浅谈不锈钢拉深件成型时的表面保护方式

拉深是利用拉深模具把平板材料变成开口空心零件的冲压过程，是典型的变形工序。本文通过对不锈钢拉深件成型过程中的滑移状态及应力、应变分析，揭示了不锈钢拉深件成型时的表面划痕出现的根源，进而提出了表面保护的基本方式。
　　关键词：拉深；拉深系数；划痕；滑移
　　
　　随着人民生活水平的不断提高，不锈钢制品由于其独特的耐腐蚀，不易生锈的特点越来越受到众多消费者的青睐。但是我们也发现在许多不锈钢制品的表面往往留有拉深成型时的划痕，使得光亮的制件表面少了几分完美。怎样才能使得这些划痕得到控制，直至消除。本人以多年来从事冲压实践及理论研究认为；这些划痕的出现是在一种较为复杂的滑移过程中造成的，控制、消除，首先应从改变相对滑移时的摩擦状态着手，弄清其划伤的根源及机理，才能作到有的放矢。目前最常用的保护方式主要有：液态润滑法，涂油覆膜法，喷涂刷油法及凹模强制润液法四种。
　　１　拉深时金属板料变形滑移机理分析
　　拉深过程中的一对运动副不同于普通的机械元件，因他们相对滑动的一方是淬过火的硬模具，而另一方是比模具软得多的加工板料，所以它们各自基体变形的差异极大，随着加工方位的变化，加工板料在各成型段的变形快慢也有很大的差异。通过对部分有代表性的拉深件观察检测，发现拉深件各部分的厚度是不一致的。通常是底部基本保持原有厚度，侧壁上部增厚，下部变薄，且以接近底部圆角处稍上为最薄。这就反映了拉深过程金属滑移的不一致性。再进一步分析也使我们发现造成这些表面质量缺陷的根源在于拉深时材料各部分的应力、应变的不一致性。图１（略）所示是不锈板材拉深成型时的应力、应变分布及模拟滑移状态。
　　２　拉深件表面出现划痕的因素分析
　　拉深件表面出现的划痕及其它表面质量缺陷主要是由于拉深材料与模具的接触面产生相对滑移而造成，而这种滑移又因某些质点处滑移时所受的摩擦阻力的不一致而产生了制件表面上的划痕。从拉深摩擦力状态图２不难发现Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３是不利成形的，Ｆ１－模圆角处摩擦力；Ｆ２－压边圈、凹模与板料之间的摩擦力；Ｆ３－工件与凹模侧壁的摩擦力；Ｆ４－工件与凸模侧壁的摩擦力；Ｆ５－凸模圆角处的摩擦力。它不仅使拉深系数ｍ增大，拉深力增大，大量的拉深实践还表明，此三力的存在会刮伤模具和工件的表面特别是拉深不锈钢等易粘模的材料时，这种情况就更为严重。
　　３　表面保护的几种常用方式
　　制件表面的划痕是由于拉深板料与模壁的摩擦所引起，所以保护制件表面，消除划痕亦要从减少其相互之间的摩擦着手。最常用有以下四种方式。
３．１　采取液态涂抹润滑这种保护方式是一种最常见的以减少板料与凹模侧壁的摩擦力及板料与模具材料的亲合力出发的，从而提高不锈钢的相对极限变形程度和保护模面及工件表面不受划伤。最常用的滑液为机油、工业菜油及氯化乙烯乳化液。润滑的方式有：手工刷涂、滚筒涂油、滴流、喷雾。
　　３．２　涂油加覆膜这种方法是在单涂油的基础上再在与凹模接触的涂油板面覆上一层（０．０５～０．１０）ｍｍ的聚氯已烯塑料薄膜，以减少料与模壁的摩擦，增强板料与模腔壁的相对滑动，保护工件表面不受划伤，这种方式多用于反向拉深成型的模具。
　　３．３　拉深前的氯化已烯漆喷涂保护这种方法需预先在板料上喷涂上一层氯化已烯漆以起到对板料的常规保护，待拉深时再涂抹润滑油进而起到保护材料表面不被划伤的作用。
　　３．４　凹模强制润液法如图３（略）所示对某些特殊形状的拉深件，仅靠加工时涂抹在板料和模具上的润滑油一般很难保证整个拉深过程向摩擦面上不断补充润滑，往往会发生材料与凹模在圆角部位的烧结和卡咬，使得拉深件的表面划伤。但是采用凹模强制润液法，能在拉深时把润滑油反向挤回凹模圆角处，并形成液体油膜从而强制润滑模具和板件侧壁起到保护拉深件不被划伤。
　　４　结束语
　　拉深过程中造成拉深件表面出现各种划痕的因素较多，就其机理而言是拉深过程中润滑不充分，冷却不到位，模具温度逐渐升高引起模具膨胀凸模与凹模之间的间隙减小，摩擦及施加在材料上的各种应力增大，局部产生高温，使滑膜破裂，从而造成拉深件划伤。所以对拉深件正确的表面保护处理，加上拉深过程中的正确润滑一定能使这种烧结、划伤拉深件表面的缺陷得到控制，并进一步消除。