不锈钢冲压性能与工艺简介.ppt

1、不锈钢的冲压性能和技术概述，宁波宝新不锈钢有限公司，如前所述，冷冲压是先进的金属加工方法，冷冲压和切削加工比较生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，易于实现机械化和自动化等一系列本手册的主要内容是介绍影响不锈钢的冲压性能的基本要素和基本的冲压工序类型，作为了解不锈钢的冲压性能和工序的快速启动知识，也作为工程技术人员分析冲压故障产品时的参考资料第一部分冲压成形性能第二部分冲压成形工艺、第一部分冲压成形性能、一基本概念二冲压成形性能分类三、冲压用材料应具备的基本性能条件四、材料的基本冲压成形性能五、外界条件对冲压性能的影响、一基本概念、板材对冲压成形工艺的适应能力称为板材

2、的冲压成形性能。 板材在成形过程中可能发生两种压曲现象，一种称为拉伸压曲，板材在拉伸应力的作用下局部产生颈缩和破裂，另一种称为压缩压曲，表明在压缩应力的作用下板材出现皱纹。 基本概念，杆在压曲之前能够达到的最大变形程度叫做成形界限。 成形极限分为整体成形极限和局部成形极限，整体成形极限反映材料压曲前的某特定的整体尺寸能够达到的最大变形的程度，例如极限拉深系数、极限膨胀形高度和极限翻边系数等是整体成形极限的局部成形极限反映材料压曲前的局部尺寸能够达到的最大变化的程度，例如成形机械性能比较，二冲压成形性能分类，基本的冲压成形加工技术有拉深加工、胀形加工、翻边加工(包括扩孔)和弯曲加工，对应的材料性

3、能有胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯曲成形性能。 了解冲压成形性能，首先需要了解冲压成形工艺。 拉深成形工序、拉深是将冲裁或裁断后得到的平板材料用专用模具开口而制成中空部件的冲压工序方法。 其特征是能够通过冲模在冲模内流动，即通过材料的流动性和伸长进行成形的胀形成形工艺，胀形是利用模具使冲模的厚度变薄，增大表面积，获得零件的几何形状的冲压加工方法。 其特点是，板料因铆接环而压死，不能在凹模内流动，材料本身的拉伸成形、翻边成形工艺、翻边成形工艺、翻边是利用模具将板料上的孔缘或外缘向纵边折回的冲压加工方法。 如果在圆孔翻边的中间阶段，即冲压模具下的材料没有完全转移到侧面之前停止变形，则

4、这种成形方式称为扩孔。 弯曲成形工序、弯曲是将板材、棒材、管材或型材等弯曲成一定形状及角度的部件的成形方法。 金属断裂的方式、断裂断裂弯曲断裂、断裂、板材受到的拉伸应力超过材料强度而引起的断裂。 拉深部件的底部和侧壁传递部的断裂和膨胀部件的断裂都是断裂，拉深断裂一般在部件侧壁传递部发生，膨胀部的断裂总是在变形部发生。 裂纹是板材的伸长变形超过材料的局部伸长率而产生的裂纹。 伸长系统折回产生的裂纹是裂纹，裂纹一般发生在孔边缘。 弯曲裂纹是由于弯曲变形区域的外层材料的拉伸应力过于超过材料的强度而产生的裂纹。 压制成形性能的分类，目前主要将抗裂性作为评价材料的压制成形性能的指标，通过压制成形方式区分

5、压制成形性能。拉深成形性能抵抗拉深时的裂纹的能力膨胀成形性能抵抗膨胀成形时的裂纹的能力扩散成形性能抵抗伸长型翻边时的裂纹的能力弯曲成形性能抵抗翻边成形时的弯曲裂纹的能力，三、冲压用材料应具备的基本性能条件，一般来说，材料的力学性能指数主要包括强度指数和塑性指数两种。 所谓材料的强度指数是指材料的屈服点(s )、拉伸强度(b )、屈服比(s/b )及弹性模量(e )与屈服点(s )之比(E/s )。 材料的塑性指数是指材料的伸长率()和总截面收缩率()。 屈服比值越小，表示允许材料加工的区间越大，表示在成形中破裂的危险越小的E/s值越大，表示材料成形中的弹性恢复性越小、抗压曲性强的材料之和的数值

6、越大，材料破坏前的可塑性越大，冲压性能也越好。 因此，冷压用材料应具备的条件是压制用材料应具备的基本性能条件、材料为良好的塑性即高伸长率和截面收缩率、低屈服点和高拉伸强度。 这样，在变形工序中，允许的变形程度大，允许的变形力小，能够减少工序和中间退火的次数，或者完全不需要中间退火。 有利于冲压工序的稳定性和变形的均匀性。 材料应具有清洁、平坦、无缺陷的表面状态。 表面状态好的材料在加工时不易破裂，不易损伤模具，产品表面状态好。 材料的厚度公差应符合国家标准。 由于一定的模具间隙适应一定厚度的材料，因此材料的厚度公差过大，不仅影响产品的质量，还会导致废品的产生和模具的损伤。 四、材料的基本冲压成

7、形性能1 .屈服强度(0.2) 2.抗拉强度(b) 3.屈服比(0.2/b) 4.伸长率5 .表面粗糙度6 .夹杂物和偏析7 .应变硬化指数(n) 8.塑性应变比() 12 .晶粒度(N) 13 .应变速度敏感系数(m )，1屈服强度(力学符号0.2 F0 P0.2拉伸试样的塑性变形量为0.2%时受到的载荷F0拉伸试样的原始截面积材料的、2拉伸强度(力学符号b，简称TS )、b=Pb/F0 Pb拉伸试样断裂前受到的最大载荷F0拉伸试样的原始截面积材料的拉伸强度大，在材料变形过程中不容易拉伸，有利于塑性变形3屈服比(0.2/b )、屈服比对材料的冲压成形性能有很大影响，屈服比小，板材从屈服到破裂

8、的塑性变形阶段长，成形中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。 另一方面，小屈服比有利于各种成形工艺中板材的耐裂性。 4伸长率(力学符号，简记为EL )、材料的伸长率大、板材容许的塑性变形程度大、耐断裂性好、有利于拉深、折叠、胀形。 通常，材料的去毛刺系数和胀形性能(爱立信值)与增长率成比例。 5、表面粗糙度、板料冲压成形时，板料表面粗糙度过大，表面不光滑不平坦，有伤痕、杂质、气孔、收缩孔等，变形时摩擦力大，容易形成应力集中，不利于成形性能，但材料表面过光滑时，模具与板料之间的因此，冲压成形使用的板材表面必须具有适当的粗糙度。 这样一来，能够将润滑剂储藏在表面的谷中，还能够收纳变形时产生的碎片和

9、垃圾，能够减少对成形品表面的损伤。 6夹杂物、夹杂物是指非金属夹杂物，有氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，是炼钢过程中不可避免生成的。 夹杂物的大小和形态不同，作为和钢不同的相粒子存在。夹杂物中特别成为问题的是氧化物系夹杂物，其原因是氧化物系非延性夹杂物，在用户加工时，会对延性韧性加工性、切削性、焊接性、耐疲劳性、抗蚀性、点腐蚀性等产生不良影响，成为损伤、裂纹断线的原因。 钢板中常存在硫化物夹杂物，特别是轧制中延伸的硫化物、硅和锰氧化物对成形性能的危害极大(颗粒状硫化物危害小)。 另外，如果在晶界析出碳化物，则n值、伸长率、杯试验值(爱立信值)也显着降低，不利于冲压成形。 7应变硬化指数(n )

10、、应变硬化指数，即通常所说的n值，表明材料具有冷工艺硬化现象，与材料的冲压成形性能十分密切。 应变硬化指数大，不仅能够提高棒的局部应变能力，还能够使应变分布均匀化，提高棒成形时的整体成形界限。 各钢种的加工硬化倾向、各钢种的加工硬化倾向、加工硬化现象的影响，从上述几个钢种的加工硬化曲线可知，由于加工硬化现象的存在，金属在塑性变形中，使金属的强度指标例如屈服点、硬度等提高，塑性指标例如延伸率降低的现象，即材料的冷硬化现象即材料的冷硬化现象是材料的塑性因此，在冲压加工过程中，为了消除冷硬化现象对冲压工序的不良影响，需要采取采用中间退火工序等有效措施。8塑性应变比()、塑性应变比、材料的轧制方向取向

11、不同的r值也不同，因此材料的塑性应变比用加权平均值表示，的修正公式中=(R0 R90 2R45)/4值对拉深成形性能有很大影响，材料的极限拉深比主要取决于值，值大，以杆平面方向的拉深为主的成形工艺冷轧过程对r值的影响、9材料的各向异性、材料向轧制方向的取向不同的r值也不同，这就是材料的各向异性。 通常，垂直轧制方向(900 )的r值最大，450方向的r值最小，各方向的r值越接近，对光圈性能越有利。 各向异性可以用以下公式表示： R=(R0 R90-2R45)/2、材料的各向异性、材料的各向异性影响材料的冲压性能，拉深部件直接发生延迟现象。 一般来说，会产生4个延迟，有时会产生2个或6个，甚至8

12、个延迟。 由于滞后的大小和发生位置与r有关，所以r也被称为滞后残奥仪。 产生延迟的部位与r值的大小分布方向一致，在低r值的角度方向上板材变厚，在筒壁的高度低、具有高r值的方向上板材的厚度变化不大，因此筒壁的高度高。 R0时，耳朵出现在00和900时，耳朵出现在450处。 r的值越大，凸耳的高度越大。 凸耳需要用边缘去除，增加工序，浪费材料，所以不理想。 如果r的值过大，则该高值对深冲性能的有利影响显着降低。 材料的各向异性、各向异性的实验测定方法、冷轧过程对各向异性值的影响、10奥氏体平衡系数、1 )定义a (bal )=30 (CNN )0.5mnni-1.3 Cr 11.8表示奥氏体的稳定

13、度，a值越小，奥氏体平衡系数、2 ) 这些元素有助于奥氏体的形成和稳定，增大奥氏体平衡系数，使奥氏体组织稳定。 Cr元素有助于铁素体组织的形成和稳定化，能够降低奥氏体平衡系数。 在奥氏体不锈钢中，奥氏体平衡系数小，冷加工中容易产生马氏体相变，或者产生的马氏体量多，冷硬化的程度剧烈。11冷加工变异马氏体相变点Md(30/50 )，1 )定义MD (30/50 )=551-462 (cn )-9.2 si-8.1 Mn-13.7 Cr-29。 冷加工引起的马氏体相变诱导点；2 )不锈钢冷硬化现象的解释和应用主要是由于位错增加引起的加工硬化和位错增加引起的加工硬化两个因素之一是由于组织转变(奥氏体向

14、马氏体的转变)引起的加工硬化。 对于SUS430钢种来说，在加工变形过程中不发生组织转变，其冷硬化现象全部是由于位错的增加，因此对SUS430钢说冷加工变异马氏体点不实用。 SUS304钢在冷变形过程中有变位增多引起的硬化和马氏体组织转变引起的硬化，而且以组织转变引起的硬化为主，这也是奥氏体系不锈钢的冷硬化现象比铁素体系不锈钢显着，加工硬化系数(n值)大的原因。 冷加工变异马氏体相变点，SUS304随着冷加工过程中变形量的增大，变异马氏体量大，因此固化系数(n值)大，冷变形过程中固化现象显着。 冷加工变异马氏体相变点由表4可知，SUS316和SUS316L钢种的变异马氏体相变点比SUS304小

15、，因此，在冷变形过程中，在相同的变形程度下，SUS316L的硬化程度不像SUS304那样大。 SUS304Cu是在SUS304中添加了少量铜的SUS304，根据Md(30/50 )的修正公式，铜和镍的作用一致，都能够降低Md(30/50 )的值，能够使奥氏体稳定化。 因此，与SUS304相比，SUS304的Cu难以固化，能够提高材料的流动性，特别有利于拉深工序。 关于12晶粒度(n )、1 )定义的晶粒度的物理意义，=每=2N 3平方毫米的截面积上的晶粒度、晶粒度，2 )说明和应用晶粒度n级越高，单位截面积上的晶粒度越多，材料的晶粒越细，强度越大，伸长率越好，一般为N5(256个晶粒/mm )

16、 晶粒大时，有利于提高材料的塑性应变比(r )，降低屈服比和屈服拉伸。 但是，晶粒大时，它们在板材表层取向不同，变形量的差异比较显着，材料表面容易出现“橙皮”现象。 使晶粒微细化可以减轻桔梗现象的发生，但晶粒过细则r值变小，屈服比和屈服伸长率变大，不利于成形。 晶粒度、晶粒度值大，强度高，伸长率低。 应变速度灵敏度系数(m )、应变速度灵敏度系数是材料单轴拉伸时的变形阻力的增加率与应变速度之比。 应变速度敏感系数大时，棒的变形阻力的增加率高，局部应变容易向周围转移而扩散，对于抑制成形时的颈缩和裂纹是有利的。 五、外部条件对冲压性能的影响，材料在一定的前提条件下，加工技术和方式以及外部环境条件也

17、会影响材料的冲压性能。 加工工艺对材料冲压性能的影响见第二部分冲压工艺，环境条件对材料性能的影响主要表现在温度上。 通过适当地提高材料的温度，可以降低材料的强度，提高流动性；相反，通过降低温度，可以提高材料的强度，提高耐裂性。 温度对冲压性能的影响，第二局部冲压成形工序，一、冲压二、弯曲三、拉深四、胀形五、翻边、一、冲压、冲压是利用模具分离板材的冲压工序，包括冲压、冲压、切口、切断、修剪等1冲裁过程中，随着模具的下压，当模具刀尖挤入材料，内部应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同的冲头冲程，其变形程度不同，模具刀尖附近的变形大于冲头刀尖附近的变形。由此可知，塑性变形从边缘开始，随着切削刃进入变形区域，在杆的