五金沖壓件材料的利用與熱成形工藝
五金沖壓件材料利用率涉及面比較廣,車身整體造型及分縫、產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)、沖壓工藝編制、沖壓模面設(shè)置、卷料的規(guī)格選擇,模具結(jié)構(gòu)、沖壓設(shè)備、調(diào)試階段及生產(chǎn)階段的化提升等都將影響材料利用率,其中產(chǎn)品整體造型及產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)對(duì)材料利用率的影響為關(guān)鍵。把材料利用率提升的過(guò)程劃分為5個(gè)階段:一階段:SE(同步或并行工程)階段;二階段:設(shè)計(jì)會(huì)簽階段;三階段:預(yù)驗(yàn)收階段;四階段:精度恢復(fù)階段;五階段:量產(chǎn)穩(wěn)定階段。其中影響大的是一階段SE和二階段設(shè)計(jì)會(huì)簽。
沖壓件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理決定了材料利用率較低,并且由于沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成的材料利用率低而無(wú)法提升,沖壓件的造型決定了材料利用率的上限,因此沖壓件與否決定著終材料利用率的高低。
一、沖壓件分件合理
通過(guò)與部門(mén)的研討,在沖壓件前期的設(shè)計(jì)階段達(dá)到?jīng)_壓件性能的前提下盡可能優(yōu)化結(jié)構(gòu),達(dá)到零件的大的材料利用率,如圖3所示。沖壓件數(shù)據(jù)兩端凸出,不利于后期模具工藝的制定,也的影響了材料利用率。
二、沖壓件造型合理
通過(guò)SE工程對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)研討、排樣布置等方式盡可能優(yōu)化每件沖壓件的材料可利用率,表1所示方案二合并的材料利用率不錯(cuò),造型的材料利用率低,常規(guī)設(shè)計(jì)的材料利用率不錯(cuò),如表2所示。
因此沖壓件設(shè)計(jì)階段選擇合理的造型結(jié)構(gòu)尤其重要,也直接影響著整車制造成本。
在日常生產(chǎn)中,會(huì)遇到?jīng)_孔尺寸偏大或偏小(有可能超出規(guī)格要求)以及與凸模尺寸相差較大的情形,除考慮成形凸、凹模的設(shè)計(jì)尺寸、加工精度及沖裁間隙等因素外,還應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮去解決。
一、沖切刃口磨損時(shí),材料所受拉應(yīng)力增大,沖壓件產(chǎn)生翻料、扭曲的趨向加大。產(chǎn)生翻料時(shí),沖孔尺寸會(huì)趨小。
二、凸模刃口端部形狀。如端部修出斜面或弧形,由于沖裁力減緩,沖件不易產(chǎn)生翻料、扭曲,因此,沖孔尺寸會(huì)趨大。而凸模端部為平面(無(wú)斜面或弧形)時(shí),沖孔尺寸相對(duì)會(huì)趨小。
三、對(duì)材料的強(qiáng)壓,使材料產(chǎn)生塑性變形,會(huì)導(dǎo)致沖孔尺寸趨大。而減輕強(qiáng)壓時(shí),沖孔尺寸會(huì)趨小。
沖壓件熱成形工藝中,加熱、成形和冷卻是3個(gè)尤其重要的環(huán)節(jié),直接影響到奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變以及產(chǎn)品的性能,因此3個(gè)階段工藝參數(shù)的選擇至關(guān)重要。
一、在冷卻階段成形件被模具表面冷卻淬火,發(fā)生相變使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,實(shí)現(xiàn)。但是這種相變與冷卻速度有關(guān),只有在冷卻速度超過(guò)某一臨界值后,才能使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,冷卻速度過(guò)低,成形件中將會(huì)出現(xiàn)貝氏體等其他組織,影響成形件的強(qiáng)度提升。研討表明,熱沖壓工藝中,實(shí)現(xiàn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的較小冷卻速度(臨界冷卻速度)為27℃/s。因此熱沖壓工藝中為了確定奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,模具對(duì)成形件的冷卻速度大于這個(gè)值,但是并非冷卻速度越高越好,過(guò)高的冷卻速度將會(huì)導(dǎo)致成形件開(kāi)裂。
二、加熱階段應(yīng)該確定在晶粒不長(zhǎng)大的情況下實(shí)現(xiàn)板料均勻奧氏體化,因此采取合理的加熱溫度和保溫時(shí)間,過(guò)高的加熱溫度會(huì)導(dǎo)致板料表面過(guò)燒和晶粒長(zhǎng)大,而保溫時(shí)間的長(zhǎng)短影響奧氏體化的均勻性過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間會(huì)導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大,進(jìn)而影響成形件的力學(xué)性能。
三、在成形階段,板料須在奧氏體狀態(tài)下沖壓成形,需要采用較不錯(cuò)成形速度,使工件瞬間內(nèi)被快成形,以避免因成形速度過(guò)慢而帶來(lái)的過(guò)多熱量損失以及過(guò)快的溫度下降。因此,熱沖壓工藝中要采用能夠?qū)崿F(xiàn)高速成形的液壓機(jī)。