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深冲压,不锈钢产品开裂的原因是什么?
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鑫隆

时间 : 2019-06-20 22:07 浏览量 : 1

  深冲压,不锈钢产品开裂的原因是什么?


  不锈钢的伸长率小,弹性模量E大,硬化指数高。SS材料的开裂有时在拉伸过程中发生,例如在变形过程中,有时在部件从模具中取出后立即发生。有时它会在拉伸部件在变形过程中受到撞击或振动时发生。有时它会在完成工具的一段时间存储之后或在使用模具的过程中发生。


不锈钢深加工冲压


  不锈钢拉深成形常见问题分析


  1裂缝的原因


  奥氏体不锈钢具有高的冷硬化指数(SS为0.34%)。奥氏体不锈钢是一种亚稳态类型,在变形过程中会发生转变,从而引起马氏体相。马氏体相脆,易开裂。在塑性变形过程中,随着伸长率的增加,马氏体含量增加,残余应力全部增大。残余应力与马氏体含量之间的关系,诱发马氏体相含量越高,残余应力越大,加工过程中越容易开裂。


  表面划痕的原因


  不锈钢拉拔零件表面划伤的主要原因是工件与模具表面的相对运动,在一定压力下,导致材料与模具表面之间的直接摩擦。 。另外,在加工过程中产生的热量也是一个原因,它使原材料和沉积的金属屑粘附在模具表面上,导致工件表面上的划痕。


  不锈钢常见缺陷的预防措施


  (1)选择最合适的不锈钢材料:奥氏体不锈钢中常用的材料为1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti。在拉伸过程中,1Cr18Ni9Ti比0Cr18Ni9Ti更稳定,并具有良好的抗开裂性。因此,应尽可能选择1Cr18Ni9Ti材料。


  (2)选择正确的模具材料。在深冲工艺中,不锈钢会大大硬化,产生大量硬质金属斑点,导致粘附,因此会在工件与模具表面之间产生划痕和磨损,因此不应选择SS用于模具。实践证明,铜基合金模具可以消除表面磨损,划伤,降低SS部件的损伤率。另一种材料是基于高铝铜合金压铸材料(含有铝13Wtt到16W吨),这种材料具有与SUS304不锈钢小的溶解度,该图部分不沾模具,很容易不ö上产生划痕零件表面,因此产品的抛光成本低。它已成功应用于不锈钢拉丝领域。但是,由于模具硬度低,40HRC(45HRC)通常用于生产厚度相对较低的产品。通常,在1500件之后,促使在模具表面的拐角R处产生径向边缘。氮化硅陶瓷(Si3N4)已成为重要的工程材料,尤其是反应烧结氮化硅陶瓷。它在高温和低温下具有良好的机械性能,耐热冲击性和化学稳定性,并且可以容易地制成具有复杂形状的部件。可以使用陶瓷材料的高硬度,高耐磨性和高化学稳定性。因此,代替金属模具,反应烧结氮化硅模具用于生产SUS304不锈钢部件。它被提示在模具表面上的拐角R处产生径向边缘。氮化硅陶瓷(Si3N4)已成为重要的工程材料,尤其是反应烧结氮化硅陶瓷。它在高温和低温下具有良好的机械性能,耐热冲击性和化学稳定性,并且可以容易地制成具有复杂形状的部件。可以使用陶瓷材料的高硬度,高耐磨性和高化学稳定性。因此,代替金属模具,反应烧结氮化硅模具用于生产SUS304不锈钢部件。它被提示在模具表面上的拐角R处产生径向边缘。氮化硅陶瓷(Si3N4)已成为重要的工程材料,尤其是反应烧结氮化硅陶瓷。它在高温和低温下具有良好的机械性能,耐热冲击性和化学稳定性,并且可以容易地制成具有复杂形状的部件。可以使用陶瓷材料的高硬度,高耐磨性和高化学稳定性。因此,代替金属模具,反应烧结氮化硅模具用于生产SUS304不锈钢部件。它在高温和低温下具有良好的机械性能,耐热冲击性和化学稳定性,并且可以容易地制成具有复杂形状的部件。可以使用陶瓷材料的高硬度,高耐磨性和高化学稳定性。因此,代替金属模具,反应烧结氮化硅模具用于生产SUS304不锈钢部件。它在高温和低温下具有良好的机械性能,耐热冲击性和化学稳定性,并且可以容易地制成具有复杂形状的部件。可以使用陶瓷材料的高硬度,高耐磨性和高化学稳定性。因此,代替金属模具,反应烧结氮化硅模具用于生产SUS304不锈钢部件。


  (3)选择合理的空腔(凹面)和核心(凸面)半径度,空腔模具半径与应力的大小和分布有很大关系。圆角半径越大,压边器的面积越大,就容易造成不稳定和皱折。如果圆角太小,则在成形过程中材料进入模具或腔体的阻力将增加,因此材料不易流动并向内传递。因此,传递区域中的拉伸应力增加,这可能导致拉伸开裂。因此,要选择合理的凸,腔半径是至关重要的。当冲头的相对圆角半径rp / t约为4时,最有利的是防止开裂。模具和冲头的相对圆角半径增加,极化变形程度会增加。当模具的相对半径为5mm~8mm时,可能不会发生开裂。


  (4)通过实验证明,采用细化拉深可以大大减小切向残余应力,可以有效防止纵向开裂。根据不同的变形程度和原始金属板的厚度,选择合适的减薄系数ψn(0.9t~0.95 t)。如果ψn的值太小,则变形应力将急剧增加,这将导致拉拔件底部的破裂。


  (5)在拉拔过程中加入中间退火工艺,应多次深拉,这样可以完全消除残余应力,恢复奥氏体不锈钢的显微组织。对于高硬度的不锈钢,在1或2次拉拔过程后需要进行中间退火。例如,1Cr18Ni9Ti通常在1150℃或1170℃加热30分钟并在空气或水中冷却。此外,工艺或最终产品之间的热处理应在拉制后尽快进行,以免因长时间储存而导致工件内部应力引起变形或开裂。但是,退火后的退火和清洗会增加生产周期并影响表面质量。


  (6)使用适当的润滑剂


  润滑剂对不锈钢的深拉伸有明显的影响。润滑剂可以在凸模和凹模之间形成薄膜层,具有一定的韧性和伸长率,因此有利于不锈钢的深拉伸。对于深拉,难以处理的不锈钢拉拔零件,聚乙烯薄膜可用作实际生产中的润滑剂。PVDF薄膜具有优异的撕裂强度,一定的韧性和伸长率,易于清洗。在涂覆干膜之后,可以在拉伸过程中用坯料形成干膜,并且该部分总是可以与模具分离。薄膜本身具有一定的孔隙率和大量的纤维,因此它可以储存一定量的润滑剂,这是一层干膜润滑剂。


  (7)其他预防措施


  在此过程中还可以考虑以下预防措施


  1.由于白口铸铁具有良好的储油性能,很容易形成润滑油膜,因此支架环的材料可以用白口铸铁制成。


  2.支架环的边缘可以是圆锥形


  3.边缘应光滑,不应有凹痕或裂缝。


  汽车消声器外壳的拉丝缺陷提供了解决方案(材料为不锈钢),在预拉伸和拉伸过程中经常发生开裂。在实际工厂生产中,深拉裂纹的概率约为5%或8%。因此,在预拉伸工艺和成形工艺之间加入退火和酸洗,但效果不明显。


  1.部件开裂的原因分析如下。由于工件深度较深(拉深为94 mm~95 mm),头部较小,壁较薄等,工件难以拉伸。工件的开裂位置出现在冲头的半径和模具的半径处。通过分析可以得出结论,工件深拉裂的原因如下:(1)冲头拐角处开裂(最薄区域)为拉应力的原因超过了材料的强度极限。(2)不合理的法兰面积,从而导致材料成形阻力变大,从而引起开裂。


  如上所述,模具的拐角半径与内应力的分布有很大关系。由于模具的小角,材料的成形阻力和过渡区中的拉应力增加。结果,成形区域中的应力因此增大,导致部件在模具的拐角处开裂。采取的措施,通常的润滑。当材料固化时,同一模具表面上的摩擦增加了成形阻力,因此拉伸应力也相应增加 - 这阻碍了材料在成形过程中的流动。


  (2)根据上述对裂缝原因的分析,采用以下改进措施来降低深拉部件的开裂率。


  (1)在模具表面使用润滑剂干涂料(主要成分包括氮化棉,油酸醇酸树脂和增塑剂,压力剂材料等),以减少材料在成型过程中与模具表面之间的摩擦阻力过程中,它使材料更容易从变形区流到过渡区。润滑剂的干膜可以使模具与坯料分离,从而防止表面刮伤部件和粘接模具,这样可以提高表面质量和良好部件的产量。同时,干膜本身具有一定的韧性,有利于成型过程。


  (2)有利于优化法兰直径,降低拉应力,降低成形阻力,第一步增加模具的横向尺寸,第一次拉拔过程的模具半径为增加。


  (3)综合分析后,决定在预拉制结束后加入边缘切割工艺,尽可能去除多余的材料。降低材料成形阻力,有效防止材料在进一步变形过程中开裂。(4)合并原工艺的最后两道工序(即成型图,翻边工艺将其整合为一个工序(成型)并且翻边,使得部件的加工步骤不会增加,从而有效地控制加工成本。


  通过上述一系列改进措施,很好地解决了该部件在预拉伸和最终拉拔过程中的开裂问题。结论,尽管不锈钢产品存在开裂问题,并且还有其他缺陷,例如起皱和表面划伤,但选择具有良好成形性的不锈钢材料,合理的凸凹模具圆角等。 SS深拉伸产品的成功率可以大大提高!并且通常可以通过添加适当的热处理工艺和合理的预防措施(例如在模具表面涂覆润滑剂)来达到高质量的不锈钢产品。同时,利用该研究成果,可以成功解决汽车消声器壳体在预拉伸过程和成型过程中的开裂问题,


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