不銹鋼薄板拉深存在問題及對策

不銹鋼產(chǎn)品以其精美的外表、優(yōu)良的抗腐蝕性、抗高溫氧化性及高低溫強(qiáng)度而頗得人們的青睞，愈來愈廣泛地用于裝飾、輕工、民用五金、廚房設(shè)備及用具等行業(yè)。由于這類產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求較高，在產(chǎn)品的整個(gè)加工過程中，要保證高光亮度的產(chǎn)品表面不劃傷和擦傷難度確實(shí)很大，特別是由于不銹鋼薄板拉深特性所帶來的模具選材、熱處理、加工及工藝潤滑等問題直接影響到產(chǎn)品質(zhì)金、產(chǎn)量、成本及模具壽命。

　　1 不銹鋼薄板拉深特點(diǎn)及粘結(jié)瘤

　　由于不銹鋼的屈服點(diǎn)高，硬度高，冷作硬化效應(yīng)顯著，不銹鋼薄板進(jìn)行拉深時(shí)其特點(diǎn)如下：

　　1) 因?qū)�熱性比普通低碳鋼差，�?dǎo)致所需變形力大；

　　2) 不銹鋼薄板拉深時(shí)，塑性變形劇烈硬化，薄板拉深時(shí)容易起皺，滿要較大的壓邊力；

　　3) 板料在拉深凹模圓角處的彎曲和反向彎曲所引起的回彈，通常會在產(chǎn)品側(cè)壁形成凹陷變形使得尺寸精度和形狀要求較高的產(chǎn)品需要增加整形工序來達(dá)到。

　　4) 不銹鋼薄板拉深過程中容易出現(xiàn)粘結(jié)瘤現(xiàn)象。

　　從微觀角度看，板料與模具表面都是凹凸不平的粗鍵面，由于拉深過程中壓邊力較大，載荷由局部凸起部位承受單位壓力很大；又因板料與模具間產(chǎn)生相對運(yùn)動以及板料的塑性變形產(chǎn)生熱能，使得潤滑膜粘度下降，強(qiáng)度降低；板料上凸起部位在高壓、瞬時(shí)高溫、受運(yùn)動剪切作用下，潤滑膜破裂，板料與模具直接接觸，板料凸起部位被模具凸起部位刮下成為碎片堆人模具凸起部位前方，如溫度足夠高，使得碎片軟化、熔化、枯焊在模具上，形成粘結(jié)瘤。粘結(jié)瘤一且形成就很難脫落，且越粘越大，從而導(dǎo)致不銹鋼板料拉深產(chǎn)品表面留下嚴(yán)重劃痕。另外，拉深速度、板料變形童大小等也對粘結(jié)瘤形成起著重要作用。如何避免拉深模粘結(jié)瘤的形成，提高拉深件的表面質(zhì)量是不銹鋼薄板拉深中的技術(shù)難題所在。
 
　　2 解決措施

　　不銹鋼薄板拉深成形過程中出現(xiàn)粘結(jié)瘤的問題一直困擾著生產(chǎn)現(xiàn)場，給生產(chǎn)者帶來很大的麻煩，然而由于粘結(jié)瘤形成涉及到摩擦學(xué)等問題，影響因素較多。目前，我們只能從不同角度提出措施來防止粘結(jié)瘤的形成及減少。

　　2.1 模具工作部分材料選擇及熱處理

　　針對粘結(jié)瘤問題，選擇模具材料應(yīng)根據(jù)不銹鋼板料與模具材料的親合關(guān)系注意兩點(diǎn)：選擇一是抗粘合性強(qiáng)，二是耐磨減摩的模具材料。一般來講，金屬晶格類型、晶格間距、電子密度、電化學(xué)性能相通的金屬，其相互吸引、溶解能力強(qiáng)，易粘附在一起，結(jié)果摩擦系數(shù)變大。Cr、Ni與Fe的互溶性大，因此用鋼模拉深時(shí)，更易發(fā)生粘結(jié)瘤現(xiàn)象。實(shí)踐證明：選用鑄鋁青銅、硬鋁青銅防粘效果較好；采用碳化鎢鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造凹模比用Cr12Mov軟氮化制造凹模壽命提高數(shù)倍，且不粘模；如果采用代號3054合金鑄鐵，只需在模具表面進(jìn)行火焰淬火，模具表面不會出現(xiàn)粘結(jié)瘤。另外在模具易損部位可采用硬質(zhì)合金鑲塊，它具有優(yōu)良的抗壓性能、超群的耐磨性和持久的表面粗糙度及尺寸情度控制。但由于價(jià)格問題，生產(chǎn)中用得較少。

　　受工廠選材限制，如果一般高碳、高鉻工具鋼用作不銹鋼薄板拉深模，熱處理硬度應(yīng)達(dá)到60HRC以上，表面可進(jìn)行軟氮化處理。如為提高模具耐磨性而再提高硬度對于不銹鋼拉深中的粘結(jié)現(xiàn)象并不會帶來改善。關(guān)鍵是應(yīng)該在熱處理中盡可能去除殘余奧氏體，如Cr12一類高硬度材料采用普通的悴火工藝，即使達(dá)到HRC62-64的極限硬度范圍，組織中仍殘存相當(dāng)數(shù)量的奧氏體。奧氏體既是模具中的軟點(diǎn)，與馬氏體相比又與潤滑劑中活性劑的親和力較弱，不易建立起潤滑油膜。因此這類材料的熱處理在悴火冷卻后可采用低溫處理的辦法，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體從而改善基體的抗粘合性。此外，還應(yīng)對不銹鋼拉深模進(jìn)行表面處理以提高模具的耐磨性、抗粘合性。對于合金鑄鐵或有色合金材料制作的模具采取滲氮等表面強(qiáng)化工藝，使用效果較好。

　　2.2 模具工作部分的表面加工

　　不銹鋼拉深模表面質(zhì)量要求很高。較低的表面粗糙度可以起到減摩和提高抗粘合性的作用因此。拉深模在進(jìn)行了磨削加工后，更重要的是消除加工痕跡。而在模具制造中往往忽視了研磨和拋光工序。應(yīng)該指出。在整個(gè)模具加工過程中，拋磨工作量應(yīng)占三分之一，因不銹鋼產(chǎn)品的外觀質(zhì)量在很大程度上取決于模具的拋磨技術(shù)。模具表面粗糙度降低，模具的修磨次數(shù)相應(yīng)減少，模具使用壽命相應(yīng)地得到提高。

　　如果模具表面拋磨不夠，加之不銹鋼薄板拉深易引起粘結(jié)瘤的特性，因而拉深出來的產(chǎn)品劃痕嚴(yán)重。而產(chǎn)品上的這此劃痕用拋光處理來解決既費(fèi)時(shí)又達(dá)不到效果。因此，我們應(yīng)該在模具拋磨工序上下大的功夫，只有模具表面加工精度提高才能減少產(chǎn)品的劃痕，模具的修模壽命才能得到大幅度提高。近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了各種拋光新技術(shù)和拋光工具，開發(fā)了超聲波、電解拋光、磨料噴射、擠壓珩磨等新工藝、新設(shè)備。據(jù)資料介紹，對CrWMo，3Cr12W8V,Cr12三種材料模具進(jìn)行電化學(xué)拋光試驗(yàn)研究，證明這種拋光僅用5-10分鐘就能使模具型腔表面粗糙度從原來的Ra3.2-Ra1.6的基礎(chǔ)上降低到Ra0.4-RaO.2。同時(shí)通過電化學(xué)拋光還可提高表面硬度以提高耐磨性。又如，超聲波拋光機(jī)可用于經(jīng)軟氮化處理的型腔的細(xì)拋光，它可以避免手工拋光易破壞氮化膜的缺點(diǎn)。對于新的拋光技術(shù)我們應(yīng)該積極去運(yùn)用和總結(jié)。

　　2.3 工藝潤滑

　　由不銹鋼拉深特性可知，形成粘結(jié)瘤是因?yàn)榘辶吓c模具發(fā)生了直接接觸，這是一個(gè)理論上不爭的事實(shí)，因此選擇潤滑劑或涂覆劑的首要點(diǎn)就是在板料拉深成形過程中潤滑膜自始至終不發(fā)生破裂并且起潤滑作用。“防粘降摩”是選擇潤滑劑的基本出發(fā)點(diǎn)。

　　一般在潤滑劑中加一定比例的極壓添加劑或采用固體潤滑劑均可取得較好效果。這主要是提高潤滑劑對金屬表面的潤滑能力，用以產(chǎn)生含硫、磷、氯的化合物在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，生成硫化鐵、氯化鐵等來加強(qiáng)油膜強(qiáng)度和增強(qiáng)吸附能力，較好地潤滑模具與產(chǎn)品表面。固體潤滑劑則是填充到金屬表面的小坑內(nèi)，使干磨擦接觸點(diǎn)減少到最少，另外固體潤滑劑有很高的穩(wěn)定性，在高溫下也能起到潤滑作用，不易發(fā)生模具粘結(jié)。通常在生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)品變形程度和實(shí)際情況選擇和配方(有關(guān)沖壓手冊上可查到配方)。

　　另外，由脂肪、礦物油、合成油脂、潤滑脂、皂液也可組成潤滑劑，且對不銹鋼淺拉深效果較好。含有水溶乳濁液，或者用油稀釋的有機(jī)礦物油也可用于淺拉延。在潤滑劑中加入石墨能起到抗粘合的作用但石墨加人后的清洗較困難。如選用代號3054合金鑄鐵制作模具，那么選用一般潤滑劑效果都較好。

　　據(jù)資料介紹板料經(jīng)鹽浴處理可在表面獲得一層金屬軟模(如銅、鋅、鉛等)，拉深成形過程中不會出現(xiàn)粘模現(xiàn)象。另外，近年來研制出了一種以聚乙烯醇縮丁醛為主體的有機(jī)高分子潤滑膜，毛坯經(jīng)過處理，表面得到一層有機(jī)潤滑膜，它可隨板料一起變形，這不僅避免了模具與板料的直接接觸，防止了粘模，保證了產(chǎn)品表面質(zhì)量。而且極大的減弱了模具與板料的摩擦作用，起到良好的潤滑作用，實(shí)驗(yàn)表明效果良好。