不锈钢冲压性能与工艺简介

冷轧过程对R值的影响
9．材料的各向异性
材料沿轧制方向取向不同R值也不同，这就是材料的各 向异性。一般来说垂直轧制方向（900）的R值最大， 450方向的R值最小，各方向的R值越相近对拉深性能越 有利。各向异性可以用下面的公式表示： Δ R=（R0+R90-2R45）/2
材料的各向异性
材料的各向异性影响材料的冲压性能，直接导致拉深 件产生凸耳现象。一般是产生四个凸耳，有时是两个 或六个，甚至是八个凸耳。
8．塑性应变R比（ ）
由于结晶和轧制原因，材料的塑性因方向不同而有差异，塑性应变比是单向拉
伸试样的宽度应变和厚度应变的比值，公式：
b
R
b

ln b0
t
t ln
t0
R —塑性应变比
b —单向拉伸试样的宽度应变
t —单向拉伸试样的厚度应变 b —拉伸后试样的宽度（mm） b0 —试样的原始宽度(mm) t —拉伸后试样的厚度(mm) t0 —试样的原始厚度(mm)
7．应变硬化指数（n）
应变硬化指数即通常说的n值，表示材料具有冷作过程 硬化现象，与材料的冲压成形性能十分密切。应变硬 化指数大，不仅能提高板料的局部应变能力，而且能 使应变分布趋于均匀化，提高板料成形时的总体成形 极限。
各钢种的加工硬化趋势
各钢种的加工硬化趋势
加工硬化现象的影响
从上面的几个钢种的加工硬化曲线也可以看出，由 于加工硬化现象的存在，金属在塑性变形中，会使 金属的强度指标，如屈服点、硬度等提高，塑性指 标如延伸率降低的现象，即材料的冷作硬化现象。 材料的冷作硬化现象会使材料的塑性指标急剧下降， 阻碍着材料的进一步变形，引起制品破裂。因此在 冲压加工过程中，必须采取有效措施如采取中间退 火工序以消除由于冷作硬化现象给冲压工艺带来的 不利影响。
不锈钢冲压性能与工艺简介
前言
冷冲压是一种先进的金属加工方法，冷冲压和切削加工比较， 具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳 定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别 适合大批量生产。
本手册的主要内容是介绍影响不锈钢冲压性能的基本因素和基 本的冲压工艺类型，可以作为了解不锈钢冲压性能和工艺的快 速入门知识，也可作为工程技术人员对冲压失效制品进行分析 时的参考资料。
③弯曲破裂
由于弯曲变形 区的外层材料 中拉应力过大 超过材料的强 度引起的破裂。
冲压成形性能分类
目前主要用抗破裂性作为评定材料冲压成形性能的指 标，根据冲压成形方式不同对冲压成形性能进行划分。 拉深成形性能 — 拉深时抵抗α 破裂的能力
胀形成形性能 — 胀形时抵抗α 破裂的能力 扩孔成形性能 — 伸长类翻边时板料抵抗β 破裂的能
板料在压应力作用下出现皱纹。
基本概念
板料发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫做成形 极限。成形极限分为总体成形极限和局部成形极限；
总体成形极限反映材料失稳前某些特定的总体尺寸可 以达到的最大变形程度，如极限拉深系数、极限胀形 高度和极限翻边系数等均属于总体成形极限；
局部成形极限反映材料失稳前局部尺寸可以达到的最 大变化程度，如成形时的局部极限应变即属于局部成 形极限。
冷轧过程对各向异性值的影响
10．奥氏体平衡系数
1） 定义 A(BAL)=30（C+N）+0.5Mn+Ni-1.3Cr+11.8
表示奥氏体的稳定程度，A值越小，奥氏体越不稳定， 钢的组织容易受到冷热加工的影响而发生组织转变， 影响到钢的机械性能。
奥氏体平衡系数
2）解释和应用
Ni、Mn、C、N，这些元素有助于形成和稳定奥氏体，增大 奥氏体平衡系数，从而使奥氏体组织越稳定。Cr元素有助 于形成和稳定铁素体组织，可以降低奥氏体平衡系数。

F0—拉伸试样的原始截面积
材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断， 有利于塑性变形。
3．屈强比（σ0.2/σb）
屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，板料由 屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危 险性小，有利于冲压成形。一般来讲，较小的屈强比对板 料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。
6．夹杂物
夹杂物指的是非金属夹杂物，它们有氧化物、硫化物、氮 化物和碳化物，都是在炼钢过程中不可避免生成的产物。 夹杂物的大小和形态各异，与钢以不同的相粒子形式存在。 夹杂物中特别成问题的是氧化物系夹杂，其原因是由于氧 化物系非延展性夹杂物，在用户进行加工时，对延展性、 韧性、加工性、切削性、焊接性、抗疲劳性、抗蚀性和抗 点蚀性等方面有恶劣影响，是造成伤痕和裂纹、断线的原 因。钢板中常存在硫化物夹杂物，特别是在轧制中被拉长 的硫化物、硅和锰的氧化物对成形性能危害极大（颗粒状 的硫化物危害小）。另外在晶界上有碳化物析出时也会使 n值、延伸率和杯突试验值（埃里克森值）明显下降，不 利于冲压成形。
金属破裂的方式
①α 破裂 ②β 破裂 ③弯曲破裂
①α 破裂
由于板料所受拉应 力超过材料强度引 起的破裂。拉深件 的底部和侧壁传力 区的破裂与胀形件 破裂均属于α 破裂， 拉深破裂一般产生 在零件侧壁传力区， 胀形破裂总是出现 在变形区。
②β 破裂
由于板料的伸长变 形超过材料的局部 延伸率引起的破裂。 伸长类翻边产生的 破裂属于β 破裂， 破裂一般产生在孔 缘处。
塑性应变比
材料沿轧制方向取向不同R值也不同，所以材料的塑性 应变比常用加权平均值来表示，的计算公式为： R =（R0+R90+2R45）/4
R 值对拉深成形性能影响很大，材料的极限拉深比主 要取决于 值， 值大，板料平面方向比板厚方向容 易变R形，拉R深毛坯的径向收缩时不容易起皱，并且拉 深力也小，传力区不容易拉破，故有利于板料的拉深 成形性能。在以拉深为主的成形工艺中，若大，则成 形性能好。
钢种
SUS304 SUS304（Cu）
SUS316 SUS316L SUS430 SUS409L
屈服强度(N/mm2) 300 295 312 245 350 241
抗拉强度(N/mm2) 670 640 625 525 510 410
屈强比 0.45 0.46 0.50 0.47 0.69 0.59
力 弯曲成形性能 — 板料弯曲成形时抵抗弯曲破裂的能
力
三、冲压用材料应具备的基本性能条件
一般来说，材料的力学性能指数主要包括强度指数和塑性指数两类。 材料的强度指数是指材料的屈服点（σ s）、抗拉强度（σ b）、屈强 比（σ s/σ b）以及弹性模量（E）与屈服点（σ s）的比值（E/σ s）。 材料的塑性指数是指材料的延伸率（δ ）和总的断面收缩率（ψ ）。 屈强比值越小，表示材料许可加工的区间越大，成形过程中断裂的危 险越小；若E/σ s值越大，表示材料成形过程中弹性回复性越小，抵 抗失稳能力越强；材料的δ 和ψ 数值越大，则材料在破坏前的可塑性 越大，因而其冲压性能也越好。因此冷冲压用材料应具备的条件是：
形工艺。
拉深成形工艺
拉深是利用专用 模具将冲裁或剪 裁后所得到的平 板坯料制成开口 的空心件的一种 冲压工艺方法。 其特点是板料在 凸模的带动下， 可以向凹模内流 动，即依靠材料 的流动性和延伸 率成形
胀形成形工艺
胀形是利用模 具强迫板料厚 度减薄和表面 积增大，以获 取零件几何形 状的冲压加工 方法。特点是 板料被压边圈 压死，不能向 凹模内流动， 完全依靠材料 本身的延伸率 成形
4．延伸率（力学符号,英文缩写EL）
L L0 100 %
L
式中
— 材料的延伸率（%）
L — 试样被拉断时的长度（mm）
L0 — 拉伸前试样的长度（mm）
材料的延伸率大，板料允许的塑性变形程度大，抗破 裂性较好，对拉深、翻边、胀形都有利。一般来说， 材料的翻边系数和胀形性能（埃里克森值）都与延伸 率成正比关系。
③材料的厚度公差应符合国家的标准。因为一定的模具间隙适应 一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不仅会影响制品质量， 还可导致产生废品和损伤模具。
四、材料的基本冲压成形性能
1. 屈服强度（σ0.2） 2. 抗拉强度（σb） 3. 屈强比（σ0.2/σb） 4. 延伸率 5. 表面粗糙度 6. 夹杂物和偏析 7. 应变硬化指数（n） 8. 塑性应变比（R） 9. 材料的各向异性 10.奥氏体平衡系数A(BAL) 11.马氏体转变点Md(30/50) 12.晶粒度（N） 13.应变速率敏感系数（m）
1．屈服强度（力学符号σ0.2，英文缩写YS）

σ 0.2=P0.2/F0

P0.2—拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷

F0 —拉伸试样的原始截面积
材料的屈服强度小表示材料容易屈服，成形后回弹小， 贴模性和定形性好。
2．抗拉强度（力学符号σb，英文缩写TS）

σ b=Pb/F0

Pb—拉伸试样断裂前承受的最大载荷
材料的各向异性
各向异性的实验测量方法
测定拉深件的杯凸的耳和谷的高度，通过以下公式计算： De H / d0 100 %
H （h1 h2 h3 h4） (h1'h2'h3'h4') 4
De —深冲各向异性(%) H —耳和谷的差的平均值(mm) d0 —试样直径（mm）
机械性能对比
表 1. 机械性能值
性能 屈服强度σ0.2 抗拉强度σb
ຫໍສະໝຸດ Baidu
延伸率
硬度
钢种
N/mm2
N/mm2
%
HV
SUS430
350
510
30
168
SUS304
300
670
58
170
SUS316L
245
525
53
154
普碳钢
230
360
40
100
二．冲压成形性能划分
基本的冲压成形加工工艺有拉深工艺、胀形工艺、翻 边工艺（包括扩孔）和弯曲工艺，对应的材料的性能 为胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯 曲成形性能。要了解冲压成形性能首先要了解冲压成
5．表面粗糙度
板料冲压成形时，如果板料表面粗糙度过大，如表面 不够光滑平整，有划痕、杂质、气孔、缩孔等，则变 形时的摩擦力较大，容易形成应力集中，对成形性能 不利；但材料表面过于光滑时，模具和板料之间的润 滑剂很容易被成形时的压力挤走。因此，用于冲压成 形的板料表面要有适当的粗糙度，这样就可以使润滑 剂贮存在表面的波谷中，并且也可以将变形时出现的 一些碎屑和杂物收存起来，从而减少对成形件表面的 刮伤。
凸耳的大小和产生位置与Δ R有关，所以Δ R也叫凸耳 参数。凸耳产生的部位与R值的大小分布方向相一致， 在低R值的角度方向，板料变厚，筒壁高度较低；在具 有高R值的方向，板料厚度变化不大，故筒壁高度较高。 当Δ R＞0时，耳子在00和900处出现；Δ R＜0时，耳子 在±450处出现。Δ R值越大，凸耳高度越大。凸耳需 用修边去除掉，增加工序，浪费材料，因此是不希望 发生的。Δ R值过大，高的值对深冲性能的有利影响明 显降低。
冲压用材料应具备的基本性能条件
①材料应具有良好的塑性，即要有较高的延伸率和断面收缩率， 较低的屈服点和较高的抗拉强度。这样在变形工序中，其允许的 变形程度大，允许的变形力小，可以减少工序以及中间退火的次 数，或者根本不需要中间退火。有利于冲压工艺的稳定性和变形 的均匀性。
②材料应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态。表面状态好的材 料加工时不容易破裂，不容易擦伤模具，制品表面状态好。
不锈钢冲压性能与工艺简介
第一部分 冲压成形性能 第二部分 冲压成形工艺
第一部分 冲压成形性能
一．基本概念 二．冲压成形性能划分 三、冲压用材料应具备的基本性能条件 四、材料的基本冲压成形性能 五、外界条件对冲压性能的影响
一．基本概念
板料对冲压成形工艺的适应能力叫做板料的冲压成 形性能。板料在成形过程中可能出现两种失稳现象， 一种叫拉伸失稳，表现为板料在拉伸应力作用下局 部出现颈缩和破裂；另一种叫做压缩失稳，表现为
翻边成形工艺
翻边成形工艺
翻边是利用模具把 板料上的孔缘或者 外缘翻成竖边的冲 压加工方法。在圆 孔翻边的中间阶段， 即凸模下面的材料 尚未完全转移到侧 面之前，如果停止 变形，这种成形方 式叫做扩孔。
弯曲成形工艺
弯曲是将板料、 棒料、管料或型 材等弯成一定形 状和角度零件的 成形方法。