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  第二讲 精冲零件(下)

6.1 尺寸公差
  因为精冲是一个流动—剪切过程,在精冲时,冲裁凸模首先使金属组织的晶体发生强烈的变形,而后分离。一定的精冲材料影响精冲零件的表面质量、尺寸精度和模具寿命。
  对它的基本要求是:
  (1)必须具有良好的可塑性和较大的变性能力
  这主要是使剪切区材料的流动持续到剪切终结而无撕裂。
  采用抗拉强度δb≤650 N/mm2,含碳量到0.35%的钢,其精冲效果最好。
    [1]材料的精冲性能
      —抗拉强度
      —屈服极限
      —延伸率
      —硬度
      —渗碳体和碳化物(球化)变形程度
    [2]材料的变形能力
      —屈服极限低
      —抗拉强度低
      —断裂延伸率高
      —端面收缩率高
    精冲材料具有较高的断裂延伸率值和端面收缩率值就具有较高的变形性能。低的屈服极限值说明材料在较低的压力作用下就开始流动。
    精冲材料强度的适宜范围,见图10。图中的含碳量是按当量含碳量计算,即

低碳钢含碳量及低合金钢当量含碳量(重量%)

图10 合金含碳量与材料强度的关系

(2)必须具有良好的组织结构
  精冲材料,对金相组织有较高的要求。同样的材料,热处理不同,其金相组织和延伸率亦不同,对精冲件的质量也有显著的影响。如对含碳量大于0.35%的碳钢、合金钢来说,渗碳体(Fe3C)的形状及其分布对剪切表面光洁度有决定性的影响,其中以球化后(经球化退火)碳化物以细粒状均匀分布最为理想,而有片装珠光体组织很难冲出光洁的剪切表面。图11所示,系含碳量为0.45%的碳钢,由于金相组织的不同,而得到不同的剪切表面质量。左边是未处理前铁素体-珠光体结构,右边是经球化后的球状渗碳体。

图11 不同金相组织对剪切面的影响(C45)

(3)精冲时的冷作硬化
  由于精冲是挤压-剪切过程的复合,因而材料在剪切区内晶体组织产生了强烈的冷作变形。突出表现在冷作硬化区内材料的硬度比基体硬度有显著的增大。为此,掌握精冲冷作硬化的变形规律,确定其冷作硬化的大小、形状和深度以及对精冲件的实际作用,是非常必要的。
图12所示,为普冲与精冲时材料的冷作硬化情况。

图12 普冲与精冲时材料的冷作硬化

6.2 精冲材料的选择
  (1)选择原则
  从技术上要满足精冲零件的功能要求,同时要考虑经济性,以降低成本。它包括:供应类型和状态、尺寸公差、表面质量和精冲难度。
  (2)材料品种
  黑色金属,包括:软 钢 (C≤0.13%); 非合金钢(0.12~1.0%C)
  合金钢 (0.15~0.20%C) 不锈钢(C≤0.15%)
  细晶粒钢(0.10~0.22%C)
  有色金属,包括:铜和铜合金;铝和铝合金。
  (3)供应状态
  对于钢材要求:
  a. 供应类型:热轧带钢、冷轧带钢、扁钢,但状态各不一样,有退火、软化退火、 球化退火等。
  b. 尺寸大小:按设计模具确定。
  c. 厚度公差:要与零件相符。
  d. 表面质量:不同的轧制方法得到不同的表面质量,为酸洗的、喷砂的、酸洗平整的、冷轧的等。
  e. 金相组织:根据产品零件要求,分为三级:
  FSGⅠ:具有最大的抗拉强度,对金相组织无要求;
  FSGⅡ:经退火处理,材料C>0.15%,约含80~90%球状渗碳体;
  FSGⅢ:经软化退火,材料C>0.15%,约含100%球状渗碳体。
  对有色金属铜、铝及其合金均有化学成分及轧制状态要求。

6.3 精冲材料的精冲性评价
  精冲材料的精冲性评价及材料的选择,可参看表5。

表5 钢材的精冲性

钢 号 可冲厚度最大(mm) 精冲性评价
中 国(YB) 美 国(AISI) 德 国(DIN) 日 本JIS) 苏联(гOCT)
08 1008       15 1
10 1010 C10 S10C 10号钢 15 1
15 1015 C15 S15C 15号钢 12 1
20 1020 C22 S20C 20号钢 10 1
25 1025   S25C 25号钢 10 1
30 1030   S30C 30号钢 10 1
35 1035 C35 S35C 35号钢 8 2
40 1040   S40C 40号钢 7 2
45 1045 C45 S45C 45号钢 7 2
50 1050 CK53 S50C 50号钢 6 2
55 1055 Cf56 S55C 55号钢 6 2
60 1060 C60 SWRH4B 60号钢 5 2
  1064 CK60 S58C   6  
65 1065 CK67 SUP2 65号钢 3  
70 1070       3 2
            3
  1074 C75     3  
T8A W1-0.8C C85W2 SKU3 Y8A 3  
T10A         3 3
15Mn/16Mn         8 3
15CrMn   16MnCr5   15XГ 5 2
    14Ni6     8 2
    14NiCr10 SNC21H   7  
  E3316 14NiCr14 SNC22H   7  
    14NiCr18     7  
    15CrNi6     6  
    18CrNi8     5  
  4317 17CrNiMo6     5  
15Cr   15Cr3 SCr21 15X 5 2
  
   (续表)
钢 号 可冲厚度最大(mm) 精冲性评价
中 国(YB) 美 国(AISI) 德 国(DIN) 日 本JIS) 苏联(гOCT)
    15CrMo5     4  
20CrMo 4118 20CrMo5 SCM22 20XM 4 2
20CrMo   20MnCr5     4.5 2
20MnMo         8 2
42Mn2V   42MnV7     6 2
GCr15 E52100 100Cr6 SUJZ ⅢX15 6 3
0Cr13 410 X7Cr13        
1Cr13 403 X10Cr13 SUS21 1X13    
4Cr13   X40Cr13   4X13    
Cr17 430 X8Cr17 SUS24 X17    
0Cr18Ni9 304 X5CrNi189 SUS27 0X18H9    
1Cr18Ni9 302 X12CrNi188 SUS40 1X18H9    
1Cr18Ni9Ti 321 X10CrNiTi189 SUS29 1X18H9T    
  304L X2CrNi189 SUS28CP      
    X8CrNi1212        
  301 X12CrNi177 SUS39CP      
    X2NiCr1816        
             

注:
  1.很好——理想的精冲材料,冲裁面光洁度高,模具寿命长。
  2.良好——适宜的精冲材料,冲裁面光洁度号,模具寿命正常。
  3.尚可——勉强的精冲材料,用于形状复杂的零件时,冲裁面撕裂,模具寿命短


 
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