拉深缺陷及解决措施2(DOC)
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该缺陷是由于流入凹模的材料在压缩应力作用下失稳引起的。
消除方法(1)制品形状。
凸模侧壁由于呈锥形或曲面形,所以在拉深时,材料存在无约束部分,即处于悬空状态.由于切向压应力的作用,材料发生纵向弯曲折皱。
为了制造没有折皱的制品,材料在拉伸时,必须防止多余材料的流入。
如果拉伸过度,就会发生破裂,如果成形条件苛刻,破裂和折皱会一起发生,在这种情况下,或者分几道工序成形,或者稍微改变制品形状。
① 将制品深度降低。
提高压边力,采用拉伸的方法对防止薄壁容器筒体拉深皱纹是有效的。
逐渐提高压边力,虽然可减少薄壁容器拉深折皱,但如果超过极限,r p部会产生缩颈现象。
这时,如果制品深度与要求深度有一些差别的话,只须改变压延条件,就可控制在图纸要求的范围之内。
② 将侧壁制成垂直壁.凸模稍有倾斜而不能消除薄壁容器拉深折皱时,可将制品高度的1/3~1/4改制成垂直壁。
垂直壁对防止折皱是有效的。
如果制品不允许有垂直壁,可用精整达到图纸要求。
③ 减少侧壁的倾斜度。
将凸模倾斜度设计成接近于垂直,薄壁容器拉深的折皱就不易产生。
④ 将角部R增大。
为了消除异形凸形曲面制品角部R处产生折皱,可将角部R增大,其成形条件就会好起来。
(2)冲压条件。
① 提高压边力.为了抑制材料的流入,压边圈板面应认真进行研磨。
r d应尽可能小些,试验时,r d可从2t开始试起。
而拉伸应在增加压边力后进行,反复几次,直到不产生折皱。
② 压边力须均衡。
薄壁容器拉深折皱分布不均时,大都是由缓冲销的长度不一所致。
另外,还有接触状态不好,凹模平面的研磨不良、加工油的涂敷不均等,可根据上述情况逐一进行检查。
③检查加工油的种类及涂敷量。
为了提高拉伸力,一般是全面涂上一层薄薄的低粘度加工油,基本上在无润滑状态下进行拉深。
④ 检查毛坯形状.试将毛坯尺寸增大进行试验,其结果将作为是否需要加强筋和确定加强筋布置的依据。
毛坯形状上带有凸凹也包括在检查之列。
(3)检查模具。
① 加强拉伸的结构。
浅谈汽车车身冲压拉深件制造中缺陷的产生和消除陆国庆(上海大众汽车有限公司)摘要:冲压工件的制造工艺水平及质量,在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。
而为了减少车身总成的分块数量、同时也为减少冲压过程的工序数、节约投资额和能耗,现在汽车称身制造中较多采用大面积冲压件,如车顶、发动机盖外板等,这样既可使汽车外形美观、空气阻力减少,又可减少冲压件数量及焊点,能有效地降低成本(图1)。
这样相应的对于生产制造厂中的冲压拉深件的质量控制、及缺陷产生后的消除又提出了更高的要求。
本篇主要介绍部分汽车车身冲压拉深件的缺陷和消除方法。
关键词:瘪塘麻点检验冲压1.简介冲压工件的制造工艺水平及质量,在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。
而为了减少车身总成的分块数量、同时也为减少冲压过程的工序数、节约投资额和能耗,现在汽车称身制造中较多采用大面积冲压件,如车顶、发动机盖外板等,这样既可使汽车外形美观、空气阻力减少,又可减少冲压件数量及焊点,能有效地降低成本(图1)。
这样相应的对于生产制造厂中的冲压拉深件的质量控制、及缺陷产生后的消除又提出了更高的要求。
本篇主要介绍部分汽车车身冲压拉深件的缺陷和消除方法。
图1 santana2000车顶2.瘪塘1.1产生如图2所示,当对大曲面制品的顶部施加正向压力时,会产生部分瘪塘,但去掉该正向压力后又回复到原来形状;或者去掉压力后不回复而照样瘪塘,但从里面施加压力后又回复成原样。
象这类对顶部施加小正压力产生的缺陷,称之为瘪塘。
其原因是:用刚性低的材料成形曲率半径大的形状时,由于材料张力刚性不足产生凹陷。
因此,这是材料性能不好引起的表面精度不良。
图2 瘪塘1.2检验方法用LAPPORT公司的200MM*20MM*20MM的油石(Oelstein)(适用于大平面)或100MM*10MM*10MM(适用于圆弧处以及难以够到的部位)的油石(Oelstein)轻轻打磨成形后的制品,这时高的地方有油石B5冲压件图例:油石打磨线断显出零件表面凹陷擦伤的痕迹,而低的地方却没有Array(如图3),这样,配合状态也就一目了然了。
不锈钢薄板拉深时出现的问题及对策不锈钢薄板拉深是通用冲压成形工艺中最常用的一种薄板冲压成形方式。
不锈钢薄板拉深工艺具有板料利用率高、深度比较大、拉深成型比较方便等优点。
然而,不锈钢薄板拉深过程中也出现一些问题,这些问题的出现不仅会影响产品的外观和功能性能,而且也影响到生产的效率。
针对不锈钢薄板拉深过程中出现的问题,有必要对其进行深入的研究,并采取恰当的对策,以达到质量的要求。
一、不锈钢薄板拉深时出现的问题1、形变问题。
不锈钢薄板在拉深过程中,板料容易发生形变,尤其是拉深深度达到几十毫米以上时,形变比较严重。
如果板料不正确,可能会造成节点变形,导致拉深效果不理想。
2、剪切纹问题。
不锈钢薄板拉深过程中,剪切纹也是一个经常出现的问题。
如果剪切纹过大,拉深效果不佳,严重的会影响金属的加工性能,并影响最终成型的质量。
3、拉深模具问题。
不锈钢薄板拉深过程中,拉深模具的加工精度和寿命对拉深质量至关重要。
如果拉深模具加工精度较低,拉深时会出现不良痕迹,影响拉深效果,同时会长期损害拉深模具,把模具的寿命大幅度缩短。
4、焊接问题。
焊接是不锈钢薄板拉深工艺中一个重要环节,也是容易出现问题的环节,如果焊接不当会使焊接处的精度受到影响,同时还会影响到不锈钢薄板的外观和功能。
二、不锈钢薄板拉深时的对策1、选用合适的板料。
焊接前,应根据拉深工艺要求选用合适的不锈钢薄板,将其硬度、拉伸度和刚度调整到最佳状态,以确保板料在拉深过程中能够获得最佳形变效果。
2、调整拉深模具的加工精度。
拉深模具的加工精度是不锈钢薄板拉深质量的重要保证,应使用非标准精密加工技术,加工出复杂抛光表面,以提高薄板拉深工艺质量。
3、精确控制焊接参数。
对于不锈钢薄板拉深工艺中的焊接工序,应根据不锈钢薄板的材质和厚度,精确控制焊接参数,以确保焊接精度,并尽可能降低焊接缺陷出现的几率。
4、采用有效的检测手段。
除了提高拉深过程中的加工精度外,还可以采用有效的检测手段,对不锈钢薄板进行拉深全过程的检查,以确保拉深质量。
拉深件常见质量问题及预防措施摘要:拉深作为一种重要的金属加工技术,在工业生产中得到了广泛应用。
然而,拉深件生产过程中常常伴随着一系列质量问题,如裂纹与变形、表面瑕疵与氧化、尺寸偏差等,这些问题直接影响产品的质量和可靠性。
本论文通过深入分析这些常见质量问题的成因,探讨了相应的预防措施,旨在为生产企业提供有效的解决方案。
关键词:拉伸件;质量问题;预防措施;工艺前言:拉深技术作为一种广泛应用于金属加工的方法,在现代工业中发挥着重要作用。
然而,随着市场对产品质量要求的不断提高,拉深件生产过程中的质量问题日益凸显。
本文旨在深入探讨拉深件常见质量问题的成因及其预防措施,以促进拉深工艺的优化和产品质量的提升。
通过对裂纹与变形、表面瑕疵与氧化、尺寸偏差等问题的分析,本文将为读者提供在拉深件生产中解决质量问题的实用建议。
1拉深件常见质量问题1.1 拉深中的裂纹与变形问题拉深作为一种常见的金属加工方法,在工业生产中得到了广泛应用。
然而,在拉深过程中,常常会出现一些质量问题,如裂纹与变形问题,严重影响了产品的质量和生产效率。
裂纹是拉深过程中常见的一种质量问题,其成因复杂多样。
主要包括以下几个方面:1)材料性质:材料的硬度、韧性、冷脆转变温度等直接影响了裂纹的形成。
脆性材料容易在拉深过程中发生裂纹。
2)工艺参数:拉深的深度、速度、温度等工艺参数的选择与控制,直接关系到裂纹问题的产生。
过大的应变速率或温度变化过快都可能引发裂纹。
3)模具设计:模具的设计不合理,如过于尖锐的转角、不均匀的应变分布等,容易造成应力集中,从而导致裂纹的出现。
4)材料准备:材料的油污、氧化层等会影响拉深过程中的摩擦与应力分布,进而促使裂纹的形成。
拉深过程中的变形问题也是一个重要的质量挑战,材料的弹性模量、塑性变形能力等直接影响了变形的程度。
材料越脆性,变形越容易导致失真,并且不均匀的应变分布会引发不均匀的变形,从而造成拉深件的形状不准确。
此外,模具刚度不足会导致变形过大,模具变形甚至破坏,进而影响拉深件的准确性,拉深过程中的温度、压力等工艺参数的控制不当,都会导致不良的变形。
拉深模进气不畅导致制件变形的解决方案有删减,如需全文,请购杂志或前往知网下载2019家电模具高峰论坛征文随着汽车工业的发展,为提高生产效率,许多企业将高速冲压自动生产线的顶盖或机盖外板冲压速度提至每分钟10~18件。
上模跟随机床滑块快速运动,模具完全合模后分开的瞬间,模具零件外露区域的模腔中空气无法及时进入会导致成形零件上下表面的压力产生剧烈变化,形成压力差,导致制件在快速脱离模具零件型面过程中发生变形。
为避免该现象的产生,以下对此类问题的产生原因进行分析,并归纳总结此类问题的解决方法,提出了2种方案较好地解决了顶盖或机盖外板在成形过程中因进气不畅导致的变形缺陷。
1进气不畅导致变形的原因分析及问题分类在模具调试过程中,遇到顶盖或机盖外板在成形过程中发生制件变形的情况,首先需分析造成制件变形的原因。
通常制件随着生产节拍的变化,其变形位置和变形程度也随着变化时,可以判断是由于模具进气不畅造成制件变形,需进一步验证是凹模进气不畅还是凸模进气不畅导致制件变形,正确分析制件变形的原因是制定整改措施的必要前提。
制件成形过程中,机床上滑块带动上模下行,与压边圈接触将板料夹紧,然后上模继续快速下行,模具闭合,上、下型面与板料紧密贴合,板料与凸模之间的空气被快速排出。
上模运动至下止点后,滑块带动上模快速抬起,同时气垫带动压边圈托起制件向上运动,此时制件与模具零件型面快速脱开,制件上下表面的空气进入速度存在差异,制件两面气压难以保持一致,形成相对负压。
若制件上表面即凹模进气不畅,制件则会吸附在上模随上模抬起一段距离后掉落,掉落过程会导致制件位置移动和变形,制件位置移动后机械手抓件也会造成变形。
若制件下表面即凸模进气不畅,制件则与凸模(下模)紧密贴合,打开后上模(凹模)抬起,机床下气垫托起压边圈同步抬起,压边圈托起制件周圈迅速与凸模分开,在此过程中制件周圈受力迅速向上,而中间区域与下模紧密贴合,受大气压向下作用,加之制件型面平缓,缺少加强作用的造型,制件因强度不足而产生塑性变形,变形程度随生产节拍的加快而变大,严重影响整车喷漆后的外观品质。
39中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.12 (上)1 汽车覆盖件的特点汽车覆盖件成型材料薄、结构尺寸大、形状复杂(多为立体曲面),不但要求具有特定的使用功能,而且要求有一定的观赏功能,被拉深的材料应经过充分的塑性变形,使制件有一定的刚性,有光顺挺拔的表面和均匀而清晰的棱线,不允许有缺陷,尺寸精度高,以保证装配准确。
2 汽车覆盖件的成型工艺汽车覆盖件通常采用高强度、高质量、抗腐蚀的钢板,成型设备采用具有稳定压边力的双动压床或三动冲床。
汽车覆盖件冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要求,汽车覆盖件模具常把落料、拉深、修边、翻边、冲孔工序进行组合设计,力求减少冲压工序,降低生产成本。
拉深、修边和翻边是最基本的工序,其中拉深工序是覆盖件冲压成型的关键工序,它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率和制造成本。
模具在设计过程中采取有限元来分析冲压过程中板料的受力和流动方向,并通过结构设计控制板料受力的大小和流动方向,大大提高模具成型质量。
3 汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的主要原因模具设计质量、模具零件的制造精度、模具的装配精度直接影响模具本身质量,是影响汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的主要原因。
模具材料的机械性能(拉深系数、屈强比等)、模具的间隙大小、模具加工工艺和热处理工艺的选择、模具零件使用过程中的正常磨损、使用状况和保养、模具在机床上安装或使用不当都会造成汽车覆盖件拉深成型过程中缺陷产生。
冲压设备的精度也会影响汽车覆盖件拉深成型质量。
4 汽车覆盖件拉深成型缺陷分析及解决措施4.1 拉伤 图1 拉伤缺陷 图2 模具成型表面整体镀铬上图1为汽车顶盖,成型过程中在侧面经常产生拉伤,应检查模具以下技术状态。
(1)检查上道工序模具(制品)是否有划伤。
(2)检查本工序模具表面是否有划痕拉伤制品表面。
(3)检查模具成型表面是否因粗糙度未达到要求拉伤制品表面。
凸模肩部相应部位裂纹由于材料的强度不够,当拉深载荷达到材料破断载荷时就会发生此缺陷。
缺陷部位产生于凸模肩R相应的部位(r p处),即比冲撞痕线更接近r p的部分。
破裂部分的冲撞痕线,因与其它部位不同,可以对下面几种情况进行观察检查:或者被延展;或者在凸缘的上下面有发亮的部分;或者产生折皱。
另外,在侧壁上有时也有发亮的部分。
初期横向破裂,呈舌状。
如图1。
图1 r p部破裂原因及消除方法(1)制品形状。
①拉深深度过大。
目前,圆筒、方筒深拉深的极限是在设计阶段确定的。
从而,在极限附近进行拉深时,要用表面光洁、平整的材料,综合模具配合和研磨,加工润滑油,缓冲压力,压力机精度等现场条件,进行试验拉深。
②凸模半径(r p)过小。
a将r p修正到适当值。
b图纸上的r p过小时,首先按适当值进行拉深,然后再增加一道工序,成形所需尺寸。
③凹模尺寸(r d)过小。
a将r d修正到适当值。
b图纸上的r d过小时,首先用适当r d值进行拉深,然后再增加一道工序,成形到所需尺寸。
④方筒的角部半径(r c)过小。
a将拉深深度减小;b多增加一道拉深工序;c换成更高级的材料;d将板料厚度增加。
(2)冲压条件。
①压边力过大。
压边力过大时,在凸缘面上不会发生起皱。
防皱压板面粗糙度,模具配合,间隙,r p,r d,加工油的种类和涂敷条件,缓冲销造成的压边力分布等,都影响防皱压力。
如果有关拉深的上述这些条件都合适的话,压边力就会下降,在起皱之前,不会发生破裂。
压边力过大时,由于凸缘面会全面发亮,所以很容易判断。
②润滑不良。
拉深加工与润滑有极为密切的关系,特别是包含有减薄拉深加工时,必须控制制品温度的升高。
如果是条件好的拉深加工,润滑油的选择不成什幺问题;条件不好的拉深加工,如果润滑油选择不当,就会引起破裂。
③毛坯形状不良。
在试拉深阶段,决定毛坯形状是重要的工作之一。
必须将毛坯形状限制在最小尺寸。
当用方形毛坯进行圆筒拉深时,极限拉深率为0.58左右。
不锈钢薄板拉深时出现的问题及对策不锈钢薄板拉深是将厚度较大的不锈钢板型材经过几次拉伸,利用模具改变厚度,使其具有较小厚度和更大内外径的新形状的过程。
不锈钢薄板拉深是一种常用的制备不锈钢要求尺寸及形状的工艺,在工业生产中应用较广泛。
不锈钢薄板拉深具有工艺稳定性好,加工精度高,加工费用低,加工抗腐蚀性好等优点,因而在配套设备制造、建筑零件及管件加工等行业应用较广泛。
但是,在不锈钢薄板拉深过程中也会出现各种问题,如翘曲、破裂、变形、折弯、断裂等。
首先,在不锈钢薄板拉深过程中可能出现翘曲、破裂、变形等问题,这是由于不锈钢薄板的硬度较低、强度较低、容易受外力影响,在拉伸过程中易出现变形。
要避免这些问题的出现,可以采取一些改进措施,如:检查拉深模具的制作工艺,保证拉深模具的制作精度;采用适当的拉深技术,如正移技术、回程技术,使拉深不锈钢薄板能够得到良好的拉伸效果;确保拉深温度控制在正常范围,合理设置拉伸参数,控制薄板翘曲;使用低屈服强度不锈钢薄板,以保证薄板在拉深过程中不会发生破裂等问题;在拉深设备上添加相应的装备,如行星轮、拆模装置等,减少拉深过程中的变形等问题。
其次,在不锈钢薄板拉深过程中可能出现折弯、断裂等问题,这是由于拉深模具的设计不合理,不能满足不锈钢薄板的拉伸要求。
要避免这些问题出现,可以采取改进措施,如:改进拉深模具的设计,增加不锈钢薄板的拉伸空间;合理设计拉深模具的尺寸比例,使不锈钢薄板能够得到均匀的拉深效果;增加拉深模具中的支撑片,以防止拉深过程中的断裂等问题;在拉深过程中添加缓冲装置,减少板材断裂的几率;使用高强度不锈钢薄板,以抵抗外力的影响,避免拉深过程中折弯、断裂等问题。
总之,不锈钢薄板拉深时可能出现翘曲、破裂、变形、折弯、断裂等问题,可以采取改进措施来避免这些问题的出现,如完善拉深模具的设计、采用适当的拉深技术,合理控制拉深温度、添加拉深模具中的支撑片、缓冲装置等。
此外,应该采用低屈服强度的不锈钢薄板、使用高强度的不锈钢薄板,以确保不锈钢薄板拉深过程中拉伸稳定、加工精度高,保证工艺抗腐蚀性。
拉深模试模的常见缺陷、产生原因及调整方法试冲的缺陷产生原因调整方法制件起皱①压边力太小或不均②凸、凹模间隙太大③凹模圆角半径太大④板料太薄或塑性差①增加压边力或调整顶件杆长度、弹簧位置②减小拉深间隙③减小凹模圆角半径④更换材料制件破裂或有裂纹①压料力太大微信公众号:hcsteel②压料力不够,起皱引起破裂③毛坯尺寸太大或形状不当④拉深间隙太小⑤凹模圆角半径太小⑥凹模圆角表面粗糙⑦凸模圆角半径太小⑧冲压工艺不当⑨凸模与凹模不同心或不垂直⑩板料质量不好①调整压料力②调整顶杆长度或弹簧位置③调整毛坯形状和尺寸④加大拉深间隙⑤加大凹模圆角半径⑥修整凹模圆角,降低表面粗糙度⑦加大凸模圆角半径⑧增加工序或调换工序⑨重装凸、凹模⑩更换材料或增加退火工序,改善润滑条件制件拉①毛坯尺寸太大①减小毛坯尺寸深高度太大②拉深间隙太小③凸模圆角半径太大②整修凸、凹模,加大间隙③减小凸模圆角半径制件壁厚和高度不均①凸模与凹模间隙不均匀②定位板或挡料销位置不正确③凸模不垂直④压料力不均⑤凹模的几何形状不正确①重装凸模和凹模,使间隙均匀一致②重新修整定位板及挡料销位置,使之正确③修整凸模后重装④调整托杆长度或弹簧位置⑤重新修整凹模制件底面不平①凸模或凹模(顶出器)无出气孔②顶出器在冲压的最终位置时顶力不足③材料本身存在弹性①钻出气孔②调整冲模结构,使冲模达到闭合高度时,顶出器处于刚性接触状态③改变凸模、凹模和压料板形状制件表面拉毛①拉深间隙太小或不均匀②凹模圆角表面粗糙值大③模具或板料不清洁④凹模硬度太低,板料有黏附现象⑤润滑油质量太差①修整拉深间隙②修光凹模圆角③清洁模具及板料④提高凹模硬度,进行镀铬及氮化处理⑤更换润滑油。
不锈钢拉深过程中的常见问题和预防措施1、零件开裂原因分析由于该工件的拉深深度大(预拉深时拉深深度为94mm~95mm)、头部截面又较小、壁薄等原因,使零件拉深成形困难。
该工件的开裂部位出现在凸模的圆角和凹模的圆角处。
经分析,认为引起工件拉深开裂的原因有:(1)在凸模圆角处(该处变薄最厉害)产生开裂的原因是拉应力超过了材料的强度极限而引起的;(2)凸缘面积不合理,导致材料变形阻力增大,容易形成开裂;(3)如前所述凹模的圆角半径与应力的分布有很大的关系,该零件由于其凹模圆角小,增大了材料变形时的阻力和传力区的最大拉应力,导致变形区应力过大,从而引起零件在凹模圆角处开裂;(4)只采取了常规的润滑措施,材料在变形时同凹模表面产生摩擦也增大了变形阻力,相应地也增大了最大拉应力,阻碍了材料在变形时的流动。
2、零件开裂的改进措施开裂形成原因的分析,采用以下改进措施,使得该零件在拉深时开裂的比率大幅下降。
(1)在凹模表面涂干膜润滑剂(主要成份为:硝化棉,油性醇酸树脂和增塑剂,极压剂等添加剂),以减小材料在变形过程中与模具表面的摩擦阻力,使材料更容易由变形区向传力区流动。
干膜润滑剂的干膜能将模具与坯料隔开,防止零件表面划伤和模具粘结,从而可以提高零件表面质量和成品率,同时干膜本身也具有一定的韧性,有利于材料的拉深成形;(2)优化凸缘直径,降低最大拉应力,减小变形阻力。
增大了第一次拉深的模具横向尺寸,并且加大了第一次拉深的凹模圆角;(3)经过综合分析后,决定在预拉深工序结束后增加一道切边工序,尽量切除多余材料,减小材料成形阻力,有效的防止材料在进一步变形过程中产生开裂;(4)合并了原工序中的最终两道工序(即成形拉深、翻边工序),将其整合成一道工序(成形和翻边),使该零件的加工步骤没有增加,从而也就有效的控制了加工成本。
通过上述一系列的改进措施,很好的解决了该零件在预拉深和最终拉深过程中出现的开裂现象。
不锈钢钢表面着色也就是PVD镀膜,是在一个真空容器内,在不锈钢表面形成钛/锆化合物的离子膜层,通过调整膜层的厚度,光线照射上去便会产生出钛金色,黄铜色,玫瑰金色,银白色,黑钛色,古铜色,紫铜色,宝石蓝色等不同的颜色。
不锈钢板成形分析及防止拉深缺陷的对策不锈钢的延展率小、弹性模量E较大,硬化指数较高,厚向异性指数r值很小(不锈钢为0.9~0.11,软钢为1.3~2.0)。
不锈钢材料由屈服到破裂的塑性变形阶段短,特别是它的塑性应变比的加权值R较大。
不锈钢板拉深开裂有时发生在拉深变形之后,有时是在当拉深件由凹模内退出时立即发生;有时是在拉深变形后受撞击或振动时发生;也有时在拉深变形后经过一段时间的存放或在使用过程中才发生。
本文针对不锈钢板拉深时产生缺陷的原因进行了分析,并提出解决措施。
不锈钢拉深过程中常见问题分析1 开裂形成的原因奥氏体不锈钢的冷作硬化指数高(不锈钢为0.34)。
奥氏体不锈钢为亚稳定型,在变形时会发生相变,诱发马氏体相。
马氏体相较脆,因此容易发生开裂。
在塑性变形时,随着变形量的增大,诱发的马氏体含量也将随着变形量的增大而增高,残余应力也越大(图1)。
图1 残余应力与马氏体含量的关系诱发的马氏体相含量越高,引起的残余应力也越大,在加工过程中也就越易开裂。
2 表面划痕形成的原因不锈钢拉深件表面出现划痕主要是由于工件和模具表面存在相对移动,在一定压力的作用下,致使坯料与模具局部表面直接产生摩擦,加之坯料的变形热使坯料及金属屑熔敷在模具表面上,使工件表面擦伤产生划痕。
不锈钢常见成形缺陷的预防措施1 选择合适的不锈钢材质在奥氏体不锈钢中常用材料是1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti,力学性能如表1所示。
表1 奥氏体不锈钢的力学性能在拉深过程中1Cr18Ni9Ti比0Cr18Ni9Ti稳定,抗开裂性好。
因此应尽可能选择1Cr18Ni9Ti材料。
2 合理选择模具材料不锈钢在深拉深过程中硬化显著,产生许多硬金属点,造成粘附,使工件和模具表面容易划伤、磨损,因此不能采用一般模具用工具钢。
实践证明:选择铜基合金模具能消除不锈钢件表面划痕、划伤,降低破损率。
另一种材料为高铝铜基合金模具材料(含铝13Wt%~16Wt%),这种材料与SUS304不锈钢互溶性小,拉深件和模具之间不粘着,拉深件表面不易产生划痕划伤,产品抛光成本低,在不锈钢拉深成形领域已经获得成功应用。
不锈钢薄板拉深时出现的问题及对策
不锈钢薄板经常被用于汽车、空调、家电和医药等行业中的装饰、密封和零件制造。
拉深是一种常用的不锈钢薄板加工工艺,但由于其工艺特性,不锈钢薄板拉深时也会出现一些问题。
第一,不锈钢薄板的表面缺陷。
不锈钢薄板的表面不规则,在拉深过程中易造成节点处出现缺陷,如拉裂、压痕和折痕等,严重影响材料的质量,也影响了不锈钢薄板拉深的效果。
第二,不锈钢薄板拉深过程中会产生异型。
由于拉深过程中温度和力度的变化会导致不锈钢薄板的形状变化,裂纹和褶皱等异型会出现,影响拉深效果。
第三,拉深产生的局部变形。
在不锈钢薄板拉深过程中容易产生局部变形,特别是当钢板厚度较大时,热变形会极易发生,严重影响它的强度和刚度。
针对以上三个问题,可以采取以下对策:
第一,改善表面状态。
在拉深之前,建议用布袋磨光不锈钢薄板表面,消除节点处的缺陷和氧化物,提高表面光洁度。
第二,调整拉深参数。
在拉深过程中,应根据不锈钢薄板的规格和性能,合理调整拉深温度和力度,避免产生折痕和失真。
第三,控制拉深时间。
在拉深过程中,应尽可能缩短拉深时间,以免受热变形的影响。
本文从不锈钢薄板拉深时出现的三个问题出发,提出了三种对策,以改善拉深工艺的效果,为高质量的不锈钢薄板加工提供参考。
该缺陷是由于流入凹模的材料在压缩应力作用下失稳引起的。
消除方法(1)制品形状。
凸模侧壁由于呈锥形或曲面形,所以在拉深时,材料存在无约束部分,即处于悬空状态。
由于切向压应力的作用,材料发生纵向弯曲折皱。
为了制造没有折皱的制品,材料在拉伸时,必须防止多余材料的流入。
如果拉伸过度,就会发生破裂,如果成形条件苛刻,破裂和折皱会一起发生,在这种情况下,或者分几道工序成形,或者稍微改变制品形状。
① 将制品深度降低。
提高压边力,采用拉伸的方法对防止薄壁容器筒体拉深皱纹是有效的。
逐渐提高压边力,虽然可减少薄壁容器拉深折皱,但如果超过极限,r p部会产生缩颈现象。
这时,如果制品深度与要求深度有一些差别的话,只须改变压延条件,就可控制在图纸要求的范围之内。
② 将侧壁制成垂直壁。
凸模稍有倾斜而不能消除薄壁容器拉深折皱时,可将制品高度的1/3~1/4改制成垂直壁。
垂直壁对防止折皱是有效的。
如果制品不允许有垂直壁,可用精整达到图纸要求。
③ 减少侧壁的倾斜度。
将凸模倾斜度设计成接近于垂直,薄壁容器拉深的折皱就不易产生。
④ 将角部R增大。
为了消除异形凸形曲面制品角部R处产生折皱,可将角部R增大,其成形条件就会好起来。
(2)冲压条件。
① 提高压边力。
为了抑制材料的流入,压边圈板面应认真进行研磨。
r d应尽可能小些,试验时,r d可从2t开始试起。
而拉伸应在增加压边力后进行,反复几次,直到不产生折皱。
② 压边力须均衡。
薄壁容器拉深折皱分布不均时,大都是由缓冲销的长度不一所致。
另外,还有接触状态不好,凹模平面的研磨不良、加工油的涂敷不均等,可根据上述情况逐一进行检查。
③检查加工油的种类及涂敷量。
为了提高拉伸力,一般是全面涂上一层薄薄的低粘度加工油,基本上在无润滑状态下进行拉深。
④ 检查毛坯形状。
试将毛坯尺寸增大进行试验,其结果将作为是否需要加强筋和确定加强筋布置的依据。
毛坯形状上带有凸凹也包括在检查之列。
(3)检查模具。
① 加强拉伸的结构。
a 检查拉深筋的形状和配置。
b 检查是否要用多段拉深。
c 将压边圈平面作成为反锥度压板。
② 增加压边圈刚性。
压边圈刚性不足时,即使增加压边力,也不能防止凸缘折皱和薄壁容器拉深折皱。
重新制作比补强较为有利。
③ 凸模的倾斜度小时,使模具处于全配合状态。
凸模的倾斜度小时,为了消除薄壁容器拉深折皱,大都使模具处于全配合状态。
然而,拉深时因发热引起制件侧壁膨胀,结果侧壁粘附于凹模内壁上,造成脱模困难。
在这种情况下,如果使用水溶性润滑剂积极冷却模具,便可消除上述缺陷。
(4)材料。
① 试增加板料厚度。
② 使用屈服点低的材料为好。
③ 改换成延伸率大的材料。
返回壁破裂这种缺陷一般出现在方筒角部附近的侧壁,通常,出现在凹模圆角半径(r cd)附近。
在模具设计阶段,一般难以预料。
破裂形状如图1所示,即倒W字形,在其上方出现与拉深方向呈45°的交叉网格。
交叉网格象用划线针划过一样,当寻找壁破裂产生原因时,如不注意,往往不会看漏。
它是一种原因比较清楚而又少见的疵病。
方筒拉深,直边部和角部变形不均匀。
随着拉深的进行,板厚只在角部增加。
从而,研磨了的压边圈,压边力集中于角部,同时,也促进了加工硬化。
为此,弯曲和变直中所需要的力就增大,拉深载荷集中于角部,这种拉深的行程载荷曲线如图2所示,载荷峰值出现两次。
图1 方筒壁破裂图2 方筒拉深时,凸模行程与拉深载荷的关系第一峰值与拉深破裂相对应,第二峰值与壁破裂相对应。
就平均载荷而言,第一峰值最高。
就角部来说,在加工后期由于拉深载荷明显地向角部集中,在第二峰值就往往出现壁破裂。
与碳素钢板(软钢板)相比较,18—8系列不锈钢由于加工硬化严重,容易发生壁破裂。
即使拉深象圆筒那样的均匀的产品,往往也会发生壁破裂。
原因及消除方法(1)制品形状。
① 拉深深度过深。
由于该缺陷是在深拉深时产生的,如将拉深深度降低即可解决。
但是必须按图纸尺寸要求进行拉深时,用其他方法解决的例子也很多。
② r d、r c过小。
由于该缺陷是在方筒角部半径(r c)过小时发生的,所以就应增大r c。
凹模圆角半径(r d)小而进行深拉深时,也有产生壁破裂的危险。
如果产生破裂,就要好好研磨(r d),将其加大。
(2)冲压条件。
① 压边力过大。
只要不起皱,就可降低压边力。
如果起皱是引起破裂的原因,则降低压边力必须慎重。
如果在整个凸缘上发生薄薄的折皱,又还在破裂地方发亮,那就可能是由于缓冲销高度没有加工好,模具精度差,压力机精度低,压边圈的平行度不好及发生撞击等局部原因。
必须采取相应措施。
是否存在上述因素,可以通过撞击痕迹来加以判断,如果撞击痕迹正常,形状就整齐,如果不整齐,则表明某处一定有问题。
② 润滑不良。
加工油的选择非常重要。
区别润滑油是否合适的方法,是当将制品从模具内取出来时,如果制品温度高到不能用手触摸的程度,就必须重新考虑润滑油的选择和润滑方法。
在拉深过程中,最重要的因素之一是不能将润滑油的油膜破裂。
凸模侧壁温度上升而使材料软化,是引起故障的原因。
因此,在进行深拉深时,要尽量减少拉深引起的磨擦,另外,还需要同时考虑积极的冷却方案。
③ 毛坯形状不当。
根据经验,在试拉深阶段产生壁破裂时,只要改变毛坯形状,就可消除缺陷,这种实例非常多。
拉深方筒时,首先使用方形毛坯进行拉深,r d部位如果产生破裂,就对毛坯四角进行切角。
在此阶段,如果发生倒W字形破裂和网格疵病,则表示四角的切角量过大。
切角的形状,如拉深时凸缘四角产生凹口,只要切角量适当减小一些,就可消除,同时还可制止破裂。
④ 定位不良。
切角量即使合适,但如毛坯定位不正确,就会象切角过大那样,仍要产生破裂。
另外,当批量生产时,使用三点定位装置时,定位全凭操作者的手感,这时往往会产生壁破裂。
⑤ 缓冲销接触不良。
只要将缓冲销的长度作适当调整,缺陷即可消除。
(3)模具问题。
① 模具表面粗糙和接触不良。
在研磨凹模面提高表面光洁度的同时,还要达到不形成集中载荷的配合状态。
② 模具的平行度、垂直度误差。
进行深拉深时,由于模具的高度增加,所以凸模或凹模的垂直度、平行度就差,当接近下死点时,由于配合和间隙方面的变化,就成为破裂的原因。
因此,模具制作完毕之后,必须检查其平行度和垂直度。
③ 拉深筋的位置和形状不好。
削弱方筒拉深时角部的拉深筋的作用。
(4)材料① 拉伸强度不够。
② 晶粒过大,容易产生壁部裂纹,故应减小材料之晶粒。
③ 变形极限不足,因此要换成r值大的材料。
④ 增加板材厚度,进行试拉深。
返回纵向破裂沿拉深方向的破裂,称之为“纵向破裂”,由于破裂的原因不同,所以消除方法也不同。
(1)由材料引起纵裂的实例。
使用不锈薄钢板(SUS304)在拉深极限附近进行深拉深时,r p,r d部都不破裂,而在侧壁产生纵向破裂,最典型的例子就象图1所示,破裂成象一个剥开了皮的香蕉。
图1 纵向破裂这种裂纹的特征是纵向开裂,是从模具内取出制品的最后时刻瞬时裂开。
其原因尚未定论,但可能是下述原因引起的。
①深容器拉深时,由于在圆周方向受强大的压缩应力的作用,因此,内部有拉伸残余应力存在,将拉深后的容器从凹模取出时,该残余应力就急骤起作用,并以容器四周的缺口为起点产生破裂。
②凸缘部位的压缩变形,使容器侧壁形成时,由于瞬时压曲,侧壁部产生折弯或弯曲,从而产生破裂和纵向裂纹。
消除方法根据经验,可改变r p,r d的大小;对模具进行充分研磨;增减缓冲销压力;改变润滑油等。
当经过各种实验,都无法控制时,更换材料,将板厚增加0.1mm,这时破裂就完全消除了。
(2)胀形过多而产生破裂。
进行方筒深拉深时,会产生回弹凹陷,其措施是,用稍微加大尺寸的凸模再进行胀形,即可消除回弹凹陷。
但是如果胀形过多,由于角部产生加工硬化,产生纵向裂纹。
目前,为了防止纵向裂纹的危险,采用精整的办法。
即:将制品做成与凸模完全相同的形状,精整时在凸缘上安装拉深筋,完全防止材料流入,这不是一种一般的再拉深的办法。
(3)由于混入异物而引起断裂。
若没有察觉凹模上粘有异物而进行拉深时,异物就以此为起点,可能沿拉伸方向撕裂制品。
这种原因产生的裂纹,开初小,逐渐增大撕裂范围。
返回自然时效破裂加工硬化性能强的SUS301等材料,当经过剧烈的成形加工后,一直放置不用,由于残余应力的作用,往往会发生纵向裂纹。
但含镍量多的奥氏体不锈钢板,即SUS304以上的材料,即使进行剧裂的冲压加工,也不会产生自然时效裂纹。
另外,使用黄铜等铜合金板,经剧烈成形加工后一直放置,也往往会产生纵向裂纹。
其原因与残余应力及周围某些气氛有关。
图1是其示意图。
图1 自然时效裂纹消除方法最主要是尽量减少残余应力。
成形后立即进行退火处理能防止裂纹产生。
为了尽量减少残余应力,操作时必须注意以下几点:①使凹模圆角半径(r d)尽量小。
②用多次拉深增加拉深深度时,尽可能要余留下凸缘部分。
③设计拉深工艺时,要避免不合理的工艺。
④压边圈应经常研磨,以增加压边力,防止折皱发生。
返回侧壁端面裂纹如图1所示,从制品端面开裂的现象称为侧壁端面裂纹,与延伸凸缘侧裂纹为同一现象。
图1 侧壁端面裂纹消除方法(1)制品形状。
① 避免开式拉深。
拉深时应有一定的形状精度。
开式拉深时,由于制品的形状,端部会产生裂纹,因此,要象图2那样,必须同时使端部也有一点拉深侧壁。
但是,r p尺寸应做大10~15mm,否则制品就有变形的可能。
② 凹模圆角半径(r d)过小由于必须拉伸成形,因此r d小些较为有利,但超过其极限,就会发生破裂,因而应通过试验选择适当的r d。
如果选择的r d比图纸尺寸大,就需增加一道精整工序。
图2 拉深件端面制止裂纹产生(2)冲压条件。
①压边力过大。
将压边力稍作减少后进行拉伸,然后检查制品形状变化情况和有无破裂。
②毛坯形状不适宜。
为了避免开式拉伸,当进行带有辅助侧壁的拉深时,应将毛坯形状控制在最小尺寸范围之内。
另外,开式拉伸时,如端面毛刺过大,容易破裂,所以应防止毛刺的出现。
③凹模面润滑不良。
制品如产生刮伤,则是由于润滑不好所致,所以应检查润滑质量和用量。
(3)模具问题。
① 拉深筋的位置和形状不好。
开式拉深时,如果拉深筋末端与制品末端一致,则造成材料的流动阻力不均匀,材料流入模腔的量不一致,而容易破裂,所以要改变拉深筋的位置,使其能慢慢把拉深筋引起的凸峰压平,从而减弱拉深筋末端的拉伸力。
② 凹模面加工不良。
在试模阶段,由于凹模面的光洁度不好,引伸力不均匀而产生缺陷。
如果发现毛坯面有擦伤,就用砂轮磨光划伤部位,以消除撞击印痕。
(4)材料。
① 由于凸缘延展性不足而引起缺陷,就需要换成r值大的材料。
② 稍微增加板材厚度。
返回直边壁破裂拉深方筒时,直边壁中央附近,大范围产生拉深破裂。
见图1。
图1 直边壁破裂(1)制品形状。
①拉深深度过大。
如果用降低拉深深度来防止破裂的话,首先要检查其他方面原因,当消除了其他方面的因素仍不能制止破裂时,最后采用降低拉深深度,增加一道精整拉深工序的方法。