金屬材料的拉伸性能對鈑金成型質量的影響

楊麗英　王楠

摘? ? 要：鈑金通過冷沖壓工藝加工成形已成為最重要的機械加工工藝之一，在現代工業生產中占有重要的地位。在汽車、拖拉機、電器、電子、儀表、國防、航空航天以及日用品中隨處可見到冷沖壓產品，如不銹鋼飯盒，搪瓷盆，高壓鍋，汽車覆蓋件，冰箱門板，金屬接插件，電腦機箱，槍炮彈殼等。據不完全統計，沖壓件在汽車、拖拉機行業中約占60%，在電子工業中約占85%，而在日用五金產品中占到約90%。可見，金屬薄板沖壓件在人們日常生活中的重要性，研究沖壓件成形顯得至關重要 。鈑金沖壓成形是金屬板料成形的主要加工手段。在實際生產過程中，金屬板料受力復雜，影響因素較多，因此，弄清楚金屬板料的拉伸成形性能對于生產加工質量有重要意義。本文主要針對金屬板料拉伸性能對鈑金成形件質量的影響進行論述。

關鍵詞：金屬材料;拉伸性能;成型質量

1? 材料主要力學性能參數簡介

材料沖壓成形過程中的所用到的材料參數主要有：屈服應力、加工硬化指數、公稱拉伸強度、厚向異性系數等。

屈服應力：材料開始發生塑性變形時的應力。

加工硬化指數：與材料自身性質相關，根據塑性結構關系，材料屈服后，材料的應力隨塑性應變呈指數形式變化， n為硬化指數。

公稱拉伸強度：材料發生破壞時的材料應力。

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

2? 材料力學拉伸性能參數與成型性指標的關系研究

材料的塑性硬化曲線對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力、公稱拉伸強度、硬化指數決定的。此外，厚向異性系數對板材成型也起著至關重要的作用。

材料拉伸成形性能的特定指數

厚向異性系數γ值

厚向異性系數γ是以單向拉伸中，寬度方向的應變e2和厚度方向的應變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，這對拉深成形是有利的。例如，在曲面零件拉伸成形時，板件的中間部分在拉應力作用下，厚度方向上變形較困難，即變薄量小，而在板平面內與拉應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行和工件質量的提高;同樣，在用r值大的板料進行筒形件拉深時，筒壁在拉應力作用下不易變薄，不易拉破，而凸緣區、壓延區的切向壓縮變形容易，起皺趨勢降低，壓料力減小，反過來又使筒壁拉應力降低，使筒形件的拉深極限變形程度增大——拉得深。

γ值越大，鈑金抵抗失穩變薄的能力越大，越能發揮拉伸失穩前的最大強度，拉動邊緣部分，形成更深的壓延件。

應變強化指數n值，又叫應變剛指數。

n是鈑金脹形性能的主要數據。

實踐知道，幾乎全部金屬，在塑性變形中，其變形抵抗力都有隨應變的增加而強化的趨勢，而這種趨勢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叫應變強化系數，與材料性質有關，n叫做應變的強化指數，與材料應變的過程有關。

（在彈性變形中，K=E，n=1，即：σ=Eε）

應變強化，一般指應變強化指數而言，在成形中作用是：當鈑金某點應力較其鄰近部分大時，其較大的應變由于應變強化，增加了抵抗進一步變形的能力，故有將變形轉移到鄰近部分的作用，延緩了該點縮頸的到來，使較大的板面有更為均布的應變。就延緩縮頸這一點來說，n值與γ值是相同的，不同的是在壓延中，危險斷面是不能轉移的特定幾何部分，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的伸長率（35%），明顯好于430（22%），08F的脹形性能比430好，這也說明金屬材料的拉伸性能對鈑金成型質量的影響起著重要的地位。

4? 結語

沖壓件的成形質量與材料的拉伸性能直接相關，因此研究材料參數拉伸性能關系對沖壓件成形性能的影響也變得尤為重要，使工程師能對材料的沖壓性能有正確的評定。

參考文獻：

[1] 曾霞文.冷沖壓工藝及模具設計[M].長沙：中南大學出版社.

[2] 包向軍.材料參數對沖壓成型性能影響的數值[J].機械工程材料.