不銹鋼的延展率小、彈性模量Ｅ較大，硬化指數(shù)較高，厚向異性指數(shù)ｒ值很小(不銹鋼為0.9～0.11，軟鋼為1.3～2.0)。不銹鋼材料由屈服到破裂的塑性變形階段短，特別是它的塑性應(yīng)變比的加權(quán)值Ｒ較大。不銹鋼板拉伸開裂有時發(fā)生在拉深變形之后，有時是在當(dāng)拉伸件由凹模內(nèi)退出時立即發(fā)生；有時是在拉伸變形后受撞擊或振動時發(fā)生；也有時在拉伸變形后經(jīng)過一段時間的存放或在使用過程中才發(fā)生。針對不銹鋼板拉伸時產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析，并提出解決措施。

不銹鋼拉伸過程中常見問題分析

1開裂形成的原因

奧氏體不銹鋼的冷作硬化指數(shù)高(不銹鋼為0.34)。奧氏體不銹鋼為亞穩(wěn)定型，在變形時會發(fā)生相變，誘發(fā)馬氏體相。馬氏體相較脆，因此容易發(fā)生開裂。

在塑性變形時，隨著變形量的增大，誘發(fā)的馬氏體含量也將隨著變形量的增大而增高，殘余應(yīng)力也越大。

圖1殘余應(yīng)力與馬氏體含量的關(guān)系

誘發(fā)的馬氏體相含量越高，引起的殘余應(yīng)力也越大，在加工過程中也就越易開裂。

2表面劃痕形成的原因

不銹鋼拉伸件表面出現(xiàn)劃痕主要是由于工件和模具表面存在相對移動，在一定壓力的作用下，致使坯料與模具局部表面直接產(chǎn)生摩擦，加之坯料的變形熱使坯料及金屬屑熔敷在模具表面上，使工件表面擦傷產(chǎn)生劃痕。關(guān)注微信公眾號，沖壓幫

不銹鋼常見成形缺陷的預(yù)防措施

1選擇合適的不銹鋼材質(zhì)

在奧氏體不銹鋼中常用材料是1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ和0Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ，力學(xué)性能如表1所示。

表1奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能

在拉深過程中1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ比0Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ穩(wěn)定，抗開裂性好。因此應(yīng)盡可能選擇1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ材料。

2合理選擇模具材料

不銹鋼在深拉伸過程中硬化顯著，產(chǎn)生許多硬金屬點，造成粘附，使工件和模具表面容易劃傷、磨損，因此不能采用一般模具用工具鋼。

實踐證明：選擇銅基合金模具能消除不銹鋼件表面劃痕、劃傷，降低破損率。另一種材料為高鋁銅基合金模具材料(含鋁13Ｗｔ%～16Ｗｔ%)，這種材料與ＳＵＳ304不銹鋼互溶性小，拉深件和模具之間不粘著，拉深件表面不易產(chǎn)生劃痕劃傷，產(chǎn)品拋光成本低，在不銹鋼拉深成形領(lǐng)域已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。但是由于這種模具硬度偏低(40ＨＲＣ～45ＨＲＣ)，常用于生產(chǎn)相對厚度ｔ/Ｄ較小的產(chǎn)品。一般拉深1500件～2000件以后在凹模表面容易產(chǎn)生始于圓角Ｒ處呈放射狀拉深棱。氮化硅陶瓷(Ｓｉ3Ｎ4)已成為重要的工程材料，尤其是反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷，具有良好的高低溫力學(xué)性能、耐熱沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且可以非常方便地制成形狀復(fù)雜的零件。可利用陶瓷材料的高硬度、高耐磨性以及高化學(xué)穩(wěn)定性，用反應(yīng)燒結(jié)氮化硅材料模具代替金屬模具拉深ＳＵＳ304不銹鋼。

3選擇合理的凸、凹模圓角

凹模圓角與應(yīng)力大小和分布有很大的關(guān)系。關(guān)注微信公眾號，沖壓幫 圓角半徑大，壓邊圈壓料面積不足，容易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺；而如果圓角太小，材料在變形過程中進(jìn)入凹模的阻力就會增加，材料不易向內(nèi)流動和轉(zhuǎn)移，從而增加了傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力，可能導(dǎo)致拉裂。因此，選擇合理的凸、凹模圓角半徑是至關(guān)重要的。

圖2凸模相對圓角半徑ｒｐ/ｔ與極限拉深力ｆ的關(guān)系

凸模相對圓角半徑ｒｐ/ｔ與極限拉深力ｆ的關(guān)系如圖2所示，凹模相對圓角半徑ｒｄ/ｔ與筒形件拉深系數(shù)ｍ之間的關(guān)系如圖3所示。從圖2中可以看出，凸模相對圓角半徑ｒｐ/ｔ約等于4時，最有利于防止開裂。從圖3中可以看出，凹模和凸模相對圓角半徑增加，其極變形程度會增加，凹模相對圓角半徑取5ｍｍ～8ｍｍ時有利于防止開裂。

圖3凹模相對圓角半徑ｒｄ/ｔ與極限系數(shù)ｍ的關(guān)系

4采用帶變薄的拉深

以前的探討者通過試驗也證明了采用帶變薄的拉伸可大幅度降低拉深件的切向殘余應(yīng)力最大值，可有效地防止縱向開裂發(fā)生。根據(jù)不同的變形程度和原始板料厚度，選擇適當(dāng)?shù)淖儽∠禂?shù)Ψｎ(一般為0.9ｔ～0.95ｔ)，如果Ψｎ取值過小會使變形應(yīng)力急劇增加，從而導(dǎo)致拉深件底部破裂。

5在拉深工藝中加入中間退火工序

在多次拉深后應(yīng)進(jìn)行一次中間退火工序，可以徹底消除殘余應(yīng)力，并恢復(fù)奧氏體不銹鋼的組織。對于高硬度的不銹鋼，一般在1～2次拉伸工序后，需要進(jìn)行中間退火。如1Ｃｒｌ8Ｎｉ9Ｔｉ，通常加熱溫度為1150℃～1170℃，加熱時間為30ｍｉｎ，并在氣流中或水中冷卻。并且，無論是工序間熱處理，還是最后成品熱處理，應(yīng)盡可能在拉伸后立即進(jìn)行，以免由于長期存放，工件由于內(nèi)應(yīng)力作用產(chǎn)生變形或龜裂。但退火以及退火后的的清洗會導(dǎo)致生產(chǎn)周期的增加，且影響表面品質(zhì)。

6采用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?

采用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒Σ讳P鋼的拉伸有明顯的效果。潤滑劑能夠在凸、凹模之間形成一層有一定韌性和延伸率的薄膜，因而有利于不銹鋼的拉深成形。

對于拉伸變形程度大、成形困難的不銹鋼拉伸件，在實際生產(chǎn)中可以使用聚氟乙烯薄膜來充當(dāng)潤滑劑。聚氟乙烯薄膜具有極好的抗撕裂強(qiáng)度、一定的韌性和延伸率且容易清洗。關(guān)注微信公眾號，沖壓幫 涂復(fù)干膜后，在拉伸過程中干膜能隨坯料一起變形，可以始終將坯料與模具隔開，加之薄膜本身具有一定孔隙度和大量纖維裂紋，故也可存放一定的潤滑油，所以該薄膜相當(dāng)于一層干膜潤滑劑。這種潤滑方式可以有效地將變形不銹鋼板與模具表面隔離開，潤滑效果良好，有利于提高模具使用壽命和產(chǎn)品的合格率。

7其他預(yù)防措施

在不銹鋼的拉伸中還可以采取下列預(yù)防措施：
(1) 由于白口鑄鐵的存油性能好，容易形成潤滑油膜，壓邊圈的材料可以使用白口鑄鐵；
(2) 采用錐形壓邊圈；
(3) 邊緣加工光滑，不能有微裂缺口。