結(jié)合理論研究及實際工程經(jīng)驗,還有對不銹鋼板成形缺陷類別及原因的分析,提出了對應(yīng)的優(yōu)化措施及工藝方案。
1、起皺與鼓包的優(yōu)化措施
(1)優(yōu)化球面不銹鋼結(jié)構(gòu)尺寸。
由于切向壓應(yīng)力與起皺有直接關(guān)系,降低球面深度h,可以降低拉深深度,
減小變形程度和切向壓應(yīng)力,進而控制鼓包、起皺等缺陷。
(2)合理選擇沖壓材料。
支座用球面不銹鋼通常選擇固溶處理的奧氏體不銹鋼板,
例如06Cr18Ni11Ti和022Cr17Ni12Mo2,其屈強比分別為0.398、0.371。
因此選擇的材料屈強比在0.4以內(nèi)即可以滿足拉深要求。
(3)設(shè)置壓邊圈并增大壓邊力。
在成形過程中,起皺與鼓包產(chǎn)生的主要原因是壓邊力不足,
因此采用壓邊圈并增大壓邊力以減少成形缺陷。
增加壓邊圈后,板料被限制在壓邊圈和凹模的間隙中流動,穩(wěn)定性得到增加,
可以進行較深拉深而不產(chǎn)生開裂,同時采用雙動壓力機可以有效控制壓邊力大小,減少鼓包缺陷。
2、避免開裂的優(yōu)化方案
開裂的主要原因在于凸模圓角半徑及凸、凹模間隙設(shè)置不合理。
如果凸模圓角半徑r凸過小,則毛坯在角部產(chǎn)生過大的彎曲變形,在危險斷面易開裂;
如果r凸過大,在拉深初始階段,凸模下方毛坯懸空面積增大,與模具零件的接觸面積減少,容易使毛坯起皺。
一般根據(jù)經(jīng)驗選擇8~15倍的板料厚度為凸模圓角半徑,可以有效控制開裂缺陷。
凸、凹模間隙是指凸、凹模橫向尺寸的差值。
當(dāng)凸、凹模間隙過小時,零件成形質(zhì)量較好,但拉深力大,零件易開裂;
當(dāng)凸、凹模間隙過大時,拉深力小,零件易產(chǎn)生起皺、變厚、側(cè)壁不直等缺陷。
合理的凸、凹模間隙可以控制拉深過程的摩擦力并增加材料的流動性,
一般采用比毛坯厚度小10%的模具零件間隙比較合理。
3、輪廓度超差的優(yōu)化措施
在不銹鋼成形工藝中,輪廓度超差是難解決的問題,
目前還沒有有效的措施進行控制,但可以采用一定的方法進行優(yōu)化。
常采用2種方法控制回彈實現(xiàn)輪廓度的優(yōu)化,
一種是增大模具的豎向變形區(qū),增加拉深量,進而增大不銹鋼毛坯的塑性變形區(qū)域,
獲得中心處較好的球面輪廓,但是該方法容易使板材開裂且材料利用率較低;
另一種方法則是調(diào)整凸模的球徑公差實現(xiàn)輪廓度的優(yōu)化。
由于橋梁支座的結(jié)構(gòu)特性及實際裝配工藝的差異,可以通過控制凸模公差實現(xiàn)輪廓度的優(yōu)化。
球型支座使用面為凸面,可以將凸模球徑設(shè)置為負公差,
成形切邊后由于材料回彈球徑處于設(shè)計范圍內(nèi),滿足使用要求;
摩擦擺支座使用面為凹面,可以將凸模中心區(qū)域球徑設(shè)置為負公差,使其成形回彈后球徑滿足使用要求。
但該方法還沒有準(zhǔn)確的公差放量值,需要經(jīng)驗積累并多次修模調(diào)整。
4、提高表面質(zhì)量的優(yōu)化方案
通過對凸模進行拋光處理、凸模表面鍍防銹層、使用后密封保存等措施提高凸模表面質(zhì)量,
減少不銹鋼成形后凹面的表面缺陷。
此外,潤滑也是提高不銹鋼成形質(zhì)量的有效方法。
成形過程中,毛坯與凹模之間、毛坯與壓邊圈之間會產(chǎn)生較大的摩擦力,
不僅會降低拉深的許用變形程度,而且會導(dǎo)致零件表面擦傷。
因此在凹模表面、壓邊圈與毛坯接觸面、凹模和壓邊圈相接觸的毛坯表面均勻涂抹潤滑劑,
并保持潤滑部位清潔,然后再進行成形。
但是在凸模表面或與凸模接觸的毛坯表面不能涂潤滑劑,
因為潤滑劑會使毛坯與凸模間由摩擦來傳遞變形力的能力降低,產(chǎn)生成形缺陷。
不同缺陷的優(yōu)化措施存在較大差異,在工程應(yīng)用中需根據(jù)實際情況進行調(diào)整,
采用多種方法協(xié)同作用減少成形缺陷的產(chǎn)生。
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