高强度钢冲压成型润滑技术分析案例

micava

高强钢、超高强钢在车辆车身上的应用，不仅实现了车辆的轻量化，而且显著提高了车辆碰撞强度和安全性能，因此成为车用钢材的重要发展方向。随着板料强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下，目前国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺，主要是利用高温奥氏体状态下，板料的塑性增加，屈服强度降低的特点，通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究，目前该技术被国外厂商垄断，国内发展缓慢。

下面就高强钢在冷冲压成型方面进行探讨和分析。


1.  高强钢冲压过程中出现的问题
高强钢的应用不断扩大，有些车型的车身框架高强度钢的应用已达90%（如图1）   


根据美国钢铁学院能量部的研究，即使高强度钢降低部分数值其拉伸还是要比传统的冷板困难得多。高强钢的延展率只有普通钢材的一半 (如图 2)。



高强钢屈服强度：


当材料被冲压成形时，会变硬。不同的钢材，变硬的程度不同，一般高强度低合金钢只略有3 KSI增加，不到10％。注意：双相钢的屈服强度有20KSI增加，增加了40％多！金属在成形过程中，会变得完全不同 – 完全不像冲压加工开始之前。 这些钢材在受力后，屈服强度增加很多。材料较高的屈服应力加上加工硬化，等于流动应力的大大增加。 —— 这会引起需要更多的吨位来制作部件 —— 它会使金属的变形温度增加（可能会燃烧或破坏不恰当的润滑剂），硬点会增加模具磨损——涂层可能会于事无补或无法持续到和预期的时间一样长。

综上所述，高强钢成形的高压力要求、回弹的增加、加工硬度的增加、高成型温度下的操作对模具及润滑都提出了挑战。


2. 润滑剂分析
过去, 生产深冲或者重冲工件，大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的最好选择。硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。但是随着新金属-高强度钢的出现，环保要求的严格，EP 油基润滑油的价值已经减少，甚至失去市场。
在高温下高强度钢的成型，EP 油基润滑油失去了它的性能，无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜。而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。
随着金属在冲压模具中变形，温度不断升高，EP 油基润滑油都会变薄，有些情况下会达到闪点或者烧着（冒烟）。IRMCO高分子聚合物润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。随着成形过程中温度的上升，会变得更稠更坚韧。实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上，形成一个可以降低摩擦的隔膜。这个保护屏障可以允许工件延展，在最高要求的工件成型时没有破裂和粘接，以此来控制摩擦和金属流动。（如图4）



从上图可以看出爱美可水基冲压润滑剂HSP（高固体聚合技术）技术不但改善了冲压过程中金属的流动，而且形成了降低摩擦的隔膜，有效的保护了工件和模具，可以看出，三千个工件以后，工件表面质量得到明显的改观，同时有效的保护了模具，延长了模具使用寿命。


3. 润滑剂成型能力对比
美国绿叶技术实验室对IRMCO产品和汽车行业通过认证的拉伸油以及合成润滑剂，在美国DP780超高强度钢上进行了成型对比实验。采用了俄亥俄州立大学的茵特拉根(Interlaken)拉伸成型测试法。这种方法被证实用于测试实际结果非常准确。IRMCO达到的数值是145 比汽车行业通过认证的拉伸油的115和合成润滑剂的110 超过了25%。数值越大，说明成型能力越好。（如图5）



4. 案例说明







高强度钢冲压成型的润滑技术.pdf (1.02 MB, 下载次数: 37)

29-8-2012 14:20 上传

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amyxiaomao

理论性很强

武林败类

不知道目前国内汽车企业对于高强钢的应用怎么样？

angelo_zhu

非常有用，多谢！

蒙童

哎 学了几年高强钢 还真不知道如何冲压 嘿嘿 不好意思啊 在这里学习一下~

90man

    概括很到位，但实际操作起来很艰难！