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如何选择合适的金属冲压材料?

精密金属冲压是各种工业应用中使用最广泛的制造工艺之一,具有高生产效率、低材料消耗,因为它快速、精确、可重复,并且是一种多用途、低成本的金属成形工艺,适合于生产大批量的零件和产品,并且便于机械化和自动化。

金属冲压材料的正确选择

冲压材料是影响零件质量和模具寿命的重要因素。当通过金属冲压制造复杂零件时,必须为您的应用选择最好的原材料。特别是在产品设计和开发的早期阶段,必须对材料进行充分的评估,以确保材料具有适合产品要求的性能。

How to choose the right metal stamping materials

如何选择合适的金属冲压材料?

冲压材料的选择应考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求和经济性。

根据冲压件的使用要求

所选用的材料应能使冲压件在设备使用中正常工作并保证使用寿命。因此,根据冲压件的使用条件,所选用的材料应满足相应的性能要求:

  • 抗张强度
  • 僵硬
  • 延长
  • 传导性
  • 导热性
  • 焊接性
  • 耐蚀性
  • 切削性
  • 可成形性

根据冲压工艺要求

对于任何一种冲压结构件,特别是拉深件、弯曲件或其他复杂、高精度的冲压结构件,所选用的材料应能根据其冲压工艺的要求稳定地形成合格的产品而不开裂或起皱。这是最基本也是最重要的选材要求。

根据经济需求

所选材料应满足使用性能和冲压工艺要求,价格低廉、来源方便、经济性好,以降低冲压件成本。

冲压材料的特性和冲压成形性

屈服强度、抗拉强度和屈强比

抗拉强度是计算冲压力的基本要素。当屈服强度和抗拉强度较高时,冲压成形力较大,成形难度增加,模具寿命会降低。如果屈服强度高,则在冲压成形后冲压件与模具分离并卸载时弹性回复的变形也大,从而影响冲压件的尺寸精度。

Stretch Curve

拉伸曲线

延长

如果金属板材的伸长率较大,则有利于所有的伸长率冲压。延伸率大时,胀形和翻边的成形极限也大。因此,大多数优质冲压钢都具有较高的均匀延伸率。

加工硬化值(n)

不锈钢板的拉伸成形需要经过多次加工才能达到产品形状。在拉伸过程中,材料将被硬化,这通常称为加工硬化。形成加工硬化的原因是材料发生塑性变形后,施加在同一方向的载荷力会使其屈服点升高,从而增加必要的变形抗力来抵抗塑性变形的再次产生。落点是超过弹性变形区引起永久变形的起始点。从拉伸试验可知,这是在不增加负荷的情况下拉伸行为仍在继续的点。

加工硬化系数是什么意思?

具有高(n)值的材料具有以下行为:

(1)连续加工会导致材料硬化和伸长率降低,使加工变得困难。

(2)继续加工将抑制局部变形并获得一致的变形。

具有低(n)值的材料具有以下行为:

继续加工会造成局部变形、零件薄弱甚至断裂。

因此,伸长型成形要求金属板具有大的n值。

困难

一般来说,硬度越低,可塑性越好。然而,这种材料的硬度偏高。如果碳化物球化率在90%以上,也可以获得良好的冲裁表面。相反,如果材料的硬度较低但球化不充分,下料表面将被撕裂。因此,硬度是判断是否适合剪切的宏观指标,而金属组织(碳化物的均匀性和球化程度)是判断是否适合下料的微观指标。

塑性应变比

这是一个代表板材各向异性的参数。由于板在制造过程中必须经历轧制和退火过程,结果是板形成晶体取向趋于一致的织构结构,这在宏观上是各向异性的。r值主要影响绘图性能。板材的r值较大,拉伸性能也较好。

球化

低碳钢的显微组织由作为基体的软铁素体和少量珠光体组成。珠光体是铁素体和渗碳体的精细混合物,其中渗碳体占12%。铁素体具有良好的塑性,而渗碳体硬而脆。从含碳量相同的材料来看,碳化物的球化可以提高塑性,改善冲裁表面质量。

年龄分裂

某些板材(如不锈钢板和黄铜板)在拉深时,由于拉深时形成的残余应力的影响,拉深后筒形件侧壁会产生纵向裂纹。这种开裂现象可能在脱模后立即发生,也可能在一段时间后发生,或者在冲压件的使用过程中发生,因此称为老化开裂。

圆筒深度拉伸试验(LDR值)

圆筒拉深试验是评价板料拉深性能的最基本方法之一。本试验的目的是获得金属材料的极限拉伸比(LDR)。LDR值越大,材料的伸长率越好。

冲压的常用材料

冲压生产中最常用的金属材料(包括黑色金属和有色金属),其中黑色金属主要包括普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等;有色金属主要包括纯铜、黄铜、青铜、铝等;

冲压用金属材料的供应状态一般为各种规格的薄板和带材。板材可用于生产工程模具,带材(卷)可用于连续模具的大批量自动送料生产,以及工程模具的生产。

有关各种材料的等级、规格、特性和冲压应用,请参考以下链接:

  • 铝合金冲压

  • 铜冲压

  • 黄铜冲压

  • 磷青铜冲压

  • 铍铜冲压

  • 冷轧钢冲压

  • 不锈钢冲压

  • 镀锌钢冲压

  • 膨胀合金冲压

也可以查阅相关手册和标准。


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