不銹鋼的深沖-PPT課件(PPT 17頁(yè))

1、不銹鋼的深沖金屬流動(dòng)起皺現(xiàn)象深沖用不銹鋼模具間隙沖壓件設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油沖壓技術(shù)第1頁(yè)，共17頁(yè)。概述 沖壓就是把材料變成圓柱形或盒形物體的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是依靠沖床和模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)沖壓物的深度超過(guò)該物體直徑1.5倍以上的時(shí)候，該沖壓就可以稱為深沖。 下圖是一個(gè)杯子的沖壓，一個(gè)尺寸合適的沖壓件放在拉伸環(huán)上面，沖壓件的邊部用夾具夾緊，沖頭把鋼板向下壓入模具孔，當(dāng)沖頭經(jīng)過(guò)沖壓環(huán)繼續(xù)向下的時(shí)候，金屬就包圍在沖頭的前端，并呈放射狀移動(dòng)從而形成杯子形狀。 第2頁(yè)，共17頁(yè)。當(dāng)杯子形成后，事實(shí)上和沖頭接觸的鋼板部位并沒(méi)有發(fā)生改變，而由于沖壓過(guò)程中過(guò)剩金屬的集中，杯壁和原來(lái)鋼板度相比密度變大了，這個(gè)原因很容易理解，

2、如右圖所示假如一個(gè)圓柱物是由一張紙做成，為了形成側(cè)壁，圖中三角形過(guò)剩部位必須被切掉。但是切除鋼板的多余部分肯定是不合實(shí)際的，沖壓過(guò)程中多余金屬全部用來(lái)形成側(cè)壁，所以側(cè)壁金屬的密度就變大。這就使圓柱的頂部存在很大的收縮力，如果金屬流動(dòng)控制不好的話就會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題比如起皺現(xiàn)象。 第3頁(yè)，共17頁(yè)。金屬流動(dòng) 金屬流動(dòng)進(jìn)入模具可以看成下圖，假如在沖壓前將沖壓件標(biāo)記上對(duì)稱的圖案，可以看到在圓柱體上，側(cè)壁分割片段的寬度有所減小，表明剩余金屬已經(jīng)擠壓在一起，沖壓件邊部以及底部基本沒(méi)有發(fā)生改變。 如果是矩形的沖壓件如圖顯示巨大的壓縮力發(fā)生在邊角處，金屬留向邊角處的側(cè)壁，所以在邊角處的邊緣會(huì)有耳索產(chǎn)生。第4頁(yè)，

3、共17頁(yè)。起皺現(xiàn)象第5頁(yè)，共17頁(yè)。起皺現(xiàn)象當(dāng)金屬呈放射性狀經(jīng)過(guò)拉伸環(huán)向內(nèi)流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的壓縮力可能會(huì)導(dǎo)致皺紋發(fā)生，夾具會(huì)阻止這種皺紋的發(fā)生。金屬流動(dòng)的不均勻或者沒(méi)有拉伸環(huán)的支撐，皺紋就會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生。薄的材料比厚的材料更需要固定力。沖壓件的固定力可以通過(guò)很多方法控制，第一，使用表面比較平整的固定墊，當(dāng)金屬在固定墊下面流過(guò)的時(shí)候，壓力就會(huì)增加，如果把固定墊設(shè)計(jì)一個(gè)輕微的角度的話，固定力還會(huì)增加。這樣沖壓就會(huì)更加規(guī)則，但是在拉伸環(huán)以外的沖壓件可能會(huì)發(fā)生起皺現(xiàn)象，如果以后會(huì)切處法蘭的話，就可以不必?fù)?dān)心這個(gè)問(wèn)題。這樣設(shè)計(jì)的目的就是對(duì)金屬流入拉伸環(huán)進(jìn)行有效的控制。 第6頁(yè)，共17頁(yè)。 另外，還可以在固定墊增

4、加一個(gè)沖壓球，并且在下面增加一個(gè)對(duì)應(yīng)的槽來(lái)進(jìn)一步阻止金屬向內(nèi)流動(dòng)。 以上所采取的措施就是為了在有需要的時(shí)候讓側(cè)壁等到更多的拉伸，盡管固定的力有現(xiàn)成的參數(shù)可以參考，但是通常還是需要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出正確的固定力第7頁(yè)，共17頁(yè)。深沖用不銹鋼 olsen拉伸試驗(yàn)提供了不同材料的拉伸指數(shù)，在這個(gè)試驗(yàn)中，一個(gè)圓柱形的沖壓件被球型沖頭沖壓，模具設(shè)計(jì)成阻止任何邊緣部位的金屬流入。這個(gè)試驗(yàn)的判斷基準(zhǔn)就是沖壓件在沒(méi)有發(fā)生開(kāi)裂的情況下能被沖壓的最大深度。用杯子深度和落料的直徑的比值來(lái)衡量這種材料的沖壓性能。在下表中提供了不同鋼種的Olsen拉伸值以及其他性能。 第8頁(yè)，共17頁(yè)。 沖壓通常選擇奧氏體鋼中的301、

5、302、304以及305，而316、321和347鋼種一般僅在有特殊需要的時(shí)候才用于深沖，還有410（馬氏體鋼）、430（鐵素體鋼）也經(jīng)常用于沖壓。 在選擇哪一個(gè)鋼種用于深沖的時(shí)候，通?？梢钥催@個(gè)鋼種的加工硬化程度，一般低Ni的鋼種比如301（6.5%Ni）很容易引起加工硬化，而含Ni高的鋼種比如305（11%Ni）就相對(duì)不容易引起加工硬化，因此304或305比301更適合深沖用途，另外不同鋼種的沖壓程序以及是否需要進(jìn)行退火也不同第9頁(yè)，共17頁(yè)。模具間隙 不銹鋼在沖壓過(guò)程中發(fā)生的加工硬化會(huì)對(duì)模具產(chǎn)生不良影響，比如磨損以及斑痕。模具間隙一般比材料的厚度要大。 鐵素體不銹鋼的模具間隙一般和普通碳

6、鋼相似，但是奧氏體鋼的模具間隙通常要大一些，鐵素體鋼模具間隙一般是材料厚度的10%15%,奧氏體鋼的模具間隙一般是材料厚度的35%40%。見(jiàn)下圖 另外沖壓的深度越大，模具和沖頭的間隙也應(yīng)該越大（注意：不是同一批生產(chǎn)出來(lái)的材料間微小的厚度差距也會(huì)對(duì)沖壓產(chǎn)生很大的影響，另外長(zhǎng)時(shí)間模具的磨損也必須考慮在內(nèi)）。 第10頁(yè)，共17頁(yè)。模具和沖頭的半徑 模具和沖頭的半徑是由材料的規(guī)格決定的，比如材料厚度、沖壓的深度、鋼種。如果沖頭的半徑太小的話，沖壓件的底部將會(huì)發(fā)生開(kāi)裂甚至整個(gè)底部將會(huì)脫落。如果拉伸環(huán)的半徑太小的話金屬流動(dòng)會(huì)受到限制，側(cè)壁會(huì)被過(guò)度拉伸直到斷裂。 如果半徑太大的話在模具和沖頭間沒(méi)有支撐的部位

7、將會(huì)發(fā)生皺紋第11頁(yè)，共17頁(yè)。 因此模具半徑的選擇非常重要，通常我們根據(jù)金屬材料的厚度來(lái)設(shè)定。對(duì)奧氏體鋼，拉伸環(huán)的半徑設(shè)定為材料厚度的48倍比較適合，沖頭底部的半徑設(shè)定為材料厚度的46倍。 在沖壓比較淺的時(shí)候，比如杯狀物體的一次沖壓時(shí)，一般拉伸環(huán)半徑最小是4倍的材料厚度，在下一步?jīng)_壓時(shí)，因?yàn)闆_壓件的直徑下降比較多，應(yīng)該適當(dāng)增加拉伸環(huán)的半徑到8倍的材料厚度，另外應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小沖頭半徑，這樣就會(huì)減小沖壓件直徑以及底部半徑，從而減少開(kāi)裂的發(fā)生。一般一次沖壓時(shí)沖頭底部半徑是6倍的材料厚度，下步?jīng)_壓時(shí)應(yīng)該適當(dāng)減小。 如下圖第12頁(yè)，共17頁(yè)。沖壓件設(shè)計(jì) 一般落料直徑應(yīng)該大于2倍的沖頭直徑，落料尺寸太大會(huì)

8、引起開(kāi)裂，因?yàn)榻饘俪史派鋲严騼?nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)被模具外面的材料限制，沖壓杯狀物時(shí)，落料的尺寸取決于物體的最終形狀、鋼的拉伸性能、物體是否具有法蘭以及法蘭的尺寸。另外對(duì)落完料的材料邊部毛刺進(jìn)行修整也必須考慮在尺寸內(nèi)。下圖可以用來(lái)指導(dǎo)薄料的落料尺寸。B = 沖壓深度 模具內(nèi)徑 C = 法蘭寬度 杯子直徑 A = 落料直徑 沖頭直徑如圖所示，B和 C 都是確定的數(shù)值，可以得出A值，從而計(jì)算出落料尺寸。 第13頁(yè)，共17頁(yè)。 沖壓盒狀物體一般把材料剪成矩形或者八角形，八角形狀一般用于深沖側(cè)角較小的盒狀物，因?yàn)槭褂冒私切斡兄诮饘倭魅雮?cè)角處。 那種組合的勻稱形狀物體的落料尺寸也可以用圖解的方法來(lái)計(jì)算，但是不規(guī)則

9、形狀物體的落料尺寸需要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)摸索得出。用于沖壓的金屬應(yīng)當(dāng)是退火過(guò)的，因?yàn)檫@樣才能用于較深的沖壓，退過(guò)火的材料發(fā)生起皺的傾向也小。 對(duì)鋼的表面進(jìn)行修整也非常重要，如果表面不平滑，潤(rùn)滑油將會(huì)不規(guī)則的分布于表面，容易導(dǎo)致劃痕和斑點(diǎn)。 材料應(yīng)當(dāng)具有規(guī)則的厚度，通常最好厚一點(diǎn)的材料進(jìn)行沖壓，因?yàn)殡S著材料厚度增加，起皺現(xiàn)象將降低。 第14頁(yè)，共17頁(yè)。潤(rùn)滑油 在沖壓過(guò)程中，潤(rùn)滑油能夠有效的減少模具和材料接觸過(guò)程中產(chǎn)生的擦傷、劃痕以及斑點(diǎn)，潤(rùn)滑油能夠在沖壓過(guò)程中維護(hù)不銹鋼表面，但是在沖壓后必須及時(shí)去處，因?yàn)闅埩粼诒砻娴挠驮谕嘶饡r(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生問(wèn)題（退火時(shí)油中的C會(huì)滲入內(nèi)部和Cr結(jié)合在晶界析出，造成材料的耐

10、腐蝕性降低） 含氯或者含硫的脂肪油以及蠟油用來(lái)壓力較大的沖壓，它們能夠在鋼的表面提供一層薄膜，這樣能夠減少開(kāi)裂。而乳液狀的水性油用于一般的沖壓。 潤(rùn)滑油可以用刷、浸泡、噴、或者擦拭于物體表面，最好是使用擦拭的方法，因?yàn)椴煌课坏臐?rùn)滑油使用是有選擇性的，在需要拉伸的部位一般使用較少或者不用潤(rùn)滑油，而摩擦力較大、金屬流動(dòng)困難的地方應(yīng)該多使用潤(rùn)滑油。 第15頁(yè)，共17頁(yè)。沖壓技術(shù) 不銹鋼和低碳鋼相比，通常具有更高的拉伸強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度，因此在開(kāi)始的沖壓過(guò)程中需要更大的力，另外一些鋼種具有很高的加工硬化率，因此沖壓時(shí)使用較大的力，并且隨著沖壓進(jìn)行這個(gè)力還需要不斷增加。 奧氏體鋼的加工硬化增加了材料的強(qiáng)度以及硬度，這將導(dǎo)致模具的磨損，因此模具的材料也必須仔細(xì)選擇。2#工具鋼或者銅鋁合金材料的模具通常用于沖壓不銹鋼。 一個(gè)物體的最終成型可能需要2個(gè)或者更多的沖壓步驟，通常，先沖壓成較淺的杯狀物，