微电机外壳用镀锌钢板冲压成型性能试验研究

"#!'& +'!
"#!!" +')
!!考虑到材料的各向异性以轧制方向为"X 时的数据为准可得 V/PM 镀锌 钢 板 的 硬 化 指 数B 为"#!"U强度系数) 为)*"N,A常用的 冲压材料还包括不锈钢铜合金和铝合金等一 般不锈钢的硬化指数 铜 B."#) 合金的硬化 指数 包 Ba"#!'"#+& 含镀锌钢板在内的普 通钢板的硬化指数 相 Ba"#!""#!& 较而 言镀锌钢板的硬化能力适中且更具经济性 V/PM镀锌钢板的硬化指数在与不同轧制方向 上存在一定的差 异说 明 V/PM 镀 锌 钢 板 具 有 各向异性
方向各向异性用于表征材料在厚度方向的变
形能力M( 越大表明材料厚度方向越不易发生 变形拉深过程中越不易出现破裂和起皱的现
象成型质量越好其计算公式如&所示
M(
M" +
%!M)+ )
%M*"
&
式中用MMM")*于+"为为为表")*征X+"方X X材方方向料向向厚在厚厚向平向向异面异异性内性性系的系系数变数数形 平均程度的 指标被称为板平面方向各向异性 MM 越大 说明板平面上方向性差异越大越易出现凸耳 现象拉 伸 成 型 质 量 越 差其 计 算 公 式 如 ) 所示
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
模 具 技 术!"!!#$%#&
$%!
镀锌钢板提供了依据%龚红英等 通(!) 过正交分 !! 析法#对热镀锌钢板拉深成型性能的主要工艺
参数进行了研究和优化#从工艺方面提高了材
料的成型性能#但两者都主要是应用在汽车零
部件上#而专门针对微电机外壳用镀锌钢板材
性越高#极限变形程度越大#越有利于成型&
一般金属在常温下的应力应变曲线都符合
关系式 I%<<%;%6
$
-+)+B#
!'"
图L!!BLI!镀锌钢板断裂试样
M]+&M镀锌钢板的屈服强度为'!!N,A# 抗拉强度为!&'N,A#延伸率为+Rg#屈强比为
式中$- 为应力#N,A% +为应变% ) 为强度系数#N,A% B 为硬化指数&
M]+&M 镀锌 钢 板 的 各 向 异 性 系 数 如 表 + 所示&
表L!!BLI!镀锌钢板各向异性系数
角度.!X"
厚向异性 系数M
板厚方向 板平面方向 各向异性M( 各向异性M
"
!#")
)+
'#1+
*"
'#++
'#U!
"#"U
!数!为M']#U+!&M#而镀V锌/P钢M板镀的锌板钢厚板方为向'各#R)向#异说性明在系 拉伸过程中V/PM镀锌钢板在厚度方向上更不 易发生变形#而 M]+&M镀锌钢板更易出现减 薄或增厚的现象%M]+&M镀锌钢板的板平面方 向各向异性系数为"#"U#而V/PM镀锌钢板为 说明 "#!&# 在拉伸过程中 M]+&M镀锌钢板的 平面方向变形更加均匀一致#不易发生凸耳现 象&在实际 生 产 过 程 中#V/PM 镀 锌 钢 板 被 应 用于级进拉伸#M]+&M镀锌钢板被应用于变薄 拉伸#符合以上对两种镀锌钢板的成型性能 分析&
HJI!各向异性分析
厚向异性系数M是用于表征板料冲压性能 的重要参数也叫塑性应变比轴线与轧制方向 呈不同角度的试验其厚向异性系数也不同其 计算公式如!所示
$'!
M+++'N
O +<6O"
' <6'"
!
式中++O'N为为为试厚宽样度度拉方方伸向向后应应的变变宽度;; 'O"为为试试样样拉初伸始后宽的度厚;度;;; 各'"方为向试厚样向初异始性厚系度数;的;平均值M( 又称板厚
I!结!论
本文针对"#1;; 的 V/PM 镀锌钢板和
M5:A64N%E<4.:296%<%7D$%#&!"!!
!#&;; 的 M]+&M 镀 锌 钢 板#开 展 单 向 拉 伸 试 验#研究了两种镀锌钢板的基础力学性能'硬化 特性和各向异性等#得到以下结论&
!'"V/PM和 M]+&M两种镀锌钢板的屈强 比均小于'#V/PM 的屈强比为"#+R#M]+&M 的屈强比为 且 "#+&# 延伸率均大于 说明 +"g# 两种镀锌钢板都具有良好的塑性#在拉伸过程 中易发生变形#不易发生断裂#适用于微电机外 壳的多道次冲压成型&
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
镀锌 M]+&M 钢板的硬化指数和强度系数 如表&所示
表I!!BLI!镀锌钢板的硬化指数和强度系数
角度
"X
)+X
*"X
硬化指数B "#!*& 强度系数) )'R
"#!UU )+1
"#!*" )))
镀锌 !!M]+&M 钢板的硬化指数B 为"#!*& 强度系数 ) 为)'RN,AV/PM镀锌钢板的硬 化指数B 为"#!"UM]+&M更易发生硬化更有 利于成 型M]+&M 镀 锌 钢 板 的 硬 化 指 数 在 与 板料轧制方向成"X和*"X两个不同方向上大小 相近与)+X方向有明显差异说明 M]+&M镀锌 钢板具有各向异性
M+M"
(!M)+ )
%M*"
)
V/PM镀锌钢板的各向异性系数如表 ) 所示
表K!=7]!镀锌钢板各向异性系数
角度
厚向异性 板厚方向 板平面方向 系数M 各向异性M( 各向异性M
"X
'#RR
)+X
'#1'
*"X
!#!U
'#R)
"#!&
!!V/PM镀锌钢板在各方向上的厚向异性系 数差异表示其具有一定的各向异性V/PM 镀 锌钢板的板厚方向各向异性系数为'#R)不锈 钢的板厚方向各向异性系数为 铜 '#'1'#!) 合金的板厚方向各向异性系数为'#"+铝合金 的板厚 方 向 各 向 异 性 系 数 为 "#1""#R" 之
M5:A64N%E<4.:296%<%7D$%#&!"!!
"#+&#屈强比较低#延伸率较大#说明 M]+&M镀 锌钢板塑性较好#易发生塑性变形#不易发生断 裂#适用于制造变形性能要求较高的深冲产品&
选取各组试样中与平均值最接近的试验数 据绘制如图1所示的工程应力应变曲线&由 图 可知 1 #M]+&M镀锌钢板在达到屈服强度后 曲线变化趋势逐渐平缓#应力随应变增加的变 化越来越缓慢#没有明显的屈服现象#是较为理 想的弹塑性材料&
HJG!力学性能分析
通过单向拉伸试验后#V/PM断裂的试样如 图&所示#由图&中的断口放大图可知#断口方
向与最大正应力方向夹角为)+X#呈现切断型断
裂#是典型的韧性断裂&
图G!拉伸试样1尺寸与)剖面图
该单向拉伸试验依照 0[..!!R#'/!"'" 试验标准(&)进行#采用的拉伸机为岛津 -0 ] 万能 材 料 试 验 机&试 验 时 的 拉 伸 速 度 为 电 !;;-;56b的时间间隔为"#"'=#应变数据采集的时 间间隔为'=&
制的狗骨拉伸试样!见图'"#为了研究材料的各 向异性#分别沿轴线与轧制方向成"X#)+X和*"X
H!试验结果与分析
的方向#利用线切割各获取&个试样&在试验
前先对试样一侧表面均匀喷涂黑白漆#形成在 拉伸过程中用于识别位置变化的散斑&单向拉 伸试验装置图如图!所示&
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
模 具 技 术!"!!#$%#&
硬化指数B和强化系数) 可以通过拟合得 到V/PM镀锌钢板的硬化指数和强度系数如表 !所示
表H!=7]!镀锌钢板的硬化指数和强度系数
角度
"X
)+X
*"X
硬化指数B "#!"U 强度系数) )*"
HJH!硬化特性分析
在单向拉伸试验中#随着应变的增大#材料
会经过抵抗变形能力增强的强化阶段#这个现
象称为应变硬化&在实际加工中#随着变形加
剧#材料也会出现强度和硬度提高#塑性下降的
现象#即加工硬化&所以硬化指数B 是评判材
料成型性能的重要指标之一#对冲压成型质量
有着重要的影响&B 值越大#材料的变形均匀
0[..!!R#' !"'"(V)# $
中国标准出版社#!"'"#
())I/P_/SVV#`%3;A?5<58D%>A<E;56E;A<<%D=9::8=
(Z)#Z%E36A<%>/6756::3567NA8:35A<=A64.:296%<%7D#
'*U+#*U!'"$11#
(+)李玉萍#各向异性指数和厚向异性指数对金属板料 拉延成型的影响(Z)#绵阳经济技术高等专科学校学 报#!"""!)"$!R !*#
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
$(
间 相 ())# 较而言#V/PM镀锌钢板的板厚方向各 向异性系数更大#表明其在厚度方向上更不易 发生变形#不易发生减薄和破裂&V/PM镀锌钢 板的板平面方向各向异性系数为"#!&#不锈钢 的板平面方向各向异性系数为 铜 "#U)'#&)# 合金的板平面方向各向异性系数为b"#')(+)# 相较而言#V/PM镀锌钢板的板平面方向各向异 性系数较小#表明其在冲压过程中各个方向上 的变形均匀#不易出现凸耳现象&
!!"V/PM 和 M]+&M 两种镀锌钢板的硬化 指数分别为"#!"U和"#!*&#板厚方向各向异性 系数为分别为'#R)和'#U!#板平面方向各向异 性系数分别为"#!&和"#"U#两种镀锌钢板与其 他常用冲压材料相比#硬化能力适中#厚度方向 抗变形能力强#平面方向变形均匀#更适用于深 拉伸&
!&"在实际生产中#V/PM镀锌钢板常用于 级进拉深#M]+&M 镀 锌 钢 板 常 用 于 变 薄 拉 伸# 与试验和分析结果一致&
参考文献
(')李飞鹏#刘胜#几种镀锌钢板的性能对比试验(Z)#汽 车科技#!""!!)"$!! !&#
龚 (!) 红英#李少平#张质良#工艺参数对镀锌钢板成型 性能影响的试验研究 金 (Z)# 属成型工艺#!""&#!'
!)"$)! ))#
(&)中国国家标准化管理委员会#金属材料拉伸试验第'
部分 室温试验方法 北京 $
图W!!BLI!工程应力应变曲线
图K!=7]!工程应力应变曲线
M]+&M断裂的试样如图+所示#由图+中 的断裂处放大图可知$断口 与 V/PM 镀 锌 钢 板 不同#断口处有明显的塑性形变#呈现正断型断 裂#属于韧性断裂&
V/PM镀锌钢板的屈强比为"#+R#M]+&M 镀锌钢板的屈强比为"#+&#说明 M]+&M 的流动 性更强#更易变形&
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
$&
表G!=7]!镀锌钢板力学性能参数 角度.!X" 屈服强度.N,A 抗拉强度.N,A 延伸率.g
"
'1*#U+
!*"#++
+&
)+
'11#+!
!**#))
+"
*"
'U)#'1
!*&#*&
+!
!!选取各组试样中与平均值最接近的试验数 据绘制如图)所示的工程应力应变曲线&由图) 可知#V/PM镀锌钢板在达到屈服强度后曲线变 化趋势平缓#应力随应变增加的变化缓慢#没有 明显的屈服现象#是较为理想的弹塑性材料&
料性能研究的文献并不多&
本文将对V/PM和 M]+&M 两种常见用于 微电机外壳的镀锌钢板进行单向拉伸试验#深
入研究和了解镀锌钢板材料的拉伸成型性能#
提高微电机外壳多道次拉伸成型质量&
图H!单向拉伸试验装置
G!试验方案
数据和 MFP单目相机传输的应变数据#应力数
试验板料为"#1;; 厚的V/PM镀锌钢板 和!#&;; 厚的 M]+&M镀锌钢板#按照标准绘
图I!=7]!镀锌钢板断裂试样
处理实验数据获得如表'所示的V/PM镀 锌钢板力学性能参数&由表'可知$V/PM镀锌 钢板 的 屈 服 强 度 为 'U" 抗 N,A# 拉 强 度 为 !*+N,A#延伸率为+!g#屈强比为"#+R&屈强 比小#延伸率较大#说明V/PM镀锌钢板塑性较 好#易发生塑性变形#不易发生断裂#适用于拉 伸成型&