金屬材料的拉伸性能對(duì)鈑金成型質(zhì)量的影響

楊麗英　王楠

摘? ? 要：鈑金通過(guò)冷沖壓工藝加工成形已成為最重要的機(jī)械加工工藝之一，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器、電子、儀表、國(guó)防、航空航天以及日用品中隨處可見(jiàn)到冷沖壓產(chǎn)品，如不銹鋼飯盒，搪瓷盆，高壓鍋，汽車(chē)覆蓋件，冰箱門(mén)板，金屬接插件，電腦機(jī)箱，槍炮彈殼等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，沖壓件在汽車(chē)、拖拉機(jī)行業(yè)中約占60%，在電子工業(yè)中約占85%，而在日用五金產(chǎn)品中占到約90%?？梢?jiàn)，金屬薄板沖壓件在人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾?，研究沖壓件成形顯得至關(guān)重要 。鈑金沖壓成形是金屬板料成形的主要加工手段。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，金屬板料受力復(fù)雜，影響因素較多，因此，弄清楚金屬板料的拉伸成形性能對(duì)于生產(chǎn)加工質(zhì)量有重要意義。本文主要針對(duì)金屬板料拉伸性能對(duì)鈑金成形件質(zhì)量的影響進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：金屬材料;拉伸性能;成型質(zhì)量

1? 材料主要力學(xué)性能參數(shù)簡(jiǎn)介

材料沖壓成形過(guò)程中的所用到的材料參數(shù)主要有：屈服應(yīng)力、加工硬化指數(shù)、公稱拉伸強(qiáng)度、厚向異性系數(shù)等。

屈服應(yīng)力：材料開(kāi)始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力。

加工硬化指數(shù)：與材料自身性質(zhì)相關(guān)，根據(jù)塑性結(jié)構(gòu)關(guān)系，材料屈服后，材料的應(yīng)力隨塑性應(yīng)變呈指數(shù)形式變化， n為硬化指數(shù)。

公稱拉伸強(qiáng)度：材料發(fā)生破壞時(shí)的材料應(yīng)力。

厚向異性系數(shù)：板料沖壓成形性能與材料的厚向異性系數(shù)密切相關(guān)，板料的厚向異性系數(shù)常用平均值

2? 材料力學(xué)拉伸性能參數(shù)與成型性指標(biāo)的關(guān)系研究

材料的塑性硬化曲線對(duì)材料成型起著決定性的作用，而材料塑性硬化曲線的形狀則是由屈服應(yīng)力、公稱拉伸強(qiáng)度、硬化指數(shù)決定的。此外，厚向異性系數(shù)對(duì)板材成型也起著至關(guān)重要的作用。

材料拉伸成形性能的特定指數(shù)

厚向異性系數(shù)γ值

厚向異性系數(shù)γ是以單向拉伸中，寬度方向的應(yīng)變e2和厚度方向的應(yīng)變e3之比表示：

γ=e2/e3

r值的大小反映了板平面方向和厚度方向變形難易程度的比較。r值越大，則板平面方向上越容易變形，而厚度方向上較難變形，這對(duì)拉深成形是有利的。例如，在曲面零件拉伸成形時(shí)，板件的中間部分在拉應(yīng)力作用下，厚度方向上變形較困難，即變薄量小，而在板平面內(nèi)與拉應(yīng)力相垂直的方向上的壓縮變形比較容易，則板料中間部分起皺的趨向性降低，有利于拉深的順利進(jìn)行和工件質(zhì)量的提高;同樣，在用r值大的板料進(jìn)行筒形件拉深時(shí)，筒壁在拉應(yīng)力作用下不易變薄，不易拉破，而凸緣區(qū)、壓延區(qū)的切向壓縮變形容易，起皺趨勢(shì)降低，壓料力減小，反過(guò)來(lái)又使筒壁拉應(yīng)力降低，使筒形件的拉深極限變形程度增大——拉得深。

γ值越大，鈑金抵抗失穩(wěn)變薄的能力越大，越能發(fā)揮拉伸失穩(wěn)前的最大強(qiáng)度，拉動(dòng)邊緣部分，形成更深的壓延件。

應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)n值，又叫應(yīng)變剛指數(shù)。

n是鈑金脹形性能的主要數(shù)據(jù)。

實(shí)踐知道，幾乎全部金屬，在塑性變形中，其變形抵抗力都有隨應(yīng)變的增加而強(qiáng)化的趨勢(shì)，而這種趨勢(shì)不僅在冷作變形中有，而且在熱作變形中也有。用公式表示：

σ=Kεn

式中K叫應(yīng)變強(qiáng)化系數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)，n叫做應(yīng)變的強(qiáng)化指數(shù)，與材料應(yīng)變的過(guò)程有關(guān)。

（在彈性變形中，K=E，n=1，即：σ=Eε）

應(yīng)變強(qiáng)化，一般指應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)而言，在成形中作用是：當(dāng)鈑金某點(diǎn)應(yīng)力較其鄰近部分大時(shí)，其較大的應(yīng)變由于應(yīng)變強(qiáng)化，增加了抵抗進(jìn)一步變形的能力，故有將變形轉(zhuǎn)移到鄰近部分的作用，延緩了該點(diǎn)縮頸的到來(lái)，使較大的板面有更為均布的應(yīng)變。就延緩縮頸這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，n值與γ值是相同的，不同的是在壓延中，危險(xiǎn)斷面是不能轉(zhuǎn)移的特定幾何部分，故n值不能像γ值那樣，在壓延中起顯著作用。

3? 常用材料力學(xué)性能分析

08F的密度值明顯好于430材料，所以兩材料成形性能相近，但08F的伸長(zhǎng)率（35%），明顯好于430（22%），08F的脹形性能比430好，這也說(shuō)明金屬材料的拉伸性能對(duì)鈑金成型質(zhì)量的影響起著重要的地位。

4? 結(jié)語(yǔ)

沖壓件的成形質(zhì)量與材料的拉伸性能直接相關(guān)，因此研究材料參數(shù)拉伸性能關(guān)系對(duì)沖壓件成形性能的影響也變得尤為重要，使工程師能對(duì)材料的沖壓性能有正確的評(píng)定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾霞文.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社.

[2] 包向軍.材料參數(shù)對(duì)沖壓成型性能影響的數(shù)值[J].機(jī)械工程材料.