沖壓材料知識(shí)

1、常用沖壓材料介紹第一節(jié)沖壓材料的性能要求沖壓材料是影響零件質(zhì)量和模具壽命的重要因素。目前,可沖壓的材料不僅是低碳鋼，而且還有不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等。一般以含碳量0.25%及抗拉強(qiáng)度小于650N/mm的材料為主。例如冷軋鋼SPCC (JIS) 或1010 (SAE)。對(duì)金屬材料的沖壓性能要求：1具有良好的機(jī)械性能及較大的變形能力。金屬材料的機(jī)械性能是指抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度塑性應(yīng) 變比。2具有理想的金相組織結(jié)構(gòu)金相組織是材料的微觀質(zhì)量特征。它的主要標(biāo)志是: 滲碳體或碳化物的球化程度。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)第二節(jié)沖壓材料的特性與成形性:1.1.沖壓材料性能（

2、參考值見下表）：抗拉強(qiáng)度s b ( kg / mm 2 ) 屈服強(qiáng)度s s 材料類型 屈服比(%) 延伸率d(%) 加工硬化值 n 塑性應(yīng)變比 r 材料牌號(hào) 硬度 備注 ( kg / mm 2 ) SPHC 36 26 73 27 以上 0.2 - 64 無(wú)退火熱軋鋼 熱軋鋼 SPHD 35 25 71 30 以上 - - - 引伸用 SPHE 36 25 69 31 以上 - - - 深引伸用 SPCC 33 22.8 67 45 0.21 1.2 50 一般商業(yè)等級(jí)鋼 冷軋鋼 SPCD 32 20 61 46 0.22 1.6 48 拉伸性能鋼 SPCE 31 18 57 47 0.23

3、1.7 46 深拉伸性能鋼 SUS301CSP 1/2H 103 56 74 18 - - 88 奧氏體系列 SUS301CSP 3/4H 124 82 77 12 0.64 - 88 奧氏體系列 SUS301CSP FH 146 113 75 9 - - 88 奧氏體系列 SUS304CSP 1/2H 86 51.8 60 - - - 88 奧氏體系列 不銹鋼 SUS304CSP 3/4H 103 73.4 71 - - - 88 奧氏體系列 SUS304CSP FH 124 97 78 - - - 88 奧氏體系列 SUS316 63 28 44 - 0.41 1.03 90 鐵素體系列

4、SUS430 50 33 66 - 0.19 1.35 82-83.3 回氏體系列 C1100 R-O 23.7 5.8 24 - 0.46 1.04 - 一般純銅 C2200 R-O 27.9 10.4 37 - 0.53 1.02 - 9/1 紅銅 銅 C2600H 45.3 49.6 21.6 0.21 - - 黃銅 C2680 1/2H 42 25 60 47.0 0.44 - - 黃銅 C5191H 58 49 84 35.6 0.35 - - 磷青銅 12.8 11.7 91 12.8 A1100-H14 0.025 - - 純鋁 A1050-H14 11.9 11 92 7.8

5、0.037 - 純鋁 鋁 12.3 11.5 93 13.8 A1050P-H14 0.035 - - 純鋁 A5005-H34 16 14.6 91 2.2 0.05 - - 鋁鎂合金 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)1.2 沖壓材料特征參數(shù)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比抗拉強(qiáng)度是計(jì)算沖壓加工力的基本要素。所謂抗拉強(qiáng)度是實(shí)際拉伸試驗(yàn)過程中之最大荷重值除以試 驗(yàn)片開始時(shí)的斷面積。即：sb = PMAX / A (kg/mm2 )當(dāng)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高時(shí)，沖壓成形力大，成形的難度加大,而且還會(huì)降低模具的壽命。如果屈服強(qiáng)度高，在沖壓成形結(jié)束后，沖壓件由模具內(nèi)脫離并卸載時(shí)，彈性恢復(fù)的變形也大，

6、影響沖壓件的尺寸精度。一般的計(jì)算中,沖壓材料的剪切應(yīng)力 t = 0.8 * 抗拉強(qiáng)度sb注：1 Pa = 1 N/m2 = 1x10-6 N/mm2 = 1.01972x10-7 Kg/mm2延伸率在材料拉伸試驗(yàn)中,試樣拉斷后,由于保留了塑性變形,試樣長(zhǎng)度由原來(lái)的L變成了L1,用百分比表示的比值d =（L1-L）/ L就稱為延伸率。均勻延伸率dU是在單向拉伸過程中出現(xiàn)局部縮頸時(shí)，也就是發(fā)生拉伸過程失穩(wěn)定 時(shí)的延伸率。如果板材的延伸率大，對(duì)所有的伸長(zhǎng)類沖壓成形都是有利的。當(dāng)延伸率大時(shí)，脹形、 翻邊的成形極限也大。因此，大多數(shù)的優(yōu)質(zhì)沖壓鋼都具有較高的均勻延伸率。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章

7、上一頁(yè)加工硬化值(n)不銹鋼板的引伸成形要分幾次加工才能達(dá)到產(chǎn)品形狀，在引伸加工過程中會(huì)使材料產(chǎn)生硬化現(xiàn) 象，這種現(xiàn)象一般稱為加工硬化。加工硬化之生成原因?yàn)椴牧铣惺芤凰苄宰冃魏?，在于同方向施?負(fù)荷力將使其降伏點(diǎn)上升，從而增加必要的變形抵抗以對(duì)抗塑性變形之再產(chǎn)生。降伏點(diǎn)是超越彈性 變形區(qū)域而產(chǎn)生永久變形的初始點(diǎn)，由拉伸試驗(yàn)知，是荷重不增加而伸展行為仍進(jìn)行的點(diǎn)。加工硬化系數(shù)之高低意味著什么現(xiàn)象呢？n值高的材料會(huì)發(fā)生下列的行為:(1) 繼續(xù)進(jìn)行加工會(huì)造成材料硬化、伸長(zhǎng)量減少而使加工不易。(2) 繼續(xù)進(jìn)行加工將會(huì)抑制局部變形，得到一致的變形。n值低的材料會(huì)發(fā)生下列的行為:繼續(xù)進(jìn)行加工會(huì)引起局部的變形

8、，弱的部份甚至破斷。因此，伸長(zhǎng)類成形要求板材具有較大的n值。塑性應(yīng)變比（r）它是表示板材各向異性性能的參數(shù)。由于板材在制造過程中要經(jīng)歷軋制與退火等工藝，結(jié)果使板材形成結(jié)晶方位趨于一致的織構(gòu)組織，在宏觀上表現(xiàn)為各向異性，即在不同的方向上板材的性能有一定的差異。在生產(chǎn)中用r值來(lái)表示板材的各向異性，其值等于對(duì)數(shù)應(yīng)變表示的寬度應(yīng)變eb與厚度方向應(yīng)變et之比，即: r=eb/et=ln(b/b0)/ln(t/t0)r值主要影響拉深性能，板材的r值大，它的拉深性能也好。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)硬度(Hardness)一般說(shuō)來(lái)，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

9、%以上，也能得到良好的沖裁面。反之，材料的硬度偏低，但球化不充分，也會(huì)使沖裁面撕裂。因此，硬度是判斷是否適合剪切的宏觀指標(biāo)，而金屬組織(碳化物的均勻性和球化程度)是判斷是否適合沖裁的微觀指標(biāo)。球化度(Spheroidizing)低碳鋼的組織是以軟的鐵素體為基體與少量的珠光體組成。而珠光體是鐵素體與滲碳體的細(xì)密的混合物，其中滲碳體含量占12%。鐵素體具有很好的塑性，而滲碳體則硬而脆。從同一含碳量的材料來(lái)看，通過隨著碳化物的球化，可提高塑性而改善沖裁面的質(zhì)量。注：什么是球化退火?目的在于使網(wǎng)狀二次滲碳體及珠光體中的層狀滲碳體發(fā)生球化變成粒狀的滲碳體，降低材料硬度，改善切削加工性，并為淬火作好準(zhǔn)備。

10、由于珠光體本身較硬，而且由于網(wǎng)狀二次滲碳體的存在，更增加了鋼的硬度和脆性。這不僅給切削加工帶來(lái)困難，而且還會(huì)引起淬火時(shí)產(chǎn)生變形和開裂。時(shí)效割裂在對(duì)某些板材（如不銹鋼板與黃銅板等）進(jìn)行拉深成形時(shí)，由于拉深時(shí)形成的殘余應(yīng)力的作用，在拉深后會(huì)在圓筒形件的側(cè)壁產(chǎn)生縱向開裂現(xiàn)象。這種開裂現(xiàn)象可能在脫模后立即產(chǎn)生，也可能在放置一段時(shí)間之后，或在沖壓件使用過程當(dāng)中發(fā)生，故稱為時(shí)效割裂。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)圓筒深引伸試驗(yàn)（LDR值）圓筒深引伸試驗(yàn)法是評(píng)估金屬薄板深引伸性試驗(yàn)法中最基本的方法之一。此試驗(yàn)之目的在于求得金屬材料的引伸界限比（Limit Drawing Ratio,簡(jiǎn)稱LDR）

11、，LDR值越大表示該材料具有越好的引伸性。LDRD/dp，其中：D表示胚料直徑，dp表示沖頭（引伸制品）直徑。LDR值與塑性應(yīng)變比r 值呈正向關(guān)系，即r值大的材料其深引伸性也較佳。錐皿試驗(yàn)（CCV值）錐皿試驗(yàn)法是評(píng)估金屬薄板（厚度0.51.6mm）成形性試驗(yàn)法中最基本的方法之一。CCV值可作為深引伸與拉伸之復(fù)合成形性之評(píng)估試驗(yàn)，其與加工硬化值系及塑性應(yīng)變比有密切關(guān)系。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)第三節(jié)：常用鋼材牌號(hào)介紹3.1日本鋼材（JIS系列）的牌號(hào)中普通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成：第一部分表示材質(zhì)，如：S（Steel）表示鋼，F(xiàn)（Ferrum）表示鐵； 第二部分表示不同的形狀、種

12、類、用途，如：P(Plate)表示板，T（Tube）表示管，K(Kogu) 表示工具； 第三部分表示特征數(shù)字，一般為最低抗拉強(qiáng)度。如：SS400第一個(gè)S表示鋼(Steel)，第二個(gè)S表示“結(jié)構(gòu)”（Structure），400為下限抗拉強(qiáng)度400MPa，整體表示抗拉強(qiáng)度為400 MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼。3.2SPHC首位S為鋼Steel的縮寫，P為板Plate的縮寫，H為熱Heat的縮寫，C商業(yè)Commercial的縮寫，整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。3.3SPHD表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。3.4、SPHE表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。3.5、SPCC表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸В喈?dāng)于中國(guó)Q195-

13、215A牌號(hào)。其中第三個(gè)字母C為冷Cold的縮寫。需保證抗拉試驗(yàn)時(shí)，在牌號(hào)末尾加T為SPCCT。3.6、SPCD表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó)08AL（13237）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)3.7、SPCE表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó)08AL（5213）深沖鋼。需保證非時(shí)效性時(shí)，在牌號(hào)末尾加N為SPCEN。冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號(hào)：退火狀態(tài)為A，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)為S，1/8硬為8，1/4硬為4，1/2硬為2，硬為1。表面加工代號(hào)：無(wú)光澤精軋為D，光亮精軋為B。如SPCC-SD表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、無(wú)光澤精軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“濉Ｔ偃鏢PCCT-SB

14、表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、光亮加工，要求保證機(jī)械性能的冷軋?zhí)妓乇“濉?.8、JIS機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼牌號(hào)表示方法為：S+含碳量+字母代號(hào)（C、CK），其中含碳量用中間值100表示，字母C：表示碳 K： 表示滲碳用鋼。如碳結(jié)卷板S20C其含碳量為0.18-0.23%。 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)第四節(jié)常用沖壓材料介紹4.1熱軋鋼熱軋鋼是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約0.100.15，屬于低碳鋼。 沖壓用的熱軋鋼有下列三種：(1) 、SPHC是熱軋鋼的代表鋼種。(2) 、SPHD與SPHC相比，其拉伸性較佳。(3) 、SPHE與SPHC相比，其拉伸性更佳。分類及性能介紹： 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一

15、章 上一頁(yè)4.2冷軋鋼冷軋鋼亦是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約0.080.12，屬于低碳鋼。 沖壓用的冷軋鋼有下列三種：(1) 、SPCC是冷軋鋼的代表鋼種。(2) 、SPCD與SPCC相比，其拉伸性較佳。(3) 、SPCE與SPCC相比，其拉伸性更佳。分類及性能介紹： 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè) 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè) 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)4.3不銹鋼不銹鋼是指含鉻量達(dá)到11%以上高合金鋼，其主要的特征是耐腐蝕性及耐熱性，具有不銹性與表面光輝性。在沖壓成形中應(yīng)用的不銹鋼有鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼以及馬氏體不銹鋼。鐵素體不銹鋼的沖壓性能接近于

16、冷軋鋼板，在這種不銹鋼板生產(chǎn)過程中也可利用熱軋、冷軋與退火的方法獲得織構(gòu)組織，使r值達(dá)到1.21.8左右，因此具有良好的拉深性能。但是它的硬化指數(shù)約為0.2左右，伸長(zhǎng)率約為0.250.3左右，均小于奧氏體不銹鋼，所以它的伸長(zhǎng)類沖壓成形性能較差。不銹鋼具有下列特性：(1) 硬度及抗拉強(qiáng)度高于軟鋼板的2倍(3) 深引伸加工會(huì)產(chǎn)生時(shí)效割裂(2) 熱傳導(dǎo)性不佳，熱膨脹系數(shù)大(4) 表面容易被模具刮傷不銹鋼牌號(hào)表示的含義：S U S *C S P彈簧（spring）鋼（steel）一般用（use）牌號(hào)條、帶（Strip）不銹的（stainless）冷的（cold） 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一

17、頁(yè)分類及性能介紹： 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)名稱HRB 特性應(yīng)用范圍SUS 301L90經(jīng)過表面處理可得到高強(qiáng)度，有很好的抗粒界腐蝕性火車車輪搖臂SUS 30190經(jīng)過表面處理可得到高強(qiáng)度鋼板、彈簧，汽車部件SUS 30490典型奧氏體不銹鋼Sundries、炊具、煤氣罐SUS 304S90較軟，適于深拉深SundriesSUS 304M286適于深拉深和Stretch FormingSundries、門把手、保齡球SUS 304L90有很好的抗粒界腐蝕性煉油設(shè)備、造紙?jiān)O(shè)備SUS 305M190特別適于深拉深成形，成形后有輕微的磁化電視電子發(fā)射管、電子元件SUS 302B95比

18、SUS304有更好的抗氧化性汽車尾氣凈化裝置SUS 309S90擁有很高的抗氧化性燃燒腔部件ER-195同SUS309S有同樣的抗氧化性汽車尾氣凈化裝置SUS 310S90擁有很高的抗氧化性盛氮?dú)馊萜?、燃燒腔部件SUS 31690有很高的抗氧化性，成形后有輕微的磁化化工、造紙?jiān)O(shè)備,磁帶錄像機(jī)SUS 316L90有很好的抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 316J190通過在316中添加Cu來(lái)增強(qiáng)其抗硫酸腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 316J1L90有很好的抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 31790通過在316中添加Mo來(lái)增強(qiáng)其抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 317L90

19、有很好的抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 32190在304中添加Ti，有極好的抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SUS 34790在305中添加Ni，有極好的抗粒界腐蝕性化工、造紙、印染裝置SCR95擁有防止產(chǎn)生應(yīng)力造成的微裂紋和裂紋擴(kuò)散的性能水加熱器 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè) 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)4.4銅及銅合金銅及銅合金依其制造方法可分為伸銅材（展伸銅）及鑄造材兩大類； 銅及銅合金之代表性特征如下:(1) 熱傳導(dǎo)性好，導(dǎo)電性佳；(4) 低溫下不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象；(7) 色調(diào)美觀，易鍍錫；(2) 切削加工性好；(3) 具有非磁性功能；(5) 耐腐蝕；(6) 彈性好； 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)分類及性能介紹： 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè) 返回首頁(yè) 下一章 下一頁(yè) 上一章 上一頁(yè)4.5、鋁及鋁合金鋁及鋁合金材料依其制造成形過程可分為伸展材及鑄造材兩大類。伸展材料又有熱處理合金與非熱處理合金之區(qū)別，主要在于控制材料強(qiáng)度的方法