摘要：針對(duì)不銹鋼薄板拉深特性，提出了選擇模具材料、模具制造、工藝潤(rùn)滑方面的注意點(diǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命。
關(guān)鍵詞：不銹鋼；拉深；粘結(jié)瘤
0 引言
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(lái)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(guò)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(lái)的模具選材、熱處理、加工及工藝潤(rùn)滑等問(wèn)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)嵝员绕胀ǖ吞间摬?，?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(huì)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(lái)達(dá)到。
4) 不銹鋼薄板拉深過(guò)程中容易出現(xiàn)粘結(jié)瘤現(xiàn)象。
圖1所示，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(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)以及板料的塑性變形產(chǎn)生熱能，使得潤(rùn)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(dòng)剪切作用下，潤(rùn)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(duì)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(guò)程中出現(xiàn)粘結(jié)瘤的問(wèn)題一直困擾著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，給生產(chǎn)者帶來(lái)很大的麻煩，然而由于粘結(jié)瘤形成涉及到摩擦學(xué)等問(wèn)題，影響因素較多。目前，我們只能從不同角度提出措施來(lái)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(duì)粘結(jié)瘤問(wèn)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(lái)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(hào)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(huì)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(wèn)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(duì)于不銹鋼拉深中的粘結(jié)現(xiàn)象并不會(huì)帶來(lái)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(rùn)滑劑中活性劑的親和力較弱，不易建立起潤(rùn)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(duì)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(duì)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了各種拋光新技術(shù)和拋光工具，開(kāi)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(duì)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(lái)的Ra3.2-Ra1.6的基礎(chǔ)上降低到Ra0.4-RaO.2。同時(shí)通過(guò)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(duì)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(rùn)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(zhēng)的事實(shí)，因此選擇潤(rùn)滑劑或涂覆劑的首要點(diǎn)就是在板料拉深成形過(guò)程中潤(rùn)滑膜自始至終不發(fā)生破裂并且起潤(rùn)滑作用?！胺勒辰的Α笔沁x擇潤(rùn)滑劑的基本出發(fā)點(diǎn)。
一般在潤(rùn)滑劑中加一定比例的極壓添加劑或采用固體潤(rùn)滑劑均可取得較好效果。這主要是提高潤(rùn)滑劑對(duì)金屬表面的潤(rùn)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(lái)加強(qiáng)油膜強(qiáng)度和增強(qiáng)吸附能力，較好地潤(rùn)滑模具與產(chǎn)品表面。固體潤(rùn)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(rùn)滑劑有很高的穩(wěn)定性，在高溫下也能起到潤(rùn)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(cè)上可查到配方)。
另外，由脂肪、礦物油、合成油脂、潤(rùn)滑脂、皂液也可組成潤(rùn)滑劑，且對(duì)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(rùn)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(hào)3054合金鑄鐵制作模具，那么選用一般潤(rùn)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(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)粘?，F(xiàn)象。另外，近年來(lái)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(rùn)滑膜，毛坯經(jīng)過(guò)處理，表面得到一層有機(jī)潤(rùn)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(rùn)滑作用，實(shí)驗(yàn)表明效果良好。