影响冷轧钢板冲压性能的因素浅析_王西光

1998年8月 农机化研究 第3期影响冷轧钢板冲压性能的因素浅析

王西光　张稀胜　刘江龙

(佳木斯联合收割机厂)

摘　要　探讨了影响冷轧钢板冲压性能的因素及其性能评定方法,为冲压件的正常生产提供了理论依据。

关键词　冷轧钢板　冲压性能　因素　性能评定

采用冲压工艺生产零件,材料利用率高,能冲制形状复杂、互换性能好的零件,是机械制造中重要的成形工艺之一。在我厂的联合收割机生产中,冷轧钢板冲压件的用钢量约占用钢总量的30%;因此确保冷轧板冲压性能,对保证冲压成形状复杂且不开裂的零件以及零件的尺寸精度及表面质量,就显得尤为重要。

1　冷轧板的特点

冷轧钢板的厚度一般在3.0mm以下。大量应用的是连轧钢板,它能生产出形状复杂,表面质量高的零件。我国的相关标准中(GB699-88、GB13237-91GB5213-85)规定了钢板的化学成分和力学性能。

从防止混种的扫除性以及提高发芽率的角度考虑,应注意干燥温度,明确干燥机所具备的条件。

2.1　稻种的暂时贮留

为保证稻种安全,在容易影响发芽率的高水分状态,须避免湿稻谷贮留。如暂时贮留,稻谷水分须在18%以下。

2.2　稻种的干燥温度

稻谷在高温下会失去发芽率,水分越高,受温度影响越大。

一般粮食用的循环型干燥机的干燥温度设定,考虑不损害米质与食味,干燥效率不影响翌日的收获作业。高发芽率要求稻种保持生物活力,尤其在收获期降雨多时,稻谷水分高,稻穗容易发芽,要求设定安全干燥温度。据研究,干燥温度在40℃以下时,不发生发芽损害。

2.3　种稻用循环型干燥机的具备条件

主要条件是:干燥机的热风风道能够确保指定的送风温度,热风道内的风温要基本稳定,温度要在40℃以下;具有完备的清除机构,防止混种;干燥速率要确保在每小时0.6%以下;干燥中稻谷循环均匀。

收稿日期:1998-01-15

2　影响冷轧钢板冲压性能的因素

2.1　钢的化学成分

钢中所含主要元素是C 、Si 、M n 、P 、S ,它们在钢中含量不同,对钢的冲压性能有显著影响。

C 提高钢板强度,但增加Fe3C 的数量,降低钢的塑性和冲压性能,所以冷轧钢板中碳的含量一般≤0.20%,最好≤0.08%;Si 强化铁素体元素,明显提高钢的屈服强度,但降低钢的塑性,其含量一般应≤0.03%;M n 在钢中易形成M nS 夹杂。影响冲压性能,但M n 有抑制钢板边部龟裂作用;P 在钢中有偏析倾向,易形成带状组织,在增加钢板强度同时亦增加钢板的冷脆性;S 易形成硫化物,会降低钢板冲压性能。Al 作为最终脱氧剂,形成AlN ,降低钢板“应变时效”,有获得“饼形”晶粒以改善冲压性能的作用。

2.2　铁素体晶粒大小和形状

冲压性能优良的钢板理想晶粒度为6级。晶粒粗大(晶粒度3级～4级)时,零件产生“桔皮”状表面,甚至引起裂纹,严重影响零件表面质量或密封质量。晶粒过细(晶粒度小于8级)导致钢板强度高,塑性降低,冲压性能恶化,零件回弹大。当晶粒大小不均时,对冲压性能的影响尤为显著。铁素体晶粒形状有等轴晶粒(长轴/短轴=1.0)和饼形晶粒(长轴/短轴≥2.0)之分;饼形晶粒在厚度方向上,其晶粒数目多于等轴晶粒,钢板厚度方向变形阻力大。即饼形晶粒钢板抗变薄能力强,而沿板面方向容易变形。

碳化铁的硬度高,冲压时几乎不产生外形,成为钢板变形的一种障碍,特别是在晶界板析出或成链状分布时,破坏了金属基体变形连续性,降低了钢板的冲压性能(氧化物、硅酸盐等复合夹杂物的作用原理基本相似)。

2.3　钢板的力学性能

2.3.1　强度、塑性和硬度

抗拉强度对钢板冲压性能有一定影响,在机械性能标准中规定了抗拉强度范围。屈服强度是影响钢板冲压性能的重要指标。屈服强度越低,变形时起始抗力越小,冲压性能越好。伸长率是钢板的塑性指标,对于各类联合成形工艺生产的汽车零件更为重要,其数值图1　塑性应变比和冲废率的关系

越高,冲压性能越好。硬度值和钢板冲压性能有密切关

系,硬度值越高,零件越不易冲压变形。因此,人们常

根据深冲冷轧钢板的机械性能,间接判断钢板冲压效

果。

2.3.2　塑性应变化

C 值是钢板宽度和厚度的方向应变的比值。C =1时

钢板呈各向同性;C >1时,钢板抗厚度变薄的能力强,

即C 愈高,钢板愈难变薄,从而提高了钢板的冲压性能。

零件的冲废率同塑性应变比C 的关系如图1所示。

2.4　钢板表面质量

冷轧钢板在未成形前质量很好,但成形后零件的某些部位形成“水波纹”状表面缺陷(称滑移线),它破坏了零件的外观,消除滑移线的最有效方法是采用铝脱氧的无时效钢。

2.5　钢板的厚度尺寸公差

钢板厚度超出允许公差,将直接影响冲压性能。钢板过薄,零件表面会出现皱纹,影响外观及密封质量;钢板过厚,导致凹、凸模的间隙过小,引起零件冲压开裂。3　冷轧钢冲压性能的评定

3.1　钢板的硬化指数

应变硬化指数n 值可作为近似度量材料拉伸的变形能力,R =k E n

。R 为真应力,E 为真应变,k 为强度系数。n 的物理意义:钢板在冲压开始和冲压结束的整个过程中,变形大的部件首先硬化,变形小的部位给予补充,使零件整体变形趋于均匀化,从而提高了钢板的冲压性能。它描述了材料的应变硬化率,是材料拉伸的一种直接度量。

3.2　钢板的成形极限曲线

在薄板成形过程中,将缩颈的开始视为钢板的成形极限。把不同应变状态下的极限值绘成曲线,即成形极限曲线,用FLC 表示。它显示着钢板局部成形能力(见图2所示),图2　钢板成形极限曲线

可预见和分析钢板冲压件的成败。

另外冷轧钢板的冲压性能还可以用锥杯试验的

锥杯值和锥杯比、圆顶高度试验、冷轧钢板组织结构

等多项指标来衡量。4　结论

钢板冲压性能与材料特性、力学变形及冲压工艺

诸因素有关,不可能用一两项指标来衡量,是多项指

标综合反映的结果。它的成形性能一般用强度、伸长

率和顶压值来衡量。尽管这些指标检测简便,但与实

际冲压性的对应关系不好,冲压件易变形开裂。所以

我们在实际生产中,如遇到某冲压件开裂,不应只着

眼于某一方面(如金相分析),而应根据实际情况找出

更切合实际的解决办法,从而更好的指导生产。

参考文献1　机械工程手册编委会.编机械工程手册.北京:机械工业出版社,1993

2　束德林著.金属力学性能.北京:机械工业出版社,1988