冲压材料是决定零件品质和模具使用期限的关键因素,常用的冲压材料种类繁多,除了低碳钢之外,还包括不锈钢、铝及其合金、铜及其合金等。通常情况下,含碳量在0.25%以下且抗拉强度低于650N/mm的材料较为普遍,比如冷轧钢 SPCC (JIS) 或1010 (SAE)。对金属材料压制成形能力的规定:首先,该材料需具备优良的力学特性,并且拥有显著的形变幅度。力学特性具体涵盖抗拉极限、屈曲承载力、拉长率、抗压硬度和延展性比值。其次,材料内部构造应达到理想状态,微观质量的主要体现为:渗碳体或碳化物呈现的球状形态程度要高。,第一部分 对冲压材料的功能指标规定,第二部分 关于冲压材料的性质及其成型能力: 1.1. 冲压材料的功能指标(具体数据参见表格):,

不锈钢板的引伸成形需要多次加工才能成型,这个过程会让材料变硬,这种现象叫做加工硬化,产生的原因是材料经过塑性变形后,在同方向施加负荷力会使其屈服点提高,从而增强抵抗变形的能力来阻止塑性变形再次发生。屈服位置是指超过弹性形变范围后开始出现不可逆形变的临界点,通过拉伸测试可以确定,即外力不变但材料仍持续延展的节点。加工硬化系数的大小反映了何种情况呢?n值偏高的材料会表现出以下特点:其一,持续加工会导致材料强化、延展程度降低,使得加工过程更加困难;其二,持续加工能够约束局部形变,促使整体变形均匀一致。 n值低的材料会发生下列的行为: 继续进行加工会引起局部的变
形态,脆弱区域可能完全断裂。所以,延展性加工对板材的n值有较高要求。塑性应变比r,这个指标衡量了板材的方向依赖性。板材在轧制和退火等生产环节中,会形成结晶取向大致相同的织构构造,这导致材料宏观上表现出方向性差异,即不同方位上的性能有所区别。加工制造过程中,以r数值体现板材的异向性特征,该数值等于宽度方向应变b与厚度方向应变t的比值,具体为:r=b/t=ln(b/b0)/ln(t/t0) r指标对拉延特性起关键作用,板材的r数值越高,其拉延表现越优异,硬度(Hardness) 通常情况下,硬度程度越低,材料延展能力越强。然而,该物质的坚硬程度较大,假如碳化物变成球状的比例超过九十,同样可以获得理想的剪切边缘效果。不然的话
材料韧性不足,且球化现象不显著,同样会导致裁切边缘出现撕裂。所以,硬度可作为衡量是否适合裁切的总体依据,金属构造(碳化物分布的均衡度和球化水平)则是判定是否适合冲裁的细节标准。球化处理指的是使材料内部结构发生变化的过程,含碳量低的钢材其构造通常以较柔的铁素体为主,并夹杂少量珠光体成分。珠光体由铁素体和渗碳体紧密组合而成,其中渗碳体成分达到十二分之一,铁素体拥有优异的延展性,渗碳体则表现为坚硬且易碎,同一碳含量的材料在碳化物球化处理后,其延展性会得到增强,冲裁面的品质也将随之提升。球化退火指的是什么?它的作用是促使网状二次渗碳体和珠光体里的层状渗碳体转变成球状颗粒形态的渗碳体,这样做能够降低材料的坚硬程度,提高其被切削的便利性,同时为后续的淬火工艺创造条件。珠光体这种组织本身硬度就比较高,再加上
网状二次渗碳体使钢材更加坚硬,同时也使其更加易碎。这种情况不仅让机械加工变得复杂,还会在淬火过程中导致变形和开裂。时效割裂现象,在某些板材(例如不锈钢板和黄铜板)进行拉深成型时会出现,这是由于成型过程中产生的残余应力作用,在拉深完成后,圆筒形件的侧壁会出现纵向的裂纹。这种开裂情况或许在脱模时立刻出现,或许在静置若干时间后,又或者在冲压件应用期间产生,因此得名时效割裂。,圆筒深引伸试验(LDR值) 圆筒深引伸试验属于衡量金属薄板深引伸性能的检测手段,此方法为基础性试验之一。这项研究的目的是测定金属材料的延伸极限比率,即极限延伸比,简称LDR,LDR数值越高,说明该材料的延展性能越强,LDR是用D/dp来计算的
D代表胚料的大小,dp代表冲头的大小。LDR值和塑性应变比r值是正相关的,也就是说r值高的材料,它的深拉伸性能会更好。锥皿试验(CCV值) 锥皿试验是一种用来检测金属薄板(厚度在0.5到1.6毫米之间)成形性能的基本方法。CCV值能够用来判定深度延伸和拉伸相结合的成型性能,它与加工硬化值以及塑性应变比之间关联性很强。第三节:常用钢材牌号说明,3.1日本钢材(JIS系列)的牌号构成中,普通结构钢通常包含三个部分: 第一部分标示材质属性,例如:S代表钢铁,F代表铁质; 第二部分说明不同的形态、类别、功能,比如:P指代板材,T象征管材,K寓意工具用材; 第三部分
分类特征数字,通常代表最小抗拉力值。以SS400为例,首个字母S代表材质为钢,第二个字母S指明用途为结构用途,400数值表示该钢材抗拉力强度下限为400兆帕,该材料即为抗拉力值为400兆帕的常规结构用钢。3.2SPHC中首字母S代表钢材,P指板材,H意为热处理,C表示商业用途,整体说明是通用型热轧钢板或钢带。3.3SPHD指的是用于冲压的热轧钢板和钢带。3.4SPHE指的是用于深冲的热轧钢板和钢带。SPCC指通常采用冷轧工艺生产的碳素结构钢薄板和钢带,其性能与中国Q195-215A钢种大致相同,第三个字母C代表冷加工状态。必须确保抗拉性能测试,并在牌号后缀T以示区别
为SPCCT, 3.6、SPCD指代冲压适用冷轧碳素钢板材和钢带, 对应中国08AL(13237)高级碳素构造钢, 3.7、SPCE代表深冲适用冷轧碳素钢板材和钢带, 对应中国08AL(5213)深冲用钢, 若要求确保不发生时效现象, 则在牌号后缀加N成为SPCEN冷轧碳素钢薄板及钢带的调质状态标记如下:处于软化处理时记作A,实施常规调质时记作S,若为八分之一硬则记作8,若为四分之一硬则记作4,若为二分之一硬则记作2,若为全硬则记作1。表面处理方式标记:若为无光精轧则记作D,若为亮光精轧则记作B。例如SPCC-SD代表采用常规调质且表面无光泽的一般用途冷轧碳素薄板。又比如SPCCT-SB代表实施常规调质且表面需亮光加工并确保机械性能的冷轧碳素薄板。 3.8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为: S+含碳量+字
母代号包括C和CK,其中C代表碳,CK代表渗碳用钢,含碳量以100为基准值,C表示碳元素,K表示渗碳工艺,例如碳结卷板S20C,其碳含量范围在0.18%到0.23%之间,热轧钢属于优质碳素结构钢,含碳量通常为0.10%到0.15%,归类为低碳钢类别用于冲压的热轧钢材主要有三种类型:SPHC是热轧钢材中的典型代表。SPHD的延展能力比SPHC更强一些。SPHE的延展能力又比SPHC更好。关于分类和性能说明:4.2冷轧钢 冷轧钢同样属于优质的碳素结构钢,其含碳量大约在0.08到0.12之间,归类为低碳钢。冷轧钢用于冲压,主要有三种类型,分别是,SPCC是其中一种典型钢种,SPCD也是常见的冷轧钢材料。
与SPCC对比,它的延展能力更强。SPCE与SPCC对比,它的延展能力更为突出。分类及性能介绍:4.3不锈钢 不锈钢是含铬量超过11%的高合金钢,其主要特点是抗腐蚀及耐热,具备不锈特性与表面光泽特性。在冲压成型过程中应用的不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢以及马氏体不锈钢。铁素体不锈钢的延展性同冷轧板材类似,这种不锈钢在制造时可通过热轧、冷轧和退火工艺形成特定的晶粒排列,从而让r值维持在1.21.8区间,因此具备优异的拉伸加工能力。不过它的硬化系数大约为0.2,延伸率介于0.250.3之间,这两项指标都低于奥氏体不锈钢,导致其延展类冲压成型效果不理想。 不锈钢具有下列特性: (1) 硬度及抗拉强
硬度是软钢板的二倍,导热能力较差,受热时体积变化显著,深度拉伸加工时易出现时效裂纹,表面容易受到模具损伤,不锈钢牌号表达的意义:S U S *C S P,分类及性能说明:,4.4铜及铜合金,铜及铜合金依据生产方式分为延展铜材和铸造铜材两种;铜及铜合金的显著特点包括:,(1) 导热性能优越,导电效果良好;,(2) 切削加工方便;,(3) 没有磁性;,(4) 在低温环境中不会变脆;,(5) 具备抗腐蚀能力;,(6) 具备良好的弹性;,(7) 颜色好看,容易镀锡,分类及性能说明:,4.5、铝及铝合金,铝及铝合金材料根据成型工艺分为延展材料和铸造材料两种。伸展材料又有热处理合金与非热处理
合金的差异关键在于控制材料韧性的方式不同,非热处理合金通过改变冷加工的程度来调控材料的韧性,通常情况下,冷加工的程度越深,材料的韧性就越强,热处理合金则是借助淬火、时效处理等热加工措施来得到预期的韧性。主要特点包括,外观令人赏心悦目,轻重比例高,易于加工,综合能力突出,抗腐蚀能力强,耐低温表现好,导电效率高,导热性能优越,反射效果显著,不会吸引磁性,没有毒性,适合回收利用,分类规则如下,各个数字所代表的意义如下,首位数字,揭示主要合金成分,1代表纯铝成分,2代表铜作为主要合金成分,3代表锰或锰与镁作为主要合金成分,4代表矽作为主要合金成分,5代表镁作为主要合金成分,6代表矽与镁作为主要合金成分,7代表锌与镁作为主要合金成分,8代表不属于上述合金系列的全新合金,次位数字,表明原合金中主要合金成分含量或杂质成分含量经过调整的合金,0代表原始合金成分,1代表原始合金成分经过首次调整,2代表原始合金成分经过二次调整,第三位和第四位数字,对于纯铝,表示纯度即最低含铝量,对于合金,表示特定合金的代号,引号内的Hn或Tn,代表加工硬化状态或热处理状态的炼度标记,Hn代表未经热处理的炼度标记,Tn代表经过热处理的炼度标记,分类与性能说明如下,