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不銹鋼薄板拉深時出現的問題及對策-余姚造型編程培訓

不銹鋼薄板拉深時出現的問題及對策

內容摘要:摘要:針對不銹鋼薄板拉深特性,提出了選擇模具材料、模具制造、工藝潤滑方面的注意點,以確保產品質量和模具壽命。關鍵詞:不銹鋼。粘結瘤0 引言不銹鋼產品以其精美的外表、優良的抗腐蝕性、抗高溫氧化性及高低溫強度而頗得人們的青睞,愈來愈廣泛地用于裝飾、輕工、民用五金、廚房設備及用具等行業。由于這類產品外觀質量要求較高,在產品的整個加工過程中,要保證高光亮度的產品表面不劃傷和擦傷難度確實很大,特別是由于不銹鋼薄板拉深特性所帶來的模具選材、熱處理、加工及工藝潤滑等問題直接影響到產品質金、產量、成本及模具壽命。

摘要:針對不銹鋼薄板拉深特性,提出了選擇模具材料、模具制造、工藝潤滑方面的注意點,以確保產品質量和模具壽命。
關鍵詞:不銹鋼;拉深;粘結瘤

0 引言

不銹鋼產品以其精美的外表、優良的抗腐蝕性、抗高溫氧化性及高低溫強度而頗得人們的青睞,愈來愈廣泛地用于裝飾、輕工、民用五金、廚房設備及用具等行業。由于這類產品外觀質量要求較高,在產品的整個加工過程中,要保證高光亮度的產品表面不劃傷和擦傷難度確實很大,特別是由于不銹鋼薄板拉深特性所帶來的模具選材、熱處理、加工及工藝潤滑等問題直接影響到產品質金、產量、成本及模具壽命。

1 不銹鋼薄板拉深特點及粘結瘤
由于不銹鋼的屈服點高,硬度高,冷作硬化效應顯著,不銹鋼薄板進行拉深時其特點如下:

1) 因導熱性比普通低碳鋼差,導致所需變形力大;
2) 不銹鋼薄板拉深時,塑性變形劇烈硬化,薄板拉深時容易起皺,滿要較大的壓邊力;
3) 板料在拉深凹模圓角處的彎曲和反向彎曲所引起的回彈,通常會在產品側壁形成凹陷變形使得尺寸精度和形狀要求較高的產品需要增加整形工序來達到。
4) 不銹鋼薄板拉深過程中容易出現粘結瘤現象。

圖1所示,從微觀角度看,板料與模具表面都是凹凸不平的粗鍵面,由于拉深過程中壓邊力較大,載荷由局部凸起部位承受單位壓力很大;又因板料與模具間產生相對運動以及板料的塑性變形產生熱能,使得潤滑膜粘度下降,強度降低;板料上凸起部位在高壓、瞬時高溫、受運動剪切作用下,潤滑膜破裂,板料與模具直接接觸,板料凸起部位被模具凸起部位刮下成為碎片堆人模具凸起部位前方,如溫度足夠高,使得碎片軟化、熔化、枯焊在模具上,形成粘結瘤。粘結瘤一且形成就很難脫落,且越粘越大,從而導致不銹鋼板料拉深產品表面留下嚴重劃痕。另外,拉深速度、板料變形童大小等也對粘結瘤形成起著重要作用。如何避免拉深模粘結瘤的形成,提高拉深件的表面質量是不銹鋼薄板拉深中的技術難題所在。



2 解決措施

不銹鋼薄板拉深成形過程中出現粘結瘤的問題一直困擾著生產現場,給生產者帶來很大的麻煩,然而由于粘結瘤形成涉及到摩擦學等問題,影響因素較多。目前,我們只能從不同角度提出措施來防止粘結瘤的形成及減少。

2.1 模具工作部分材料選擇及熱處理

針對粘結瘤問題,選擇模具材料應根據不銹鋼板料與模具材料的親合關系注意兩點:選擇一是抗粘合性強,二是耐磨減摩的模具材料。一般來講,金屬晶格類型、晶格間距、電子密度、電化學性能相通的金屬,其相互吸引、溶解能力強,易粘附在一起,結果摩擦系數變大。Cr、Ni與Fe的互溶性大,因此用鋼模拉深時,更易發生粘結瘤現象。實踐證明:選用鑄鋁青銅、硬鋁青銅防粘效果較好;采用碳化鎢鋼結硬質合金制造凹模比用Cr12Mov軟氮化制造凹模壽命提高數倍,且不粘模;如果采用代號3054合金鑄鐵,只需在模具表面進行火焰淬火,模具表面不會出現粘結瘤。另外在模具易損部位可采用硬質合金鑲塊,它具有優良的抗壓性能、超群的耐磨性和持久的表面粗糙度及尺寸情度控制。但由于價格問題,生產中用得較少。

受工廠選材限制,如果一般高碳、高鉻工具鋼用作不銹鋼薄板拉深模,熱處理硬度應達到60HRC以上,表面可進行軟氮化處理。如為提高模具耐磨性而再提高硬度對于不銹鋼拉深中的粘結現象并不會帶來改善。關鍵是應該在熱處理中盡可能去除殘余奧氏體,如Cr12一類高硬度材料采用普通的悴火工藝,即使達到HRC62-64的極限硬度范圍,組織中仍殘存相當數量的奧氏體。奧氏體既是模具中的軟點,與馬氏體相比又與潤滑劑中活性劑的親和力較弱,不易建立起潤滑油膜。因此這類材料的熱處理在悴火冷卻后可采用低溫處理的辦法,使殘余奧氏體轉變為馬氏體從而改善基體的抗粘合性。此外,還應對不銹鋼拉深模進行表面處理以提高模具的耐磨性、抗粘合性。對于合金鑄鐵或有色合金材料制作的模具采取滲氮等表面強化工藝,使用效果較好。

2.2 模具工作部分的表面加工

不銹鋼拉深模表面質量要求很高。較低的表面粗糙度可以起到減摩和提高抗粘合性的作用因此。拉深模在進行了磨削加工后,更重要的是消除加工痕跡。而在模具制造中往往忽視了研磨和拋光工序。應該指出。在整個模具加工過程中,拋磨工作量應占三分之一,因不銹鋼產品的外觀質量在很大程度上取決于模具的拋磨技術。模具表面粗糙度降低,模具的修磨次數相應減少,模具使用壽命相應地得到提高。

如果模具表面拋磨不夠,加之不銹鋼薄板拉深易引起粘結瘤的特性,因而拉深出來的產品劃痕嚴重。而產品上的這此劃痕用拋光處理來解決既費時又達不到效果。因此,我們應該在模具拋磨工序上下大的功夫,只有模具表面加工精度提高才能減少產品的劃痕,模具的修模壽命才能得到大幅度提高。近年來,國內出現了各種拋光新技術和拋光工具,開發了超聲波、電解拋光、磨料噴射、擠壓珩磨等新工藝、新設備。據資料介紹,對CrWMo,3Cr12W8V,Cr12三種材料模具進行電化學拋光試驗研究,證明這種拋光僅用5-10分鐘就能使模具型腔表面粗糙度從原來的Ra3.2-Ra1.6的基礎上降低到Ra0.4-RaO.2。同時通過電化學拋光還可提高表面硬度以提高耐磨性。又如,超聲波拋光機可用于經軟氮化處理的型腔的細拋光,它可以避免手工拋光易破壞氮化膜的缺點。對于新的拋光技術我們應該積極去運用和總結。

2.3 工藝潤滑

由不銹鋼拉深特性可知,形成粘結瘤是因為板料與模具發生了直接接觸,這是一個理論上不爭的事實,因此選擇潤滑劑或涂覆劑的首要點就是在板料拉深成形過程中潤滑膜自始至終不發生破裂并且起潤滑作用。防粘降摩是選擇潤滑劑的基本出發點。

一般在潤滑劑中加一定比例的極壓添加劑或采用固體潤滑劑均可取得較好效果。這主要是提高潤滑劑對金屬表面的潤滑能力,用以產生含硫、磷、氯的化合物在高溫下與金屬表面起化學反應,生成硫化鐵、氯化鐵等來加強油膜強度和增強吸附能力,較好地潤滑模具與產品表面。固體潤滑劑則是填充到金屬表面的小坑內,使干磨擦接觸點減少到最少,另外固體潤滑劑有很高的穩定性,在高溫下也能起到潤滑作用,不易發生模具粘結。通常在生產中根據產品變形程度和實際情況選擇和配方(有關沖壓手冊上可查到配方)。
另外,由脂肪、礦物油、合成油脂、潤滑脂、皂液也可組成潤滑劑,且對不銹鋼淺拉深效果較好。含有水溶乳濁液,或者用油稀釋的有機礦物油也可用于淺拉延。在潤滑劑中加入石墨能起到抗粘合的作用但石墨加人后的清洗較困難。如選用代號3054合金鑄鐵制作模具,那么選用一般潤滑劑效果都較好。

據資料介紹板料經鹽浴處理可在表面獲得一層金屬軟模(如銅、鋅、鉛等),拉深成形過程中不會出現粘?,F象。另外,近年來研制出了一種以聚乙烯醇縮丁醛為主體的有機高分子潤滑膜,毛坯經過處理,表面得到一層有機潤滑膜,它可隨板料一起變形,這不僅避免了模具與板料的直接接觸,防止了粘模,保證了產品表面質量。而且極大的減弱了模具與板料的摩擦作用,起到良好的潤滑作用,實驗表明效果良好。


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