在冲压生产中,一般都是根据冲压件本身的使用要求,从保证冲压性能及产品质量,方便生产,易于提高生产率,降低产品成本及原材料消耗等方面出发,经产品设计者合理选用原材料。冲压操作者根据工艺规程及图样选用原材料进行剪切及冲压成形,但在使用前,还要注重材料本身的质量,以适应冲压生产的工艺性要求。
冲压加工对使用的原材料,应有以下几方面要求:
1)材料应具有良好的力学性能,即塑性要好,有较高的伸长率和断面收缩率,较低的屈服极限和较高的抗拉强度。这样,在冲压变形工序中,其允许的变形量及变形程度就会较大,施加的变形压力也越小;同时,可以减少变形工序以及中间退火等次数,或者根本不需要中间退火,有利于冲压工艺的稳定性和变形的均匀性,提高制品的成形精度及模具使用寿命,降低了冲件的成本。表4-9列出了各种类型冲压件对材料的力学性能要求,供选用材料时参考。
表4-9 各种类型冲压件对材料的力学性能要求
注: r —圆角半径; t —材料厚度。
2)材料应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态。这是因为,表面状态好的材料,冲压加工时不易破裂,不容易擦伤模具,所制成的成品冲压件表面状态好。
3)材料厚度的公差应符合国家规定的标准。因为一定的模具间隙仅适于一定厚度的材料。材料的厚度公差大不仅会影响制品质量,还会导致产生废品及损坏模具。表4-10列出了冷轧钢板和钢带的厚度允许偏差,供使用时参考。
表4-10 冷轧钢板及钢带的厚度允许偏差(单位:mm)
4)材料应对冲压后的继续加工如焊接、电镀、抛光等工序有良好的适应性。同时,所选用的材料的内部金相组织状况、化学成分含量都应达到相应的标准,以确保良好的冲压工艺性。
在冲压行业中,企业一般都是根据所需要的材料牌号、规格型号按合同成批量地从材料生产厂家或市场采购进厂。在有条件的企业,对于进厂的冲压板材及卷料,一般都按国家标准及合同规定,对其力学性能、化学成分、金相组织、表面质量及尺寸公差和其他特殊性能要求等进行检测。但操作者在使用冲压材料之前,必须掌握目测材料的表面质量,能直接识别材料的缺陷,以有利于冲压作业的正常进行,冲压出合格的制品零件及延长模具的使用寿命。目测主要包括如下几方面:
1)材料的表面要光洁,平整度要高,不能有任何弯曲不平及表面粗糙不平现象。
2)材料表面应洁净,绝不能在表面有氧化皮、分层、气泡、锈蚀等缺陷。
3)材料表面不能有明显裂纹、划痕、凹陷等缺陷。
4)检测板料与卷料的厚度,其厚度偏差要符合合同标准要求(参见表4-10)。
5)板料及卷料硬度一定要符合规定的要求,必要时可取样用硬度计进行检测。
在冲压生产过程中,常遇到在修理冲模或冲压零件时对某些材质无法辨认。这时,可以将其在砂轮机上打几下火花,通过火花的花形及颜色来识别钢材,如图4-1所示。
图4-1 钢材的火花鉴别
a)低碳钢火花 b)中碳钢火花 c)高碳钢火花 d)高速钢W18Cr4V火花
图4-1a所示为低碳钢火花。整个火束呈草黄带红,发光适中,流线稍多,长度较长,自根部起逐渐膨胀粗大,至尾部又逐渐收缩,尾部下垂成半弧形,色稍暗,时有枪尖尾花,花量不多,爆花为四根分叉一次花,呈星形,芒线较粗。在流线上的爆花,只有一次爆裂的芒线称一次花。一次花是碳的质量分数在0.25%以下的火花特征。
图4-1b所示为中碳钢火花。火束呈黄色,发光明亮,流线多而细长,尾部垂直,尖端分叉。爆花为多根分叉二次花,附有节点,芒线清晰有较多的小花和花粉产生,并开始出现不完全的两层复花,火花盛开,射力较大,花量较多,占整个火束的3/5以上。
图4-1c所示为高碳钢火花。火束呈黄色,光束根部暗、中部明亮、尾部次之。流线多而细、长度较短、形度直、射力强。爆花为多根分叉二次、三次爆裂三层复花,花量较多,占整个火花束的3/4以上。
铬钢的火花与高碳钢的火花相似。铬的含量越高,产生的爆花越多,火花为二次、三次爆裂复花,花形较大、花量多而拥挤,但火花束比高碳钢明亮,颜色为黄色且带白光。流线短且稍粗,多为大型爆花,枝状爆花不显著。
图4-1d所示为高速钢W18Cr4V的火花。其火束细长,呈赤橙色,发光极暗弱,几乎无火花爆裂。