不銹鋼的延展率小、彈性模量E較大,硬化指數(shù)較高。不銹鋼板拉深開(kāi)裂有時(shí)發(fā)生在拉深變形之后,有時(shí)是在當(dāng)拉深件由凹模內(nèi)退出時(shí)立即發(fā)生;有時(shí)是在拉深變形后受撞擊或振動(dòng)時(shí)發(fā)生;也有時(shí)在拉深變形后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的存放或在使用過(guò)程中才發(fā)生。不銹鋼拉深過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題分析:
1、開(kāi)裂形成的原因
奧氏體不銹鋼的冷作硬化指數(shù)高(不銹鋼為0.34)。奧氏體不銹鋼為亞穩(wěn)定型,在變形時(shí)會(huì)發(fā)生相變,誘發(fā)馬氏體相。馬氏體相較脆,因此容易發(fā)生開(kāi)裂。在塑性變形時(shí),隨著變形量的增大,誘發(fā)的馬氏體含量也將隨著變形量的增大而增高,殘余應(yīng)力也越大.殘余應(yīng)力與馬氏體含量的關(guān)系:誘發(fā)的馬氏體相含量越高,引起的殘余應(yīng)力也越大,在加工過(guò)程中也就越易開(kāi)裂。
2、表面劃痕形成的原因
不銹鋼拉深件表面出現(xiàn)劃痕主要是由于工件和模具表面存在相對(duì)移動(dòng),在一定壓力的作用下,致使坯料與模具局部表面直接產(chǎn)生摩擦,加之坯料的變形熱使坯料及金屬屑熔敷在模具表面上,使工件表面擦傷產(chǎn)生劃痕。
不銹鋼常見(jiàn)成形缺陷的預(yù)防措施:
1、選擇合適的不銹鋼材質(zhì):在奧氏體不銹鋼中常用材料是1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti。在拉深過(guò)程中1Cr18Ni9Ti比0Cr18Ni9Ti穩(wěn)定,抗開(kāi)裂性好。因此應(yīng)盡可能選擇1Cr18Ni9Ti材料。
2、合理選擇模具材料不銹鋼在深拉深過(guò)程中硬化顯著,產(chǎn)生許多硬金屬點(diǎn),造成粘附,使工件和模具表面容易劃傷、磨損,因此不能采用一般模具用工具鋼。實(shí)踐證明:選擇銅基合金模具能消除不銹鋼件表面劃痕、劃傷,降低破損率。另一種材料為高鋁銅基合金模具材料(含鋁13Wt%~16Wt%),這種材料與SUS304不銹鋼互溶性小,拉深件和模具之間不粘著,拉深件表面不易產(chǎn)生劃痕劃傷,產(chǎn)品拋光成本低,在不銹鋼拉深成形領(lǐng)域已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。但是由于這種模具硬度偏低(40HRC~45HRC),常用于生產(chǎn)相對(duì)厚度t/D較小的產(chǎn)品。一般拉深1500件~2000件以后在凹模表面容易產(chǎn)生始于圓角R處呈放射狀拉深棱。氮化硅陶瓷(Si3N4)已成為重要的工程材料,尤其是反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷,具有良好的高低溫力學(xué)性能、耐熱沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定性,而且可以非常方便地制成形狀復(fù)雜的零件??衫锰沾刹牧系母哂捕?、高耐磨性以及高化學(xué)穩(wěn)定性,用反應(yīng)燒結(jié)氮化硅材料模具代替金屬模具拉深SUS304不銹鋼。
3、選擇合理的凸、凹模圓角凹模圓角與應(yīng)力大小和分布有很大的關(guān)系。圓角半徑大,壓邊圈壓料面積不足,容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺;而如果圓角太小,材料在變形過(guò)程中進(jìn)入凹模的阻力就會(huì)增加,材料不易向內(nèi)流動(dòng)和轉(zhuǎn)移,從而增加了傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力,可能導(dǎo)致拉裂。因此,選擇合理的凸、凹模圓角半徑是至關(guān)重要的。凸模相對(duì)圓角半徑rp/t約等于4時(shí),最有利于防止開(kāi)裂。凹模和凸模相對(duì)圓角半徑增加,其極變形程度會(huì)增加,凹模相對(duì)圓角半徑取5mm~8mm時(shí)有利于防止開(kāi)裂。
4、采用帶變薄的拉深以前的探討者通過(guò)試驗(yàn)也證明了采用帶變薄的拉深可大幅度降低拉深件的切向殘余應(yīng)力最大值,可有效地防止縱向開(kāi)裂發(fā)生。根據(jù)不同的變形程度和原始板料厚度,選擇適當(dāng)?shù)淖儽∠禂?shù)Ψn(一般為0.9t~0.95t),如果Ψn取值過(guò)小會(huì)使變形應(yīng)力急劇增加,從而導(dǎo)致拉深件底部破裂。
5、在拉深工藝中加入中間退火工序可以徹底消除殘余應(yīng)力,并恢復(fù)奧氏體不銹鋼的組織。對(duì)于高硬度的不銹鋼,需要進(jìn)行中間退火。如1Crl8Ni9Ti,通常加熱溫度為1150℃~1170℃,加熱時(shí)間為30min,并在氣流中或水中冷卻。并且,無(wú)論是工序間熱處理,還是最后成品熱處理,應(yīng)盡可能在拉深后立即進(jìn)行,以免由于長(zhǎng)期存放,工件由于內(nèi)應(yīng)力作用產(chǎn)生變形或龜裂。
6、采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑對(duì)不銹鋼的拉深有明顯的效果。潤(rùn)滑劑能夠在凸、凹模之間形成一層有一定韌性和延伸率的薄膜,因而有利于不銹鋼的拉深成形。對(duì)于拉深變形程度大、成形困難的不銹鋼拉深件,在實(shí)際生產(chǎn)中可以使用聚氟乙烯薄膜來(lái)充當(dāng)潤(rùn)滑劑。聚氟乙烯薄膜具有極好的抗撕裂強(qiáng)度、一定的韌性和延伸率且容易清洗。涂復(fù)干膜后,在拉深過(guò)程中干膜能隨坯料一起變形,可以始終將坯料與模具隔開(kāi),加之薄膜本身具有一定孔隙度和大量纖維裂紋,故也可存放一定的潤(rùn)滑油,所以該薄膜相當(dāng)于一層干膜潤(rùn)滑劑。這種潤(rùn)滑方式可以有效地將變形不銹鋼板與模具表面隔離開(kāi),潤(rùn)滑效果良好,有利于提高模具使用壽命和產(chǎn)品的合格率。
7、其他預(yù)防措施
在不銹鋼的拉深中還可以采取下列預(yù)防措施:(1)由于白口鑄鐵的存油性能好,容易形成潤(rùn)滑油膜,壓邊圈的材料可以使用白口鑄鐵;(2)采用錐形壓邊圈;(3)邊緣加工光滑,不能有微裂缺口。
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