不銹鋼的深沖-PPT課件

1、不銹鋼的深沖金屬流動起皺現(xiàn)象深沖用不銹鋼模具間隙沖壓件設計潤滑油沖壓技術(shù)概述 沖壓就是把材料變成圓柱形或盒形物體的過程，這個過程是依靠沖床和模具來實現(xiàn)的。當沖壓物的深度超過該物體直徑1.5倍以上的時候，該沖壓就可以稱為深沖。 下圖是一個杯子的沖壓，一個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，當沖頭經(jīng)過沖壓環(huán)繼續(xù)向下的時候，金屬就包圍在沖頭的前端，并呈放射狀移動從而形成杯子形狀。 當杯子形成后，事實上和沖頭接觸的鋼板部位并沒有發(fā)生改變，而由于沖壓過程中過剩金屬的集中，杯壁和原來鋼板度相比密度變大了，這個原因很容易理解，如右圖所示假如一個圓柱物是由一張紙做

2、成，為了形成側(cè)壁，圖中三角形過剩部位必須被切掉。但是切除鋼板的多余部分肯定是不合實際的，沖壓過程中多余金屬全部用來形成側(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，如果金屬流動控制不好的話就會導致一些問題比如起皺現(xiàn)象。 金屬流動 金屬流動進入模具可以看成下圖，假如在沖壓前將沖壓件標記上對稱的圖案，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有耳索產(chǎn)生。起皺現(xiàn)象起皺現(xiàn)象當金屬呈放射性狀經(jīng)過拉伸環(huán)向內(nèi)流動時，產(chǎn)生的壓

3、縮力可能會導致皺紋發(fā)生，夾具會阻止這種皺紋的發(fā)生。金屬流動的不均勻或者沒有拉伸環(huán)的支撐，皺紋就會開始產(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很多方法控制，第一，使用表面比較平整的固定墊，當金屬在固定墊下面流過的時候，壓力就會增加，如果把固定墊設計一個輕微的角度的話，固定力還會增加。這樣沖壓就會更加規(guī)則，但是在拉伸環(huán)以外的沖壓件可能會發(fā)生起皺現(xiàn)象，如果以后會切處法蘭的話，就可以不必擔心這個問題。這樣設計的目的就是對金屬流入拉伸環(huán)進行有效的控制。 另外，還可以在固定墊增加一個沖壓球，并且在下面增加一個對應的槽來進一步阻止金屬向內(nèi)流動。 以上所采取的措施就是為了在有需要的時候讓側(cè)

4、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反復試驗得出正確的固定力深沖用不銹鋼 olsen拉伸試驗提供了不同材料的拉伸指數(shù)，在這個試驗中，一個圓柱形的沖壓件被球型沖頭沖壓，模具設計成阻止任何邊緣部位的金屬流入。這個試驗的判斷基準就是沖壓件在沒有發(fā)生開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。 沖壓通常選擇奧氏體鋼中的301、302、304以及305，而316、321和347鋼種一般僅在有特殊需要的時候才用于深沖，還有410（馬氏體鋼）、430（鐵素體鋼）也經(jīng)常用于沖壓。

5、 在選擇哪一個鋼種用于深沖的時候，通?？梢钥催@個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行退火也不同模具間隙 不銹鋼在沖壓過程中發(fā)生的加工硬化會對模具產(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%。見下圖 另外沖壓的深度越大，

6、模具和沖頭的間隙也應該越大（注意：不是同一批生產(chǎn)出來的材料間微小的厚度差距也會對沖壓產(chǎn)生很大的影響，另外長時間模具的磨損也必須考慮在內(nèi)）。 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，沖壓件的底部將會發(fā)生開裂甚至整個底部將會脫落。如果拉伸環(huán)的半徑太小的話金屬流動會受到限制，側(cè)壁會被過度拉伸直到斷裂。 如果半徑太大的話在模具和沖頭間沒有支撐的部位將會發(fā)生皺紋 因此模具半徑的選擇非常重要，通常我們根據(jù)金屬材料的厚度來設定。對奧氏體鋼，拉伸環(huán)的半徑設定為材料厚度的48倍比較適合，沖頭底部的半徑設定為材料厚度的46倍。 在沖壓比較淺的

7、時候，比如杯狀物體的一次沖壓時，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，因為沖壓件的直徑下降比較多，應該適當增加拉伸環(huán)的半徑到8倍的材料厚度，另外應當適當減小沖頭半徑，這樣就會減小沖壓件直徑以及底部半徑，從而減少開裂的發(fā)生。一般一次沖壓時沖頭底部半徑是6倍的材料厚度，下步?jīng)_壓時應該適當減小。 如下圖沖壓件設計 一般落料直徑應該大于2倍的沖頭直徑，落料尺寸太大會引起開裂，因為金屬呈放射壯向內(nèi)流動時會被模具外面的材料限制，沖壓杯狀物時，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。另外對落完料的材料邊部毛刺進行修整也必須考慮在尺寸內(nèi)。下圖可以用來指導薄料

8、的落料尺寸。B = 沖壓深度沖壓深度 模具內(nèi)徑模具內(nèi)徑 C = 法蘭寬度法蘭寬度 杯子直徑杯子直徑 A = 落料直徑落料直徑 沖頭直徑?jīng)_頭直徑如圖所示，B和 C 都是確定的數(shù)值，可以得出A值，從而計算出落料尺寸。 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，因為使用八角形有助于金屬流入側(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計算，但是不規(guī)則形狀物體的落料尺寸需要通過反復試驗摸索得出。用于沖壓的金屬應當是退火過的，因為這樣才能用于較深的沖壓，退過火的材料發(fā)生起皺的傾向也小。 對鋼的表面進行修整也非常重要，如果表面不平滑，潤滑油將會不規(guī)則的

9、分布于表面，容易導致劃痕和斑點。 材料應當具有規(guī)則的厚度，通常最好厚一點的材料進行沖壓，因為隨著材料厚度增加，起皺現(xiàn)象將降低。 潤滑油 在沖壓過程中，潤滑油能夠有效的減少模具和材料接觸過程中產(chǎn)生的擦傷、劃痕以及斑點，潤滑油能夠在沖壓過程中維護不銹鋼表面，但是在沖壓后必須及時去處，因為殘留在表面的油在退火時會導致產(chǎn)生問題（退火時油中的C會滲入內(nèi)部和Cr結(jié)合在晶界析出，造成材料的耐腐蝕性降低） 含氯或者含硫的脂肪油以及蠟油用來壓力較大的沖壓，它們能夠在鋼的表面提供一層薄膜，這樣能夠減少開裂。而乳液狀的水性油用于一般的沖壓。 潤滑油可以用刷、浸泡、噴、或者擦拭于物體表面，最好是使用擦拭的方法，因為不同部位的潤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滑油，而摩擦力較大、金屬流動困難的地方應該多使用潤滑油。 沖壓技術(shù) 不銹鋼和低碳鋼相比，通常具有更高的拉伸強度以及屈服強度，因此在開始的沖壓過程中需要更大的力，另外一些鋼種具有很高的加工硬化率，因此沖壓時使用較大的力，并且隨著沖壓進行這個力還需要不斷增加。 奧氏體鋼的加工硬化增加了材料的強度以及硬度，這將導致模具的磨損，因此模具的材料也必須仔細選擇。2#工具鋼或者銅鋁合金材料的模具通常用于沖壓不銹鋼。 一個物體的最終成型可能需要2個或者更