S 1 8硬为8 1 4硬为4 1 2硬为2 硬为1 表面加工代号 无光泽精轧为D 光亮精轧为B 如SPCC SD表示标准调质 无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板 再如SPCCT SB表示标准调质 光亮加工 要求保证机械性能的冷轧碳素薄板 3 8 JIS机械结构用钢牌号表示方法为 S 含碳量 字母代号 C CK 其中含碳量用中间值 100表示 字母C 表示碳K 表示渗碳用钢 如碳结卷板S20C其含碳量为0 18 0 23 常用冲压材料介绍4 1 热轧钢热轧钢是一种优质碳素结构钢 含碳量约0 10 0 15 属于低碳钢 冲压用的热轧钢有下列三种 1 SPHC 是热轧钢的代表钢种 2 SPHD 与SPHC相比 其拉伸性较佳 3 SPHE 与SPHC相比 其拉伸性更佳 分类及性能介绍 4 2 冷轧钢冷轧钢亦是一种优质碳素结构钢 含碳量约0 08 0 12 属于低碳钢 冲压用的冷轧钢有下列三种 1 SPCC 是冷轧钢的代表钢种 2 SPCD 与SPCC相比 其拉伸性较佳 3 SPCE 与SPCC相比 其拉伸性更佳 分类及性能介绍 4 3 不锈钢不锈钢是指含铬量达到11 以上高合金钢 其主要的特征是耐腐蚀性及耐热性 具有不锈性与表面光辉性 在冲压成形中应用的不锈钢有铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢以及马氏体不锈钢 铁素体不锈钢的冲压性能接近于冷轧钢板 在这种不锈钢板生产过程中也可利用热轧 冷轧与退火的方法获得织构组织 使r值达到1 2 1 8左右 因此具有良好的拉深性能 但是它的硬化指数约为0 2左右 伸长率约为0 25 0 3左右 均小于奥氏体不锈钢 所以它的伸长类冲压成形性能较差 不锈钢具有下列特性 1 硬度及抗拉强度高于软钢板的2倍 2 热传导性不佳 热膨胀系数大 3 深引伸加工会产生时效割裂 4 表面容易被模具刮伤不锈钢牌号表示的含义 SUS CSP 4 4 铜及铜合金铜及铜合金依其制造方法可分为伸铜材 展伸铜 及铸造材两大类 铜及铜合金之代表性特征如下 1 热传导性好 导电性佳 2 切削加工性好 3 具有非磁性功能 4 低温下不产生脆化现象 5 耐腐蚀 6 弹性好 7 色调美观 易镀锡 简单模的种类及适用情况 使冲压模具保持初期状态之维持管理 就是冲压模具的维护 要了解冲压工厂的状态 只要观察模具维护部门的情形 就能进行某种程度的判断 维护部门内若有许多待修的模具 一般的情形是 生产性低且加工不良品较多 适当地实施模具维护管理 对冲压工厂依照计划来进行生产以及提高设备的使用率 都是非常重要的 冲压模具维护的内容 1 日常维护是指正常之模具清扫 点检 及对可动部的给油等作业 此作业是经常确认模具处於正常状态 也能早期发现异常 冲压模具维护的内容区分 2 事故维护在冲压模具进行加工的状态 会出现某些变化 形成无法继续使用的状态 例如 毛边变大 尺寸不对 发生伤痕 模具零件烧附等情形 因为发生类似的异常而开始进行模具维护之内容 即称之为 事故维护 是模具维护中 内容最多的一项 此维护通常是将模具使用到将近极限进行 若模具维护的时间花费较多 则模具的寿命也就较短 因为是突发性的维护 所以一定会有预定外的设备停止 及紧急维护作业 3 定期维护众人皆知的模具磨耗曲线 图1 是存在於每一个模具上的 模具的维护是在异常磨耗的领域附近实施的 这个时期的冲压加工数是很容易掌握的 在达到规定的加工数时 实施模具维护 就是计划性的维护 不但容易掌握维护项目 也易控制维护时间 4 改良维护为了延长模具寿命 维护周期 安定品质 容易维护等目的 而改良部份模具特别维护 点焊 正极性指直流焊接时 被焊物接 极 焊条 焊丝接 极反极性与正极性直流电弧焊或电弧切割时 焊件与焊接电源输出端正 负极的接法称为极性 极性分正极性和反极性两种 焊件接电源输出端的正极 电极接电源输出端的负极的接法为正极性 常表示为DCSP 反之 焊件接电源输出端的负极 电极接电源输出端的正极的接法为反极性 常表示为DCRP 焊接电流为向焊接提供足够的热量而流过的电流电弧电压指电弧部的电压 与电弧长大致成比例地增加 一般电压表所示电压值包括电弧电压及焊丝伸出部 焊接电缆部的电压下降值 飞溅焊接时未形成熔融金属而飞出来的金属小颗粒焊渣焊后覆盖在焊缝表面上的固态熔渣熔渣包覆在熔融金属表面的玻璃质非金属物咬边由于焊缝两端的母材过烧 致使熔融金属未能填满 形成槽状凹坑 常用焊接术语 熔深母材熔化部的最深位与母材表面之间的距离熔池因焊弧热而熔化成池状的母材部分熔化速度单位时间里熔敷金属的重量预热为防止急热 焊接前先对母材预热 如火焰加热 后热为防止急冷进行焊后加热 如火焰加热 保护气体焊接过程中用于保护金属熔滴 熔池及焊缝区的气体 它使高温金属免受外界气体的侵害焊接夹具为保证焊件尺寸 提高装配精度和效率 防止焊接变形所采用的夹具焊接工作台为焊接小型焊件而设置的工作台焊接操作机将焊接机头或焊枪送到并保持在待焊位置 或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊剂的装置 点焊是焊件装配接接头 并压紧在两电极之间 利用电阻热熔化母材金属 形成焊点的电阻焊方法 点焊多用于薄板的连接 如飞机蒙皮 航空发动机的火烟筒 汽车驾驶室外壳等 1 点焊机点焊机的主要部件包括机架 焊接变压器 电极与电极臂 加压机构及冷却水路等 焊接变压器是点焊电器 它的次级只有一圈回路 上 下电极与电极臂既用于传导焊接电流 又用于传递动力 冷却水路通过变压器 电极等部分 以免发热焊接时 应先通冷却水 然后接通电源开关 电极的质量直接影响焊接过程 焊接质量和生产率 电极材料常用紫铜 镉青铜 铬青铜等制成 电极的形状多种多样 主要根据焊件形状确定 安装电极时 要注意上 下电极表面保持平行 电极平面要保持清洁 常用砂布或锉刀修整 2 点焊过程点焊的工艺过程为 开通冷却水 将焊件表面清理干净 装配准确后 送入上 下电极之间 施加压力 使其接触良好 通电使两工件接触表面受热 局部熔化 形成熔核 断电后保持压力 使熔核在压力下冷却凝固形成焊点 去除压力 取出工件 焊接电流 电极压力 通电时间及电极工作表面尺寸等点焊工艺参数对焊接质量有重大影响 点焊 点焊方法点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类 双面点焊时 电极由工件的两侧向焊接处馈电 典型的双面点焊方式是最常用的方式 这时工件的两侧均有电极压痕 大焊接面积的导电板做下电极 这样可以消除或减轻下面工件的压痕 常用于装饰性面板的点焊 同时焊接两个或多个点焊的双面点焊 使用一个变压器而将各电极并联 这时 所有电流通路的阻抗必须基本相等 而且每一焊接部位的表面状态 材料厚度 电极压力都需相同 才能保证通过各个焊点的电流基本一致采用多个变压器的双面多点点焊 这样可以避免c的不足 单面点焊时 电极由工件的同一侧向焊接处馈电 典型的单面点焊方式 单面单点点焊 不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度 无分流的单面双点点焊 此时焊接电流全部流经焊接区 有分流的单面双点点焊 流经上面工件的电流不经过焊接区 形成风流 为了给焊接电流提供低电阻的通路 在工件下面垫有铜垫板 当两焊点的间距l很大时 例如在进行骨架构件和复板的焊接时 为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻 采用了特殊的铜桥A 与电极同时压紧在工件上 在大量生产中 单面多点点焊获得广泛应用 这时可采用由一个变压器供电 各对电极轮流压住工件的型式 也可采用各对电极均由单独的变压器供电 全部电极同时压住工件的型式 后一型式具有较多优点 应用也较广泛 其优点有 各变压器可以安置得离所联电极最近 因而 其功率及尺寸能显著减小 各个焊点的工艺参数可以单独调节 全部焊点可以同时焊接 生产率高 全部电极同时压住工件 可减少变形 多台变压器同时通电 能保证三相负荷平衡 点焊电极点焊电极是保证点焊质量的重要零件 它的主要功能有 1 向工件传导电流 2 向工件传递压力 3 迅速导散焊接区的热量 基于电极的上述功能 就要求制造电极的材料应具有足够高的电导率 热导率和高温硬度 电极的结构必须有足够的强度和刚度 以及充分冷却的条件 此外 电极与工件间的接触电阻应足够低 以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化 电极材料按我国航空航天工业部航空工业标准HB5420 89的规定 分为4类 但常用的是前三类 1类高电导率 中等硬度的铜及铜合金 这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求 适用于制造焊铝及铝合金的电极 也可用于镀层钢板的点焊 但性能不如2类合金 1类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件 2类具有较高的电导率 硬度高于1类合金 这类合金可通 236 过冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要求 与1类合金相比 它具有较高的力学性能 适中的电导率 在中等程度的压力下 有较强的抗变形能力 因此是最通用的电极材料 广泛地用于点焊低碳钢 低合金钢 不锈钢 高温合金 电导率低的铜合金 以及镀层钢等 2类合金还适用于制造轴 夹钳 台板 电极夹头 机猜等电阻焊机中各种导电构件 3类电导率低于1类和2类 硬度高于2类的合金 这类合淦可通过热处理或冷作变形与热处理相结合的方法达到其性能要黔 这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能好 软化温度高 但吨导率较低 因此适用于点焊电阻率和高温高强度的材料 如不爵严 温 这类 金 适于 造各 受 的 电 点焊电极由四部分组成 端部 主体 尾部和冷却水孔 标准电乏 即直电极 有五种形式 电极的端面直接与高温的工件表面接触 在焊接生产中反复元受高温和高压 因此 粘附 合金化和变形是电极设计中应着重隐的问题 点焊工艺参数选择通常是根据工件的材料和厚度 参考该种材料的焊接条件表选取 首先确定电极的端面形状和尺寸 其次初步选定电极压力和焊接时间 然后调节焊接电流 以不同的电流焊接试样 经检查熔核直径符合要求后 再在适当的范围内调节电极压力 焊接时间和电流 进行试样的焊接和检验 直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止 最常用的检验试样的方法是撕开法 优质焊点的标志是 在撕开试样的一片上有圆孔 另一片上有圆凸台 厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台 但可通过剪切的断口判断熔核的直径 必要时 还需进行低倍测量 拉抻试验和X光检验 以判定熔透率 抗剪强度和有无缩孔 裂纹等 以试样选择工艺参数时 要充分考虑试样和工件在分流 铁磁性物质影响 以及装配间隙方面的差异 并适当加以调整 冲压大致可分为 分离和成型两大类分离 落料 冲孔和切割 剪切剪板机 圆盘切刀连续切割开料机 成型 弯曲 门板侧板辊轧打U 拉伸 翻边 角铁翻边孔 涨形 水壶 扩口缩口 旋压等 冲压 落料 冲孔 落料 冲孔的区别 从板料冲下所需形状的零件 在工件上冲去所需形状的孔 冲去的为废料 模具对板料进行冲裁 是当凸模下降至于板料接触时 板料就受到凸凹模端面的作用力 由于凸凹模之间存在间隙 使凸凹模施加于板材的力产生一个力矩 力矩