鋅層對電鍍純鋅鋼板成形性能的影響研究

1、 鍛壓技術(shù) 2004年 第 4期鋅層對電鍍純鋅鋼板成形性能的影響研究蔣浩民 13 程遠明 1 陳世軍 2 邱昱斌 1 鮑 平 1(11寶山鋼鐵股份有限公司 201900; 21頤中汽車沖壓件有限公司 266555 摘要 :分析電鍍鋅鋼板的成形特性 , 包括鍍層對力學(xué)性能和成形極限的影響 , 鍍層損傷行為以 及摩擦系數(shù)和潤滑劑粘度的關(guān)系等 。結(jié)果表明 , 電鍍純鋅層對鋼板的力學(xué)性能和成形極限影響很 小 。 隨著運動粘度的增加 , 電鍍鋅鋼板的摩擦系數(shù)逐漸降低 。 與合金化鍍層相比 , 電鍍純鋅鍍層更 易隨基板變形 , 因此表面裂紋出現(xiàn)較晚且數(shù)量較少 。關(guān)鍵詞 :電鍍鋅鋼板 汽車板 成形性E ff

2、ect of zinc coating on the formability of electro 2galvanized sheetJIANG H ao 2min 1 CHENG Yu an 2ming 1 CHEN Shi 2jun 2 QIU Yu 2bin 1Ping 1(11BaoShan Iron and Steel Co. Ltd. ; 21Etsong 2RDS Abstract :The increasing application of electro 2need for work in these areas in relation to both the formabi

3、lity and stamping electro 2galvanized steel is analyzed in this paper , including effect of zinc coating on limit , zinc damage characteristics and relationship be 2 tween the coefficient of It is shown that electro 2zinc coatings have little influence to me 2 chanical properties of steel. With the

4、increase of viscosity of lubricant , the coefficient of friction of EG sheet steel with galvannealed coating , zinc coating is much easier to deform with the substrate , so that the cracks occur later and less.K eyw ords :Electro 2galvanized sheet Auto sheet Formability3男 , 31歲 , 博士 收稿日期 :2003207209

5、 一 、 前言隨著現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的發(fā)展以及汽車使用要 求的提高 , 汽車車身用鋼也發(fā)生了新的變化 ?；?由過去低沖壓級別的低碳鋼板發(fā)展到高深沖級別的 超低碳 IF 鋼板 , 表面狀態(tài)則由過去的單純裸板發(fā)展 到各種電鍍 、熱鍍 、合金鍍 、復(fù)合鍍層等 , 鍍鋅鋼 板在車身用鋼上的使用比例逐年加大 1,2。由于電鍍鋅工藝對基體鋼板的性能和表面影響 較小 , 同時電鍍鋅還具有單面鍍 、鍍鋅量易控制 、 鍍層較薄等特點 , 電鍍純鋅鋼板成為目前汽車車身 覆蓋件應(yīng)用較多的鋼板 。同時 , 為改善鍍鋅鋼板的 沖壓成形質(zhì)量和涂漆前儲運過程的抗腐蝕能力 , 常 在電鍍純鋅鋼板生產(chǎn)過程中增加預(yù)磷化后處理 。

6、 然而 , 與冷軋裸板相比鍍層板因其表面表層的 特殊結(jié)構(gòu)和性能在成形過程中更容易因接觸摩擦問 題而使成形性能惡化 , 因此近幾年來人們更注意鍍 層板的成形性特別是摩擦特性的研究 , 鍍鋅鋼板日 益增長的應(yīng)用更是加快了在該領(lǐng)域開展工作的緊迫 性 3,4。 本文采用材料性能測試和表面形貌分析相 結(jié)合的方法深入研究了電鍍鋅鋼板的成形特性 , 包 括鍍層對成形性的影響 , 鍍層損傷行為以及摩擦系 數(shù)和潤滑劑粘度的關(guān)系等 。二 、 材料與試驗方法11試驗材料選用力學(xué)性能如表 1所示的電鍍鋅鋼板 。該材 料基板采用 IF 鋼制造 , 鋅層厚度為 715m 。由表 1 3可見 , 電鍍鋅層的表面硬度較低 。

7、表 1 材料的力學(xué)性能及表面硬度s (MPa b (MPa (%N r HV 154297530124121215621基本成形性和模擬成形性試驗針對鍍鋅原板和去鋅后的鋼板開展單向拉伸和 模擬 成 形 試 驗 以 評 估 材 料 的 成 形 性 。采 用 IN 2STRON 計算機控制系統(tǒng)進行拉伸試驗 , 以獲得無 摩擦狀態(tài)下鍍層對應(yīng)變硬化指數(shù) 、各向異性指數(shù)等 拉伸指標的影響 。此外 , 在 M TS 成形試驗系統(tǒng)開 展成形極限 FLD 試驗 。試樣長度為 180mm , 寬度 從 20mm 180mm 不等 。31摩擦試驗 采用拉延珠試驗評估鋼板的摩擦系數(shù) 。由圖 1可見 , 在拉延珠試驗

8、中鋼板和模具之間接觸緊密 , 因此可以模擬沖壓成形過程中拉延筋部位的鋼板變 形 。 鋼板在試驗過程中經(jīng)歷了一系列彎曲和反彎曲 變形 。 采用 3種不同粘度的潤滑劑開展電鍍鋅鋼板 的拉延珠模擬試驗 , 在此基礎(chǔ)上確定了鋼板摩擦系 數(shù)和潤滑劑粘度的關(guān)系。 圖 1 DBS 試驗示意圖41表面形貌分析對原板和經(jīng)歷 20%拉伸預(yù)變形后的預(yù)磷化電鍍 鋅鋼板和未磷化電鍍鋅鋼板開展 SEM 分析 。試樣 被切成 40mm ×40mm , 并被安裝在酚醛樹脂座上 。 通過對電鍍鋅鋼板表面形貌的觀察 , 分析了變形過 程中表面裂紋的萌生和發(fā)展 。同時 , 對比分析了合 金化鍍鋅鋼板變形過程中表面形貌的變

9、化 。三 、 結(jié)果與討論11鍍層對成形性能的影響鋅層對電鍍鋅鋼板力學(xué)性能的影響如圖 2a 所示 。 顯然 , 純鋅鍍層對力學(xué)性能的影響很小 。圖 2b 是鋅層對鋼板成形極限的影響規(guī)律 。與拉伸試驗結(jié)果相似 , 電鍍鋅層對鋼板成形極限的影響也很小 。由此可見 , 純鋅鍍層對傳統(tǒng)的成形性指標 FLD 、N 值和 R 值等影響較小 。然而 , 由于摩擦力可以阻礙 或協(xié)助進行隨模具表面的變形 , 鍍鋅層與工具的界 面將影響變形過程的應(yīng)變分布和沖頭力的大小 。由 于電鍍鋅鋅層的表面硬度相對較低 , 這種影響作用 更為明顯 。圖 2 鋅層對電鍍鋅鋼板力學(xué)性能和成形極限的影響(a 基本力學(xué)性能 (b 成形極

10、限Y S 屈股強度 T S 抗拉強度 E l 延伸率 R 值 N 值21摩擦特性成形過程的摩擦十分重要 , 因為摩擦和成形力 將克服沖壓力產(chǎn)生變形 。一般而言 , 試驗結(jié)果反映 了成形性和摩擦系數(shù)的關(guān)系 , 即摩擦系數(shù)越低 , 鋼 板成形性越好 。由圖 3可知 , 隨著潤滑劑粘度的增加 , 電鍍鋅 鋼板的摩擦系數(shù)將降低 。沖壓過程中的潤滑將有助 于降低沖壓成形力 , 提高應(yīng)變分布的均勻性 , 最終 起到提高鋼板成形性能的效果 。圖 3 摩擦系數(shù)和潤滑劑粘度的關(guān)系31損傷特性圖 4反映了變形過程中電鍍鋅鋼板表面形貌的 變化 。 顯然 , 在經(jīng)歷 20%拉伸變形后兩種鋼板表面13 的裂紋均較少 。

11、 與此相反 , 經(jīng)歷 20%拉伸變形后合 金化鋼板表面出現(xiàn)大量裂紋 , 如圖 5所示。 (a 原板 (b 20%變形量圖 4電鍍鋅鋼板 (a 原板 (b 20%變形量圖 5 合金化鍍鋅鋼板電鍍鋅鋼板和合金化具有兩種完全不同的裂紋萌生和發(fā)展形態(tài)可能是由于鍍層表面顯微硬度不同 而造成的 。 電鍍鋅鋼板的表面硬度較低 , 較富延展 性 , 因此易于實現(xiàn)與基板的協(xié)同變形 。相應(yīng)地 , 變 形過程中表面裂紋出現(xiàn)較晚 , 且數(shù)量較少 。 四 、 結(jié)論(1 鍍鋅層對鋼板的力學(xué)性能和成形極限影響很小 , 但對沖壓變形過程的應(yīng)變分布有影響 。(2 隨著潤滑劑粘度的提高 , 電鍍鋅鋼板的摩 擦系數(shù)降低 。(3 由

12、于表面顯微硬度較低 , 電鍍鋅層比合金 化鍍層更易隨基板變形 , 因此表面裂紋出現(xiàn)較晚且 數(shù)量較少 。參考文獻1 G M Michal , D J Paik 1The effect of forming velocity and stain pathon the performance of galvannealed sheet steels 1G alvatech 2001:73802 M Arimura , M Urai , J Iwaya , M Iwai. Effects of press 2forming fac 2tors and flash plating on coating

13、exfoliation of galvannealed steel sheets 1G alvatech 95:7337383 D J Meuleman , S G Denner , F Cheng 1The effect of zinc coatingson the formability of sheet steels 1SAE Paper. No. 840370:4Liu of on friction and formability ofsheet steel 1Journal of Materials Engineering , 1996, 5(4 :469477合鍛四項產(chǎn)品通過“ 科

14、技成果鑒定”近日合肥鍛壓機床有限公司在安徽省科學(xué)技術(shù)委員會的主持下 , 邀請著名院所的專家、 學(xué)者對該公司近期開發(fā)的四項產(chǎn)品進行認真 的評審和詳細論證 , 并通過科技成果鑒定。他們一致認為合鍛這次 鑒定產(chǎn)品總體技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先 , 達到國際先進水平。RZU2500HA 、 RZU630HM 快速薄板深拉深液壓機在設(shè)計中運 用了設(shè)計美學(xué)、 進行有限元優(yōu)化 , 外型簡潔美觀。 其中 RZU2500HA 采用 X 型斜面導(dǎo)軌間隙自適應(yīng)功能 , 適用于特殊淬火壓制工藝。 RZU630HM 具有全噸位低噪聲沖裁緩沖功能 , 應(yīng)用范圍廣泛。該機 為數(shù)空液壓機 , 將其中多軸閉環(huán)液壓伺服同步控制技術(shù) , 在淬火

15、壓 床和具有全噸位低噪聲沖裁緩沖功能的壓機上為首次應(yīng)用。YH33系列精密數(shù)控雙向壓藥液壓機 , 為 2002年度創(chuàng)新項目。 采用 CNC 加 PLC雙重控制。 由于其特殊性 , 在設(shè)計中進行了防爆處理 , 實 現(xiàn)了危險場所人機隔離。 采用冗余技術(shù) , 保證了在壓制過程中 , 當計算 機出現(xiàn)故障時 , 壓制工作仍能繼續(xù)進行。 此項目的完成解決了特種藥柱 的壓制需要 , 提升了國防工業(yè)裝備的技術(shù)水平 , 填補了國內(nèi)空白。RZU2000HC 快速擠壓鑄液壓機 , 該機的液壓控制系統(tǒng)集精密檢測 與控制技術(shù)與一體 , 采用了國際先進的數(shù)字泵技術(shù) , 對工藝過程中所供 液壓油的流量、 壓力和功率進行數(shù)字化閉環(huán)控制 , 確保液壓系統(tǒng)速度的 準確性、 穩(wěn)定性和快速性 , 控制方式和精度達到智能化控制的先進水 平。 該機是目前國內(nèi)最大噸位的精密數(shù)控液態(tài)金屬快速擠壓鑄造設(shè)備。 它的完成 , 提高了國防工業(yè)裝備的技術(shù)水平 ,