不锈钢冲压性能与工艺简介备课讲稿.ppt
《不锈钢冲压性能与工艺简介备课讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不锈钢冲压性能与工艺简介备课讲稿.ppt(82页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、不锈钢冲压性能与工艺简介不锈钢冲压性能与工艺简介4第一部分 冲压成形性能4第二部分 冲压成形工艺第一部分 冲压成形性能4一基本概念4二冲压成形性能划分4三、冲压用材料应具备的基本性能条件4四、材料的基本冲压成形性能4五、外界条件对冲压性能的影响一基本概念板料对冲压成形工艺的适应能力叫做板料的冲压成形性能。板料在成形过程中可能出现两种失稳现象,一种叫拉伸失稳,表现为板料在拉伸应力作用下局部出现颈缩和破裂;另一种叫做压缩失稳,表现为板料在压应力作用下出现皱纹。基本概念4板料发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。成形极限分为总体成形极限和局部成形极限;4总体成形极限反映材料失稳前某些特定的
2、总体尺寸可以达到的最大变形程度,如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻边系数等均属于总体成形极限;4局部成形极限反映材料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程度,如成形时的局部极限应变即属于局部成形极限。机械性能对比二冲压成形性能划分4基本的冲压成形加工工艺有拉深工艺、胀形工艺、翻边工艺(包括扩孔)和弯曲工艺,对应的材料的性能为胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯曲成形性能。要了解冲压成形性能首先要了解冲压成形工艺。拉深成形工艺4拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得到的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。其特点是板料在凸模的带动下,可以向凹模内流动,即依靠材料的流动性和延伸率成形胀形
3、成形工艺4胀形是利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大,以获取零件几何形状的冲压加工方法。特点是板料被压边圈压死,不能向凹模内流动,完全依靠材料本身的延伸率成形翻边成形工艺翻边成形工艺4翻边是利用模具把板料上的孔缘或者外缘翻成竖边的冲压加工方法。在圆孔翻边的中间阶段,即凸模下面的材料尚未完全转移到侧面之前,如果停止变形,这种成形方式叫做扩孔。弯曲成形工艺4弯曲是将板料、棒料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的成形方法。金属破裂的方式4破裂4破裂4弯曲破裂破裂4由于板料所受拉应力超过材料强度引起的破裂。拉深件的底部和侧壁传力区的破裂与胀形件破裂均属于破裂,拉深破裂一般产生在零件侧壁传力区,胀形破
4、裂总是出现在变形区。破裂4由于板料的伸长变形超过材料的局部延伸率引起的破裂。伸长类翻边产生的破裂属于破裂,破裂一般产生在孔缘处。弯曲破裂4由于弯曲变形区的外层材料中拉应力过大超过材料的强度引起的破裂。冲压成形性能分类4目前主要用抗破裂性作为评定材料冲压成形性能的指标,根据冲压成形方式不同对冲压成形性能进行划分。拉深成形性能 拉深时抵抗破裂的能力4胀形成形性能 胀形时抵抗破裂的能力4扩孔成形性能 伸长类翻边时板料抵抗破裂的能力4弯曲成形性能 板料弯曲成形时抵抗弯曲破裂的能力三、冲压用材料应具备的基本性能条件4一般来说,材料的力学性能指数主要包括强度指数和塑性指数两类。材料的强度指数是指材料的屈服
5、点(s)、抗拉强度(b)、屈强比(s/b)以及弹性模量(E)与屈服点(s)的比值(E/s)。材料的塑性指数是指材料的延伸率()和总的断面收缩率()。屈强比值越小,表示材料许可加工的区间越大,成形过程中断裂的危险越小;若E/s值越大,表示材料成形过程中弹性回复性越小,抵抗失稳能力越强;材料的和数值越大,则材料在破坏前的可塑性越大,因而其冲压性能也越好。因此冷冲压用材料应具备的条件是:冲压用材料应具备的基本性能条件4材料应具有良好的塑性,即要有较高的延伸率和断面收缩率,较低的屈服点和较高的抗拉强度。这样在变形工序中,其允许的变形程度大,允许的变形力小,可以减少工序以及中间退火的次数,或者根本不需要
6、中间退火。有利于冲压工艺的稳定性和变形的均匀性。4材料应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态。表面状态好的材料加工时不容易破裂,不容易擦伤模具,制品表面状态好。4材料的厚度公差应符合国家的标准。因为一定的模具间隙适应一定厚度的材料,材料的厚度公差太大,不仅会影响制品质量,还可导致产生废品和损伤模具。四、材料的基本冲压成形性能1.屈服强度(0.2)2.抗拉强度(b)3.屈强比(0.2/b)4.延伸率5.表面粗糙度 6.夹杂物和偏析7.应变硬化指数(n)8.塑性应变比(R)9.材料的各向异性10.奥氏体平衡系数A(BAL)11.马氏体转变点Md(30/50)12.晶粒度(N)13.应变速率敏感系数(m
7、)1屈服强度(力学符号0.2,英文缩写YS)4 0.2=P0.2/F0 4 P0.2拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷4 F0 拉伸试样的原始截面积4材料的屈服强度小表示材料容易屈服,成形后回弹小,贴模性和定形性好。2抗拉强度(力学符号b,英文缩写TS)4 b=Pb/F0 4 Pb拉伸试样断裂前承受的最大载荷4 F0拉伸试样的原始截面积4材料的抗拉强度大,材料变形过程中不容易被拉断,有利于塑性变形。3屈强比(0.2/b)4屈强比对材料冲压成形性能影响很大,屈强比小,板料由屈服到破裂的塑性变形阶段长,成形过程中发生断裂的危险性小,有利于冲压成形。一般来讲,较小的屈强比对板料在各种成形工艺中
8、的抗破裂性都有利。4延伸率(力学符号,英文缩写EL)4材料的延伸率大,板料允许的塑性变形程度大,抗破裂性较好,对拉深、翻边、胀形都有利。一般来说,材料的翻边系数和胀形性能(埃里克森值)都与延伸率成正比关系。5表面粗糙度4板料冲压成形时,如果板料表面粗糙度过大,如表面不够光滑平整,有划痕、杂质、气孔、缩孔等,则变形时的摩擦力较大,容易形成应力集中,对成形性能不利;但材料表面过于光滑时,模具和板料之间的润滑剂很容易被成形时的压力挤走。因此,用于冲压成形的板料表面要有适当的粗糙度,这样就可以使润滑剂贮存在表面的波谷中,并且也可以将变形时出现的一些碎屑和杂物收存起来,从而减少对成形件表面的刮伤。6夹杂
9、物4夹杂物指的是非金属夹杂物,它们有氧化物、硫化物、氮化物和碳化物,都是在炼钢过程中不可避免生成的产物。夹杂物的大小和形态各异,与钢以不同的相粒子形式存在。夹杂物中特别成问题的是氧化物系夹杂,其原因是由于氧化物系非延展性夹杂物,在用户进行加工时,对延展性、韧性、加工性、切削性、焊接性、抗疲劳性、抗蚀性和抗点蚀性等方面有恶劣影响,是造成伤痕和裂纹、断线的原因。钢板中常存在硫化物夹杂物,特别是在轧制中被拉长的硫化物、硅和锰的氧化物对成形性能危害极大(颗粒状的硫化物危害小)。另外在晶界上有碳化物析出时也会使n值、延伸率和杯突试验值(埃里克森值)明显下降,不利于冲压成形。7应变硬化指数(n)4应变硬化
10、指数即通常说的n值,表示材料具有冷作过程硬化现象,与材料的冲压成形性能十分密切。应变硬化指数大,不仅能提高板料的局部应变能力,而且能使应变分布趋于均匀化,提高板料成形时的总体成形极限。各钢种的加工硬化趋势各钢种的加工硬化趋势加工硬化现象的影响4从上面的几个钢种的加工硬化曲线也可以看出,由于加工硬化现象的存在,金属在塑性变形中,会使金属的强度指标,如屈服点、硬度等提高,塑性指标如延伸率降低的现象,即材料的冷作硬化现象。材料的冷作硬化现象会使材料的塑性指标急剧下降,阻碍着材料的进一步变形,引起制品破裂。因此在冲压加工过程中,必须采取有效措施如采取中间退火工序以消除由于冷作硬化现象给冲压工艺带来的不
11、利影响。8塑性应变比()塑性应变比4材料沿轧制方向取向不同R值也不同,所以材料的塑性应变比常用加权平均值来表示,的计算公式为:=(R0+R90+2R45)/44 值对拉深成形性能影响很大,材料的极限拉深比主要取决于 值,值大,板料平面方向比板厚方向容易变形,拉深毛坯的径向收缩时不容易起皱,并且拉深力也小,传力区不容易拉破,故有利于板料的拉深成形性能。在以拉深为主的成形工艺中,若大,则成形性能好。冷轧过程对R值的影响9材料的各向异性4材料沿轧制方向取向不同R值也不同,这就是材料的各向异性。一般来说垂直轧制方向(900)的R值最大,450方向的R值最小,各方向的R值越相近对拉深性能越有利。各向异性
12、可以用下面的公式表示:R=(R0+R90-2R45)/2材料的各向异性4材料的各向异性影响材料的冲压性能,直接导致拉深件产生凸耳现象。一般是产生四个凸耳,有时是两个或六个,甚至是八个凸耳。4凸耳的大小和产生位置与R有关,所以R也叫凸耳参数。凸耳产生的部位与R值的大小分布方向相一致,在低R值的角度方向,板料变厚,筒壁高度较低;在具有高R值的方向,板料厚度变化不大,故筒壁高度较高。当R0时,耳子在00和900处出现;R0时,耳子在450处出现。R值越大,凸耳高度越大。凸耳需用修边去除掉,增加工序,浪费材料,因此是不希望发生的。R值过大,高的值对深冲性能的有利影响明显降低。材料的各向异性各向异性的实
13、验测量方法 冷轧过程对各向异性值的影响10奥氏体平衡系数41 1)定义定义A(BAL)=30(C+N)+0.5Mn+Ni-1.3Cr+11.84表示奥氏体的稳定程度,A值越小,奥氏体越不稳定,钢的组织容易受到冷热加工的影响而发生组织转变,影响到钢的机械性能。奥氏体平衡系数42)解释和应用4Ni、Mn、C、N,这些元素有助于形成和稳定奥氏体,增大奥氏体平衡系数,从而使奥氏体组织越稳定。Cr元素有助于形成和稳定铁素体组织,可以降低奥氏体平衡系数。4对奥氏体不锈钢来说,奥氏体平衡系数小,在冷加工过程中就容易产生马氏体转变或者说是产生的马氏体量就多,从而冷作硬化程度程度剧烈。11冷加工诱变马氏体转变点
14、Md(30/50)41 1)定义定义4Md(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-Md(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo29(Ni+Cu)-18.5Mo4表示真应变量30%的冷变形后生成50%马氏体的温度,说明奥氏体不锈钢中合金元素含量越高,马氏体转变点Md(30/50)就越低,在冷加工变形过程中诱变马氏体不易产生,冷作硬化程度小。冷加工诱变马氏体转变点4 2 2)解释与应用)解释与应用4不锈钢的冷作硬化现象主要是由两种因素引起的:4一种是位错增多引起的加工硬化;一种是组织转变
15、(奥氏体转变为马氏体转变)引起的加工硬化。4对SUS430钢种而言,加工变形过程中不会发生组织转变,其冷作硬化现象全部是由位错的增多引起的,因此对SUS430钢谈冷加工诱变马氏体点是没有实际意义的。SUS304钢在冷变形过程中则存在位错增多引起的硬化和马氏体组织转变引起的硬化,而且组织转变引起的硬化是主要的,这也是奥氏体不锈钢的冷作硬化现象比铁素体不锈钢要明显,加工硬化系数(n值)大的原因。冷加工诱变马氏体转变点4SUS304在冷加工过程中随着变形量的增大,产生的诱变马氏体量是很大的,因此硬化系数(n值)大,冷变形过程中硬化现象很明显。冷加工诱变马氏体转变点4从表4中可以看出SUS316和SU
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不锈钢 冲压 性能 工艺 简介 备课 讲稿
限制150内