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沖壓鋼
沖壓鋼,別稱沖壓成形鋼,用于汽車、
儀器儀表和家用電器。
在室溫下利用模具和一定壓力使其塑性變形成為所需形狀零件的鋼。又稱沖壓成形鋼。常以鋼板或鋼帶形式供應。
沖壓鋼在汽車、拖拉機、儀器儀表和家用電器上應用十分廣泛,特別是在汽車制造工業用量最大要求最嚴。如汽車的覆蓋件和縱橫梁等。沖壓鋼是隨著汽車工業的發展而發展起來的。
為適應汽車工業發展的需要,正在開發烘烤硬化深沖鋼(BH鋼)、超深沖無間隙原子鋼(IF鋼)、高強度雙相鋼(σb=500~800MPa)和高強度高塑性的相變誘發塑性鋼(TRIP鋼,σb=800~1200MPa)。
中國沖壓鋼的化學成分和力學性能列于表1和表2中。此外還有研制成功的冷軋含磷高強度深沖鋼06AlP、08AlP和熱軋高強度雙相鋼RS50三個新鋼種。
具有良好的冷沖壓成形性,包括如圖所示4種與主要冷沖壓工藝有關的深沖性、脹出性、延伸凸緣性和彎曲性。
由于冷沖壓成形工藝復雜,表示沖壓成形性的參數有多種,如極限沖壓比、杯突值、擴孔率、錐杯值、冷彎、塑性應變比(γ)和應變硬化指數(n)等。其中主要沖壓成形性能是γ值和n值。
塑性應變比(γ)為鋼板的寬度應變εw和厚度應變εt之比,即γ=εw/εt。當γ>1時,表示寬度應變大于厚度應變,鋼板不易減薄破裂,沖壓成形性好,反之,γ<l時,表示鋼板易減薄破裂,沖壓性能不好。因γ值有各向異性,用其三個方向的平均值表示:γ=(γ0o+2γ45o+γ90o)/4。金屬材料進行力學性能試驗時塑性區流變應力σ與ε之間的關系式為σ=kεn (k為應變硬化系數,ε為應變),式中指數n為應變硬化指數。n值大則鋼板因應變硬化使形變變得均勻化,從而防止形變過早縮頸或破裂。因此,n值越高,沖壓成形性越好。深沖變形用鋼,要求γ值高;脹形和拉伸凸緣變形用鋼,要求n值高;復合變形用鋼,要求γ值和n值都高。冷軋鋼板的γ值與鋼板的織構有關。屈服強度低,伸長率高,無明顯屈服點并無應變時效的鋼,沖壓成形性好。
當今高強鋼、超高強鋼很好的實現了車輛的輕量化,提高了車輛的碰撞強度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發展方向。但隨著板料強度的提高,傳統的冷沖壓工藝在成型過程中容易產生破裂現象,無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下,目前國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱沖壓成形技術。該技術是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝,主要是利用高溫奧氏體狀態下,板料的塑性增加,屈服強度降低的特點,通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術進行深入研究,目前該技術被國外廠商壟斷,國內發展緩慢。
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過去在生產深沖或者重沖工件,大家都認為耐壓型(EP) 潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現,環保要求的嚴格,EP油基潤滑油的價值已經減少,甚至失去市場。
在高溫下高強度鋼的成型,EP油基潤滑油失去了它的性能,無法在極溫應用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的
IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在沖壓模具中變形,溫度不斷升高,EP油基潤滑油都會變薄,有些情況下會達到閃點或者燒著(冒煙)。IRMCO高分子聚合物潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升,會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上,形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展,在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接,以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具,延長了模具使用壽命,提高了沖壓的強度。