沖壓材料學(xué)習(xí)要求

1、返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 沖壓材料是影響零件質(zhì)量和模具壽命的重要因素。目前,可沖壓的材料 不僅是低碳鋼，而且還有不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等。一般以含 碳量0.25%及抗拉強(qiáng)度小于650N/mm的材料為主。例如冷軋鋼 SPCC (JIS) 或1010 (SAE)。 對(duì)金屬材料的沖壓性能要求： 1具有良好的機(jī)械性能及較大的變形能力。 金屬材料的機(jī)械性能是指抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度塑 性應(yīng)變比。 2具有理想的金相組織結(jié)構(gòu) 金相組織是材料的微觀質(zhì)量特征。它的主要標(biāo)志是: 滲碳體或碳化 物的球化程度。 第一節(jié)第一節(jié) 沖壓材料的性能要求沖壓材料的性能

2、要求 第二節(jié)第二節(jié) 沖壓材料的特性與成形性沖壓材料的特性與成形性: : 1.1.1.1.沖壓材料性能（參考值見下表沖壓材料性能（參考值見下表）： 材材料料 類類型型 材材料料牌牌號(hào)號(hào) 抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度 b ( ( 2 /mmkg ) ) 屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度 s ( ( 2 /mmkg ) ) 屈屈服服比比 ( (% %) ) 延延伸伸率率 ( (% %) ) 加加工工硬硬化化 值值 n n 塑塑性性應(yīng)應(yīng) 變變比比 r r 硬硬度度 備備注注 SPHC 36 26 73 27 以上 0.2 - 64 無退火熱軋鋼 SPHD 35 25 71 30 以上 - - - 引伸用 熱熱軋軋 鋼鋼 SPHE

3、 36 25 69 31 以上 - - - 深引伸用 SPCC 33 22.8 67 45 0.21 1.2 50 一般商業(yè)等級(jí)鋼 SPCD 32 20 61 46 0.22 1.6 48 拉伸性能鋼 冷冷軋軋 鋼鋼 SPCE 31 18 57 47 0.23 1.7 46 深拉伸性能鋼 SUS301CSP 1/2H 103 56 74 18 - - 88 奧氏體系列 SUS301CSP 3/4H 124 82 77 12 0.64 - 88 奧氏體系列 SUS301CSP FH 146 113 75 9 - - 88 奧氏體系列 SUS304CSP 1/2H 86 51.8 60 - - -

4、 88 奧氏體系列 SUS304CSP 3/4H 103 73.4 71 - - - 88 奧氏體系列 SUS304CSP FH 124 97 78 - - - 88 奧氏體系列 SUS316 63 28 44 - 0.41 1.03 90 鐵素體系列 不不銹銹 鋼鋼 SUS430 50 33 66 - 0.19 1.35 82-83.3 回氏體系列 C1100 R-O 23.7 5.8 24 - 0.46 1.04 - 一般純銅 C2200 R-O 27.9 10.4 37 - 0.53 1.02 - 9/1 紅銅 C2600H 45.3 49.6 21.6 0.21 - - 黃銅 C268

5、0 1/2H 42 25 60 47.0 0.44 - - 黃銅 銅銅 C5191H 58 49 84 35.6 0.35 - - 磷青銅 A1100-H14 12.8 11.7 91 12.8 0.025 - - 純鋁 A1050-H14 11.9 11 92 7.8 0.037 - 純鋁 A1050P-H14 12.3 11.5 93 13.8 0.035 - - 純鋁 鋁鋁 A5005-H34 16 14.6 91 2.2 0.05 - - 鋁鎂合金 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 1.21.2 沖壓材料特征參數(shù)：沖壓材料特征參數(shù)： 屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度

6、和屈強(qiáng)比屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比 抗拉強(qiáng)度是計(jì)算沖壓加工力的基本要素。所謂抗拉強(qiáng)度是實(shí)際拉伸試驗(yàn)過程中之最大荷重值除以試 驗(yàn)片開始時(shí)的斷面積。即： b = PMAX / A (kg/mm2 ) 當(dāng)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高時(shí)，沖壓成形力大，成形的難度加大,而且還會(huì)降低模具的壽命。如 果屈服強(qiáng)度高，在沖壓成形結(jié)束后，沖壓件由模具內(nèi)脫離并卸載時(shí)，彈性恢復(fù)的變形也大，影響沖 壓件的尺寸精度。 一般的計(jì)算中,沖壓材料的剪切應(yīng)力 = 0.8 * 抗拉強(qiáng)度 b 注：1 Pa = 1 N/m2 = 1x10-6 N/mm2 = 1.01972x10-7 Kg/mm2 延伸率延伸率 在材料拉伸試驗(yàn)中,試樣拉斷后,

7、由于保留了塑性變形,試樣長(zhǎng)度由原來的L變成了L1,用百分比表示 的比值 =（L1-L）/ L 就稱為延伸率。均勻延伸率U是在單向拉伸過程中出現(xiàn)局部縮頸時(shí)，也就是發(fā)生拉伸過程失穩(wěn)定 時(shí)的延伸率。如果板材的延伸率大，對(duì)所有的伸長(zhǎng)類沖壓成形都是有利的。當(dāng)延伸率大時(shí)，脹形、 翻邊的成形極限也大。因此，大多數(shù)的優(yōu)質(zhì)沖壓鋼都具有較高的均勻延伸率。 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 加工硬化值加工硬化值(n)(n) 不銹鋼板的引伸成形要分幾次加工才能達(dá)到產(chǎn)品形狀，在引伸加工過程中會(huì)使材料產(chǎn)生硬化現(xiàn) 象，這種現(xiàn)象一般稱為加工硬化。加工硬化之生成原因?yàn)椴牧铣惺芤凰苄宰冃魏?，在?/p>

8、同方向施加 負(fù)荷力將使其屈服點(diǎn)上升，從而增加必要的變形抵抗以對(duì)抗塑性變形之再產(chǎn)生。屈服點(diǎn)是超越彈性 變形區(qū)域而產(chǎn)生永久變形的初始點(diǎn)，由拉伸試驗(yàn)知，是荷重不增加而伸展行為仍進(jìn)行的點(diǎn)。 加工硬化系數(shù)之高低意味著什么現(xiàn)象呢？ n值高的材料會(huì)發(fā)生下列的行為: (1) 繼續(xù)進(jìn)行加工會(huì)造成材料硬化、伸長(zhǎng)量減少而使加工不易。 (2) 繼續(xù)進(jìn)行加工將會(huì)抑制局部變形，得到一致的變形。 n值低的材料會(huì)發(fā)生下列的行為: 繼續(xù)進(jìn)行加工會(huì)引起局部的變形，弱的部份甚至破斷。 因此，伸長(zhǎng)類成形要求板材具有較大的n值。 塑性應(yīng)變比（塑性應(yīng)變比（r r） 它是表示板材各向異性性能的參數(shù)。由于板材在制造過程中要經(jīng)歷軋制與退火等工

9、藝，結(jié)果使 板材形成結(jié)晶方位趨于一致的織構(gòu)組織，在宏觀上表現(xiàn)為各向異性，即在不同的方向上板材的性能 有一定的差異。在生產(chǎn)中用r值來表示板材的各向異性，其值等于對(duì)數(shù)應(yīng)變表示的寬度應(yīng)變b與厚度 方向應(yīng)變t之比，即: r=b/t=ln(b/b0)/ln(t/t0) r值主要影響拉深性能，板材的r值大，它的拉深性能也好。 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 硬度硬度(Hardness) 一般說來，硬度越低，塑性越好。但是，材料的硬度偏高，若碳化物球化率在90%以上，也能 得到良好的沖裁面。反之，材料的硬度偏低，但球化不充分，也會(huì)使沖裁面撕裂。因此，硬度是判 斷是否適合剪

10、切的宏觀指標(biāo)，而金屬組織(碳化物的均勻性和球化程度)是判斷是否適合沖裁的微觀 指標(biāo)。 球化度球化度(Spheroidizing) 低碳鋼的組織是以軟的鐵素體為基體與少量的珠光體組成。而珠光體是鐵素體與滲碳體的細(xì)密 的混合物，其中滲碳體含量占12%。鐵素體具有很好的塑性，而滲碳體則硬而脆。從同一含碳量的 材料來看，通過隨著碳化物的球化，可提高塑性而改善沖裁面的質(zhì)量。 注：什么是球化退火? 目的在于使網(wǎng)狀二次滲碳體及珠光體中的層狀滲碳體發(fā)生球化變成粒狀的滲碳體，降低材料硬 度，改善切削加工性，并為淬火作好準(zhǔn)備。由于珠光體本身較硬，而且由于網(wǎng)狀二次滲碳體的存在 ，更增加了鋼的硬度和脆性。這不僅給切削

11、加工帶來困難，而且還會(huì)引起淬火時(shí)產(chǎn)生變形和開裂。 時(shí)效割裂時(shí)效割裂 在對(duì)某些板材（如不銹鋼板與黃銅板等）進(jìn)行拉深成形時(shí)，由于拉深時(shí)形成的殘余應(yīng)力的作用 ，在拉深后會(huì)在圓筒形件的側(cè)壁產(chǎn)生縱向開裂現(xiàn)象。這種開裂現(xiàn)象可能在脫模后立即產(chǎn)生，也可能 在放置一段時(shí)間之后，或在沖壓件使用過程當(dāng)中發(fā)生，故稱為時(shí)效割裂。 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 圓筒深引伸試驗(yàn)（圓筒深引伸試驗(yàn)（LDR值）值） 圓筒深引伸試驗(yàn)法是評(píng)估金屬薄板深引伸性試驗(yàn)法中最基本的方法之一。此試驗(yàn)之目的在于求 得金屬材料的引伸界限比（Limit Drawing Ratio,簡(jiǎn)稱LDR），LDR值越大表示

12、該材料具有越好的引 伸性。LDRD/dp，其中：D表示胚料直徑，dp表示沖頭（引伸制品）直徑。LDR值與塑性應(yīng)變比r 值呈正向關(guān)系，即r值大的材料其深引伸性也較佳。 錐皿試驗(yàn)（錐皿試驗(yàn)（CCV值）值） 錐皿試驗(yàn)法是評(píng)估金屬薄板（厚度0.51.6mm）成形性試驗(yàn)法中最基本的方法之一。CCV值可 作為深引伸與拉伸之復(fù)合成形性之評(píng)估試驗(yàn)，其與加工硬化值系及塑性應(yīng)變比有密切關(guān)系。 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 第三節(jié)：常用鋼材牌號(hào)介紹第三節(jié)：常用鋼材牌號(hào)介紹 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 3.1日本鋼材（JIS系列）的牌號(hào)中普

13、通結(jié)構(gòu)鋼主要由三部分組成： 第一部分表示材質(zhì)，如：S（Steel）表示鋼，F(xiàn)（Ferrum）表示鐵； 第二部分表示不同的形狀、種類、用途， 如：P(Plate)表示板，T（Tube）表示管，K(Kogu) 表示工具； 第三部分表示特征數(shù)字，一般為最低抗拉強(qiáng)度。 如：SS400第一個(gè)S表示鋼(Steel)，第二個(gè)S表示“結(jié)構(gòu)”（Structure），400為 下 限抗拉強(qiáng)度400MPa，整體表示抗拉強(qiáng)度為400 MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼。 3.2SPHC首位S為鋼Steel的縮寫，P為板Plate的縮寫，H為熱Heat的縮寫，C為商業(yè) Commercial的縮寫，整體表示一般用熱軋鋼板及鋼帶。 3.3

14、SPHD表示沖壓用熱軋鋼板及鋼帶。 3.4、SPHE表示深沖用熱軋鋼板及鋼帶。 3.5、SPCC表示一般用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó)Q195-215A牌號(hào)。其中 第三個(gè)字母C為冷Cold的縮寫。需保證抗拉試驗(yàn)時(shí)，在牌號(hào)末尾加T為SPCCT。 3.6、SPCD表示沖壓用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó)08AL（13237）優(yōu)質(zhì)碳 素結(jié)構(gòu)鋼。 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 3.7、SPCE表示深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸?，相?dāng)于中國(guó)08AL（5213）深沖鋼。 需保證非時(shí)效性時(shí)，在牌號(hào)末尾加N為SPCEN。 冷軋?zhí)妓劁摫“寮颁搸д{(diào)質(zhì)代號(hào)：退火狀態(tài)為A，標(biāo)準(zhǔn)

15、調(diào)質(zhì)為S，1/8硬為8，1/4硬為4， 1/2硬為2，硬為1。 表面加工代號(hào)：無光澤精軋為D，光亮精軋為B。如SPCC-SD表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、無光澤精 軋的一般用冷軋?zhí)妓乇“濉Ｔ偃鏢PCCT-SB表示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、光亮加工，要求保證機(jī)械性能的 冷軋?zhí)妓乇“濉?3.8、JIS機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼牌號(hào)表示方法為： S+含碳量+字母代號(hào)（C、CK），其中含碳量用中間值100表示，字母C：表示碳 K： 表示滲碳用鋼。如碳結(jié)卷板S20C其含碳量為0.18-0.23%。 第四節(jié)第四節(jié) 常用沖壓材料介紹常用沖壓材料介紹 4.1熱軋鋼熱軋鋼 熱軋鋼是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約0.100.15，屬于低碳鋼。 沖壓用的熱軋鋼有下列三種： (1) 、SPHC是熱軋鋼的代表鋼種。 (2) 、SPHD與SPHC相比，其拉伸性較佳。 (3) 、SPHE與SPHC相比，其拉伸性更佳。 分類及性能介紹： 返回首頁返回首頁 上一頁上一頁上一章上一章下一頁下一頁下一章下一章 4.2冷軋鋼冷軋鋼 冷軋鋼亦是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約0