沖壓材料知識

1、沖 壓 材 料 知 識,嘉彰科技開發(fā)部產品工程課,制訂：劉家力2006.4.9,審核：,課程內容,1.沖壓材料外包裝圖 2.材質的基本機械參數 3.材質硬度及換算 4.SUS 5. AL 6. SECC 7.SPTE,鋼材包裝外形,2.材料的機械參數,屈服點 屈服強度 抗拉強度 伸長率 屈強比 硬 度,材質的機械參數-屈服點,1.屈服點（s）鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現象為屈服，而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，Fo為試樣斷面積，則屈服點s =Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N（牛

2、頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）,2.屈服強度（0.2）有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度0.2 。,材質的機械參數-屈服強度,3.抗拉強度（b）材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，Fo為試樣截面面積，則抗拉強度b= Pb/Fo （MPa）。,材質的機械參數-抗拉強度,4.伸長率（s）材料在拉斷后，其塑

3、性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。,材質的機械參數-伸長率,5.屈強比（s/b）鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。,材質的機械參數-屈服比,6.硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。,材質的機械參數-硬度,3.1 硬度-布氏硬度,布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球

4、壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。,3.1 硬度-布氏硬度,3.2 硬度-洛氏硬度,洛氏硬度（HR）當HB450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.58、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：,HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質合金等）。HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬

5、度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。 HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）,3.2 硬度-洛氏硬度,3.2 硬度-洛氏硬度,維氏硬度（HV）以120kg以內的載荷和頂角為136的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）,3.3 硬度-維氏硬度,3.3 硬度-維氏硬度,3.4 維氏，布氏和絡氏的相互換算表,4.不銹鋼材料,不銹鋼,4.1不銹鋼的概念及分類,通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的

6、形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。 不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結構分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼； 按主要化學成分分類，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統；,在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%10%、C約0.1%時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的

7、高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化。如加入S，Ca，Se硒，Te碲等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應用。,4.2奧氏體不銹鋼,在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%30%，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳，有時

8、還含有少量的Mo（鉬）、Ti（鈦）、Nb（鈮）等到元素，這類鋼具導熱系數大，膨脹系數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優(yōu)良等特點，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的應用。爐外精煉技術（AOD或VOD）的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應用。,4.3鐵素體不銹鋼,4.4不銹鋼的化學成分,4.1不銹鋼冷延制造流程,4. 5不銹鋼熱延制造流程,4.6不銹鋼冷延制造流程,4.7不銹鋼的表面質別,300 系與400系的區(qū)分在前者屬鎳系不銹鋼（但成份中也含鉻），後者屬於鉻系不銹鋼（不含鎳）。300系除了裝飾用途

9、外，因成型性佳，也大量用於建材、廚具及部份工業(yè)用途；而400系則因在冷軋後並不進行退火處理，因此材質較硬，通常直接做為裝飾用途或製成不銹鋼刀、叉等餐具或機械零件。,4.8不銹鋼中300和400系的區(qū)別,最常見的不銹鋼應屬300系不銹鋼，又其中以304系最被廣泛使用。國內300系用量高達85%，先進國家也有75% 80%；其餘為400系。304系為最具代表性的不銹鋼，其良好的耐蝕性、抗氧化性、加工性與焊接性，對防止空氣銹蝕及工業(yè)用化學用品侵蝕之性能極佳，沖壓成型性亦佳，在高溫中也有較佳的變形強度及優(yōu)良的耐酸性。廣泛用於建築材料、廚房用具、汽車裝飾及煉油、化學製紙和食品加工等行業(yè)。,4.9不銹鋼的

10、廣泛用途,5.AL,鋁是一種輕金屬，其化合物在自然界中分布極廣，地殼中鋁的含量約為8（重量），僅次于氧和硅，居第三位。在金屬品種中，僅次于鋼鐵，為第二大類金屬。鋁的導電性、延展性良好，應用范圍十分廣泛，涉及輕工、電力、電氣、電子、汽車、機械制造、建筑、包裝等行業(yè)，是國民經濟發(fā)展的重要基礎原材料 世界上鋁的主要生產國為：美國、俄羅斯、加拿大、中國、澳大利亞、巴西等，我國1998年的產量排名世界第三，主要的生產商有：青海鋁廠（19.8萬噸）、貴州鋁廠（19.5萬噸）、包頭鋁業(yè)集團（11.3萬噸）、廣西平果鋁廠（10.5萬噸）、寧夏青銅峽鋁廠（10.2萬噸）等。,5.1 AL的基礎知識,鋁最重要的特

11、性是質輕，比重僅有2.7，密度約為一般金屬的 1/3。而常用鋁導線的導電鍍約的61%，鋁也有很高的導熱度，為銀的一半，純鋁熔點660C。鋁胚經加熱後熱軋、冷軋及熱處理製程，製造成平面狀之產品形態(tài)，其形狀依美國鋁業(yè)協會 (AA) 規(guī)範如下：鋁板：厚度在6.35mm (含)以上者。鋁片：厚度在0.15 6.35 mm之平片及捲片。鋁箔：厚度在0.15mm (不含)以下者。,5.1AL的基礎知識,5.2AL常用鋁材的特性,5.3AL常用鋁材的化學成分,SECC,6.SECC材料,SECC,6.1 SECC材料實樣,6.3 鋼材簡介,含碳2%以下的鐵碳合金稱為碳素鋼中的五元素是指化學成份中的主要組成物

12、，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、錳、硫、磷）。其次是在煉鋼過程中不可避免地會混入氣體，含O、H、N（氧、氫、氮）。此外，用鋁硅脫氧鎮(zhèn)靜工藝中，必然在鋼水中含有 Al，當Als（酸溶鋁）0.020%時， 還有細化晶粒的作用。,鋼板（包括帶鋼）的分類： 1、按厚度分類：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板 2、按生產方法分類：（1）熱軋鋼板（2）冷軋鋼板 3、按表面特征分類：（1）鍍鋅板（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）（2）鍍錫板（3）復合鋼板（4）彩色涂層鋼板 4、按用途分類：（1）橋梁鋼板（2）鍋爐鋼板（3）造船鋼板（4）裝甲鋼板（5）汽車鋼板（6）屋面鋼板（7）結構鋼板（8）電工鋼板（硅鋼

13、片）（9）彈簧鋼板（10）其他,6.4 鋼板的分類,熱軋鋼片可用於沖壓加工者，主要有SPHC、SPHD、SPHE。熱軋鋼品是以加熱扁鋼胚，經粗軋機及精軋機軋延而成。當鋼帶離開最後一座精軋機並通過輸出臺時，層流冷卻系統即予噴水，將其冷卻至適當溫度，再由盤捲機捲成粗鋼捲，並送至熱軋精整工廠，經必要的調質、剪切、檢驗、稱重、包裝、標記等作業(yè)後，即成為成品。 由於熱軋鋼品具有多種優(yōu)越性，諸如強度足、韌性佳、容易加工成各種形狀複雜的零組件，其焊接性良好，易與其他金屬構架組合，因此廣泛應用於車架、橋樑、建築、道路護欄、鋼管、壓力容器及園藝工具等產品之原料。,6.5 熱軋鋼板的簡介和分類,而冷軋鋼品是以酸洗

14、後的熱軋鋼捲，於冷軋工廠常溫軋延至 0.30 3.20mm後，經電解清洗、退火及調質等過程製造而成。冷軋鋼品因厚度薄、尺寸精確表面粗度分級多，容易塗漆及電鍍、且機械性質及加工性良好，易於衝壓製成各種產品，故大量使用冷軋鋼品做為加工材料。,6.5 熱軋鋼板和冷軋鋼板的簡介,1、日本鋼材（JIS系列）的牌號中普通結構鋼主要由三部分組成：第一部分表示材質，如：S（Steel）表示鋼，F（Ferrum）表示鐵；第二部分表示不同的形狀、種類、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字，一般為最低抗拉強度。如：SS400第一個S表示鋼(Steel)，

15、第二個S表示“結構”（Structure），400為下限抗拉強度400MPa，整體表示抗拉強度為400 MPa的普通結構鋼。 2、SPHC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、SPHD表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。 4、SPHE表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。,6.6 熱軋鋼板和冷軋鋼板的分類,5、SPCC表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中國Q195-215A牌號。其中第三個字母C為冷Cold的縮寫。需保證抗拉試驗時，在牌號末尾加T為SPCCT。適用於加工程度較低的產品，例如供作彎曲、淺度衝壓

16、成型及焊接等加工之零組件。冰箱、櫥櫃、鋼製傢俱及鐵筒等等，即以該品級為加工原料。 6、SPCD表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相當于中?8AL（13237）優(yōu)質碳素結構鋼。衝壓品質(SPCD)：具較佳加工成型性，適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成型之零組件，如汽車底盤、車頂等。 7、SPCE表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸В喈斢谥袊?8AL（5213）深沖鋼。需保證非時效性時，在牌號末尾加N為SPCEN。具有更佳的加工成型性，適用於衝壓品質無法勝任須高度成型或具時效性要求的特殊零組件加工。,6.6 熱軋鋼板和冷軋鋼板的分類,6.7 冷軋鋼板的化學成分,磷酸鹽處理 用戶要求除清洗外，在沒有另

17、一涂裝前處理而涂裝鋼板時，進行磷酸鹽處理，但由于摩擦系數的熱化會導致鋼板的加工性能有所下降。 鉻處理進行鉻處理可抵制或減少運輸保管時出現的鍍鋅表面的白銹，但是當表面產生濕氣時，必須立即除濕，而且，不具有耐指紋性，加工時應更加注意。 耐指紋處理進行耐指紋處理，主要是為了防止在使用或加工鍍鋅產品時留下的指紋所導致的產品表面不良。并采用有機涂層處理，加工性能優(yōu)良。,6.8 SECC的表面處理,潤滑處理與耐指紋鋼板具有相同的特點，由于有機涂層內有蠟成分，加工性能優(yōu)良。 涂油涂油或鉻處理后涂油，抗白銹效果較大。用戶要求在自行磷酸鹽處理后使用產品時，可無處理而涂油。 無處理不進行任何表面處理，但不可保證無

18、白銹，供應后需立即使用產品。,6.8 SECC的表面處理,3. 鍍鋅量 薄板 裝載薄板的上面標準鍍鋅量 / 下面鍍鋅量 (如 : 10/20) 卷板 卷板的外面標準鍍鋅量 / 內面標準鍍鋅量 (如 : 10/20) 單面鍍鋅 原則上薄板上面或卷板外面為非鍍鋅面，非鍍鋅面以 0為表示。(如 : 10/20 ) 按需要，鋼板或鋼帶上表示“差厚鍍鋅”時，在表示面的鍍鋅量后附加“D”字。(如 : 30/10D),6.8 SECC料的表面鍍鋅量,3. 鍍鋅量 薄板 裝載薄板的上面標準鍍鋅量 / 下面鍍鋅量 (如 : 10/20) 卷板 卷板的外面標準鍍鋅量 / 內面標準鍍鋅量 (如 : 10/20) 單面鍍鋅 原則上薄板上面或卷板外面為非鍍鋅面，非鍍鋅面以 0為表示。(如 : 0/20 ) 按需要，鋼板或鋼帶上表示“差厚鍍鋅”時，在表示面的鍍鋅量后附加“D”字。(如 : 30/10D),6.8 鋼板的