金属材料的拉伸性能对钣金成型质量的影响

杨丽英　王楠

摘    要：钣金通过冷冲压工艺加工成形已成为最重要的机械加工工艺之一，在现代工业生产中占有重要的地位。在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品，如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，金属接插件，电脑机箱，枪炮弹壳等。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约90%。可见，金属薄板冲压件在人们日常生活中的重要性，研究冲压件成形显得至关重要 。钣金冲压成形是金属板料成形的主要加工手段。在实际生产过程中，金属板料受力复杂，影响因素较多，因此，弄清楚金属板料的拉伸成形性能对于生产加工质量有重要意义。本文主要针对金属板料拉伸性能对钣金成形件质量的影响进行论述。

关键词：金属材料;拉伸性能;成型质量

1  材料主要力学性能参数简介

材料冲压成形过程中的所用到的材料参数主要有：屈服应力、加工硬化指数、公称拉伸强度、厚向异性系数等。

屈服应力：材料开始发生塑性变形时的应力。

加工硬化指数：与材料自身性质相关，根据塑性结构关系，材料屈服后，材料的应力随塑性应变呈指数形式变化， n为硬化指数。

公称拉伸强度：材料发生破坏时的材料应力。

厚向异性系数：板料冲压成形性能与材料的厚向异性系数密切相关，板料的厚向异性系数常用平均值

2  材料力学拉伸性能参数与成型性指标的关系研究

材料的塑性硬化曲线对材料成型起着决定性的作用，而材料塑性硬化曲线的形状则是由屈服应力、公称拉伸强度、硬化指数决定的。此外，厚向异性系数对板材成型也起着至关重要的作用。

材料拉伸成形性能的特定指数

厚向异性系数γ值

厚向异性系数γ是以单向拉伸中，宽度方向的应变e2和厚度方向的应变e3之比表示：

γ=e2/e3

r值的大小反映了板平面方向和厚度方向变形难易程度的比较。r值越大，则板平面方向上越容易变形，而厚度方向上较难变形，这对拉深成形是有利的。例如，在曲面零件拉伸成形时，板件的中间部分在拉应力作用下，厚度方向上变形较困难，即变薄量小，而在板平面内与拉应力相垂直的方向上的压缩变形比较容易，则板料中间部分起皱的趋向性降低，有利于拉深的顺利进行和工件质量的提高;同样，在用r值大的板料进行筒形件拉深时，筒壁在拉应力作用下不易变薄，不易拉破，而凸缘区、压延区的切向压缩变形容易，起皱趋势降低，压料力减小，反过来又使筒壁拉应力降低，使筒形件的拉深极限变形程度增大——拉得深。

γ值越大，钣金抵抗失穩变薄的能力越大，越能发挥拉伸失稳前的最大强度，拉动边缘部分，形成更深的压延件。

应变强化指数n值，又叫应变刚指数。

n是钣金胀形性能的主要数据。

实践知道，几乎全部金属，在塑性变形中，其变形抵抗力都有随应变的增加而强化的趋势，而这种趋势不仅在冷作变形中有，而且在热作变形中也有。用公式表示：

σ=Kεn

式中K叫应变强化系数，与材料性质有关，n叫做应变的强化指数，与材料应变的过程有关。

（在弹性变形中，K=E，n=1，即：σ=Eε）

应变强化，一般指应变强化指数而言，在成形中作用是：当钣金某点应力较其邻近部分大时，其较大的应变由于应变强化，增加了抵抗进一步变形的能力，故有将变形转移到邻近部分的作用，延缓了该点缩颈的到来，使较大的板面有更为均布的应变。就延缓缩颈这一点来说，n值与γ值是相同的，不同的是在压延中，危险断面是不能转移的特定几何部分，故n值不能像γ值那样，在压延中起显著作用。

3  常用材料力学性能分析

08F的密度值明显好于430材料，所以两材料成形性能相近，但08F的伸长率（35%），明显好于430（22%），08F的胀形性能比430好，这也说明金属材料的拉伸性能对钣金成型质量的影响起着重要的地位。

4  结语

冲压件的成形质量与材料的拉伸性能直接相关，因此研究材料参数拉伸性能关系对冲压件成形性能的影响也变得尤为重要，使工程师能对材料的冲压性能有正确的评定。

参考文献：

[1] 曾霞文.冷冲压工艺及模具设计[M].长沙：中南大学出版社.

[2] 包向军.材料参数对冲压成型性能影响的数值[J].机械工程材料.