鋅層對(duì)電鍍純鋅鋼板成形性能的影響研究

1、 鍛壓技術(shù) 2004年 第 4期鋅層對(duì)電鍍純鋅鋼板成形性能的影響研究蔣浩民 13 程遠(yuǎn)明 1 陳世軍 2 邱昱斌 1 鮑 平 1(11寶山鋼鐵股份有限公司 201900; 21頤中汽車沖壓件有限公司 266555 摘要 :分析電鍍鋅鋼板的成形特性 , 包括鍍層對(duì)力學(xué)性能和成形極限的影響 , 鍍層損傷行為以 及摩擦系數(shù)和潤(rùn)滑劑粘度的關(guān)系等 。結(jié)果表明 , 電鍍純鋅層對(duì)鋼板的力學(xué)性能和成形極限影響很 小 。 隨著運(yùn)動(dòng)粘度的增加 , 電鍍鋅鋼板的摩擦系數(shù)逐漸降低 。 與合金化鍍層相比 , 電鍍純鋅鍍層更 易隨基板變形 , 因此表面裂紋出現(xiàn)較晚且數(shù)量較少 。關(guān)鍵詞 :電鍍鋅鋼板 汽車板 成形性E ff

2、ect of zinc coating on the formability of electro 2galvanized sheetJIANG H ao 2min 1 CHENG Yu an 2ming 1 CHEN Shi 2jun 2 QIU Yu 2bin 1Ping 1(11BaoShan Iron and Steel Co. Ltd. ; 21Etsong 2RDS Abstract :The increasing application of electro 2need for work in these areas in relation to both the formabi

3、lity and stamping electro 2galvanized steel is analyzed in this paper , including effect of zinc coating on limit , zinc damage characteristics and relationship be 2 tween the coefficient of It is shown that electro 2zinc coatings have little influence to me 2 chanical properties of steel. With the

4、increase of viscosity of lubricant , the coefficient of friction of EG sheet steel with galvannealed coating , zinc coating is much easier to deform with the substrate , so that the cracks occur later and less.K eyw ords :Electro 2galvanized sheet Auto sheet Formability3男 , 31歲 , 博士 收稿日期 :2003207209

5、 一 、 前言隨著現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的發(fā)展以及汽車使用要 求的提高 , 汽車車身用鋼也發(fā)生了新的變化 ?；?由過(guò)去低沖壓級(jí)別的低碳鋼板發(fā)展到高深沖級(jí)別的 超低碳 IF 鋼板 , 表面狀態(tài)則由過(guò)去的單純裸板發(fā)展 到各種電鍍 、熱鍍 、合金鍍 、復(fù)合鍍層等 , 鍍鋅鋼 板在車身用鋼上的使用比例逐年加大 1,2。由于電鍍鋅工藝對(duì)基體鋼板的性能和表面影響 較小 , 同時(shí)電鍍鋅還具有單面鍍 、鍍鋅量易控制 、 鍍層較薄等特點(diǎn) , 電鍍純鋅鋼板成為目前汽車車身 覆蓋件應(yīng)用較多的鋼板 。同時(shí) , 為改善鍍鋅鋼板的 沖壓成形質(zhì)量和涂漆前儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的抗腐蝕能力 , 常 在電鍍純鋅鋼板生產(chǎn)過(guò)程中增加預(yù)磷化后處理 。

6、 然而 , 與冷軋裸板相比鍍層板因其表面表層的 特殊結(jié)構(gòu)和性能在成形過(guò)程中更容易因接觸摩擦問 題而使成形性能惡化 , 因此近幾年來(lái)人們更注意鍍 層板的成形性特別是摩擦特性的研究 , 鍍鋅鋼板日 益增長(zhǎng)的應(yīng)用更是加快了在該領(lǐng)域開展工作的緊迫 性 3,4。 本文采用材料性能測(cè)試和表面形貌分析相 結(jié)合的方法深入研究了電鍍鋅鋼板的成形特性 , 包 括鍍層對(duì)成形性的影響 , 鍍層損傷行為以及摩擦系 數(shù)和潤(rùn)滑劑粘度的關(guān)系等 。二 、 材料與試驗(yàn)方法11試驗(yàn)材料選用力學(xué)性能如表 1所示的電鍍鋅鋼板 。該材 料基板采用 IF 鋼制造 , 鋅層厚度為 715m 。由表 1 3可見 , 電鍍鋅層的表面硬度較低 。

7、表 1 材料的力學(xué)性能及表面硬度s (MPa b (MPa (%N r HV 154297530124121215621基本成形性和模擬成形性試驗(yàn)針對(duì)鍍鋅原板和去鋅后的鋼板開展單向拉伸和 模擬 成 形 試 驗(yàn) 以 評(píng) 估 材 料 的 成 形 性 。采 用 IN 2STRON 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行拉伸試驗(yàn) , 以獲得無(wú) 摩擦狀態(tài)下鍍層對(duì)應(yīng)變硬化指數(shù) 、各向異性指數(shù)等 拉伸指標(biāo)的影響 。此外 , 在 M TS 成形試驗(yàn)系統(tǒng)開 展成形極限 FLD 試驗(yàn) 。試樣長(zhǎng)度為 180mm , 寬度 從 20mm 180mm 不等 。31摩擦試驗(yàn) 采用拉延珠試驗(yàn)評(píng)估鋼板的摩擦系數(shù) 。由圖 1可見 , 在拉延珠試驗(yàn)

8、中鋼板和模具之間接觸緊密 , 因此可以模擬沖壓成形過(guò)程中拉延筋部位的鋼板變 形 。 鋼板在試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)歷了一系列彎曲和反彎曲 變形 。 采用 3種不同粘度的潤(rùn)滑劑開展電鍍鋅鋼板 的拉延珠模擬試驗(yàn) , 在此基礎(chǔ)上確定了鋼板摩擦系 數(shù)和潤(rùn)滑劑粘度的關(guān)系。 圖 1 DBS 試驗(yàn)示意圖41表面形貌分析對(duì)原板和經(jīng)歷 20%拉伸預(yù)變形后的預(yù)磷化電鍍 鋅鋼板和未磷化電鍍鋅鋼板開展 SEM 分析 。試樣 被切成 40mm ×40mm , 并被安裝在酚醛樹脂座上 。 通過(guò)對(duì)電鍍鋅鋼板表面形貌的觀察 , 分析了變形過(guò) 程中表面裂紋的萌生和發(fā)展 。同時(shí) , 對(duì)比分析了合 金化鍍鋅鋼板變形過(guò)程中表面形貌的變

9、化 。三 、 結(jié)果與討論11鍍層對(duì)成形性能的影響鋅層對(duì)電鍍鋅鋼板力學(xué)性能的影響如圖 2a 所示 。 顯然 , 純鋅鍍層對(duì)力學(xué)性能的影響很小 。圖 2b 是鋅層對(duì)鋼板成形極限的影響規(guī)律 。與拉伸試驗(yàn)結(jié)果相似 , 電鍍鋅層對(duì)鋼板成形極限的影響也很小 。由此可見 , 純鋅鍍層對(duì)傳統(tǒng)的成形性指標(biāo) FLD 、N 值和 R 值等影響較小 。然而 , 由于摩擦力可以阻礙 或協(xié)助進(jìn)行隨模具表面的變形 , 鍍鋅層與工具的界 面將影響變形過(guò)程的應(yīng)變分布和沖頭力的大小 。由 于電鍍鋅鋅層的表面硬度相對(duì)較低 , 這種影響作用 更為明顯 。圖 2 鋅層對(duì)電鍍鋅鋼板力學(xué)性能和成形極限的影響(a 基本力學(xué)性能 (b 成形極

10、限Y S 屈股強(qiáng)度 T S 抗拉強(qiáng)度 E l 延伸率 R 值 N 值21摩擦特性成形過(guò)程的摩擦十分重要 , 因?yàn)槟Σ梁统尚瘟?將克服沖壓力產(chǎn)生變形 。一般而言 , 試驗(yàn)結(jié)果反映 了成形性和摩擦系數(shù)的關(guān)系 , 即摩擦系數(shù)越低 , 鋼 板成形性越好 。由圖 3可知 , 隨著潤(rùn)滑劑粘度的增加 , 電鍍鋅 鋼板的摩擦系數(shù)將降低 。沖壓過(guò)程中的潤(rùn)滑將有助 于降低沖壓成形力 , 提高應(yīng)變分布的均勻性 , 最終 起到提高鋼板成形性能的效果 。圖 3 摩擦系數(shù)和潤(rùn)滑劑粘度的關(guān)系31損傷特性圖 4反映了變形過(guò)程中電鍍鋅鋼板表面形貌的 變化 。 顯然 , 在經(jīng)歷 20%拉伸變形后兩種鋼板表面13 的裂紋均較少 。

11、 與此相反 , 經(jīng)歷 20%拉伸變形后合 金化鋼板表面出現(xiàn)大量裂紋 , 如圖 5所示。 (a 原板 (b 20%變形量圖 4電鍍鋅鋼板 (a 原板 (b 20%變形量圖 5 合金化鍍鋅鋼板電鍍鋅鋼板和合金化具有兩種完全不同的裂紋萌生和發(fā)展形態(tài)可能是由于鍍層表面顯微硬度不同 而造成的 。 電鍍鋅鋼板的表面硬度較低 , 較富延展 性 , 因此易于實(shí)現(xiàn)與基板的協(xié)同變形 。相應(yīng)地 , 變 形過(guò)程中表面裂紋出現(xiàn)較晚 , 且數(shù)量較少 。 四 、 結(jié)論(1 鍍鋅層對(duì)鋼板的力學(xué)性能和成形極限影響很小 , 但對(duì)沖壓變形過(guò)程的應(yīng)變分布有影響 。(2 隨著潤(rùn)滑劑粘度的提高 , 電鍍鋅鋼板的摩 擦系數(shù)降低 。(3 由

12、于表面顯微硬度較低 , 電鍍鋅層比合金 化鍍層更易隨基板變形 , 因此表面裂紋出現(xiàn)較晚且 數(shù)量較少 。參考文獻(xiàn)1 G M Michal , D J Paik 1The effect of forming velocity and stain pathon the performance of galvannealed sheet steels 1G alvatech 2001:73802 M Arimura , M Urai , J Iwaya , M Iwai. Effects of press 2forming fac 2tors and flash plating on coating

13、exfoliation of galvannealed steel sheets 1G alvatech 95:7337383 D J Meuleman , S G Denner , F Cheng 1The effect of zinc coatingson the formability of sheet steels 1SAE Paper. No. 840370:4Liu of on friction and formability ofsheet steel 1Journal of Materials Engineering , 1996, 5(4 :469477合鍛四項(xiàng)產(chǎn)品通過(guò)“ 科

14、技成果鑒定”近日合肥鍛壓機(jī)床有限公司在安徽省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的主持下 , 邀請(qǐng)著名院所的專家、 學(xué)者對(duì)該公司近期開發(fā)的四項(xiàng)產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)真 的評(píng)審和詳細(xì)論證 , 并通過(guò)科技成果鑒定。他們一致認(rèn)為合鍛這次 鑒定產(chǎn)品總體技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先 , 達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。RZU2500HA 、 RZU630HM 快速薄板深拉深液壓機(jī)在設(shè)計(jì)中運(yùn) 用了設(shè)計(jì)美學(xué)、 進(jìn)行有限元優(yōu)化 , 外型簡(jiǎn)潔美觀。 其中 RZU2500HA 采用 X 型斜面導(dǎo)軌間隙自適應(yīng)功能 , 適用于特殊淬火壓制工藝。 RZU630HM 具有全噸位低噪聲沖裁緩沖功能 , 應(yīng)用范圍廣泛。該機(jī) 為數(shù)空液壓機(jī) , 將其中多軸閉環(huán)液壓伺服同步控制技術(shù) , 在淬火

15、壓 床和具有全噸位低噪聲沖裁緩沖功能的壓機(jī)上為首次應(yīng)用。YH33系列精密數(shù)控雙向壓藥液壓機(jī) , 為 2002年度創(chuàng)新項(xiàng)目。 采用 CNC 加 PLC雙重控制。 由于其特殊性 , 在設(shè)計(jì)中進(jìn)行了防爆處理 , 實(shí) 現(xiàn)了危險(xiǎn)場(chǎng)所人機(jī)隔離。 采用冗余技術(shù) , 保證了在壓制過(guò)程中 , 當(dāng)計(jì)算 機(jī)出現(xiàn)故障時(shí) , 壓制工作仍能繼續(xù)進(jìn)行。 此項(xiàng)目的完成解決了特種藥柱 的壓制需要 , 提升了國(guó)防工業(yè)裝備的技術(shù)水平 , 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。RZU2000HC 快速擠壓鑄液壓機(jī) , 該機(jī)的液壓控制系統(tǒng)集精密檢測(cè) 與控制技術(shù)與一體 , 采用了國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字泵技術(shù) , 對(duì)工藝過(guò)程中所供 液壓油的流量、 壓力和功率進(jìn)行數(shù)字化閉環(huán)控制 , 確保液壓系統(tǒng)速度的 準(zhǔn)確性、 穩(wěn)定性和快速性 , 控制方式和精度達(dá)到智能化控制的先進(jìn)水 平。 該機(jī)是目前國(guó)內(nèi)最大噸位的精密數(shù)控液態(tài)金屬快速擠壓鑄造設(shè)備。 它的完成 , 提高了國(guó)防工業(yè)裝備的技術(shù)水平 ,