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標(biāo)題: 高強(qiáng)度鋼沖壓成型的潤(rùn)滑技術(shù) [打印本頁(yè)]
作者: 設(shè)備維修相關(guān) 時(shí)間: 2012-8-29 17:04
標(biāo)題: 高強(qiáng)度鋼沖壓成型的潤(rùn)滑技術(shù)
本帖最后由 設(shè)備維修相關(guān) 于 2012-8-29 17:28 編輯 ) \% z% g( a0 C6 u1 ?: ]" l2 O
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詳細(xì)資料：[attach]259117[/attach]
高強(qiáng)鋼,、超高強(qiáng)鋼在車(chē)輛車(chē)身上的應(yīng)用,，不僅實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的輕量化，而且顯著提高了車(chē)輛碰撞強(qiáng)度和安全性能,，因此成為車(chē)用鋼材的重要發(fā)展方向,。隨著板料強(qiáng)度的提高,，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過(guò)程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，無(wú)法滿足高強(qiáng)度鋼板的加工工藝要求,。在無(wú)法滿足成型條件的情況下,，目前國(guó)際上逐漸研究超高強(qiáng)度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是綜合了成形,、傳熱以及組織相變的一種新工藝,，主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下，板料的塑性增加,，屈服強(qiáng)度降低的特點(diǎn),，通過(guò)模具進(jìn)行成形的工藝。但是熱成型需要對(duì)工藝條件、金屬相變,、CAE分析技術(shù)進(jìn)行深入研究,，目前該技術(shù)被國(guó)外廠商壟斷，國(guó)內(nèi)發(fā)展緩慢,。
下面就高強(qiáng)鋼在冷沖壓成型方面進(jìn)行探討和分析,。
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1. 高強(qiáng)鋼沖壓過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題
高強(qiáng)鋼的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，有些車(chē)型的車(chē)身框架高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用已達(dá)90%（如圖1）
[attach]259104[/attach]
根據(jù)美國(guó)鋼鐵學(xué)院能量部的研究,，即使高強(qiáng)度鋼降低部分?jǐn)?shù)值其拉伸還是要比傳統(tǒng)的冷板困難得多,。高強(qiáng)鋼的延展率只有普通鋼材的一半 (如圖 2)。
[attach]259105[/attach]
高強(qiáng)鋼屈服強(qiáng)度
普通高強(qiáng)鋼HSS , M4 H8 e$ \ X, P
| 210Mpa 30KSI
/ _9 W+ Z! j6 P1 G | 比低碳鋼含更多的碳和錳 ( \3 [1 m- a7 t+ E3 g V7 M
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高強(qiáng)度低合金鋼HSLA : i A" ?5 Y4 b5 a, o% m
| 280-550Mpa 40-79KSI 4 @ H$ b5 C7 a+ n/ V: h
| 細(xì)晶鐵素體與碳和/或者氮析出物,，含鈦,、釩，沖壓時(shí),，板材屈服強(qiáng)度-YS,，僅增加-伊蘇只增加20Mpa(3KSI)
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熱處理硬化鋼
' P h$ B) T1 o' @ | 180-280Mpa 26-40KSI 2 n5 J+ z2 ~' b- s! q
| 在沖壓加工成形過(guò)程中被硬化或者經(jīng)過(guò)烤箱170F（20-30分鐘），屈服強(qiáng)度提高70Mpa(10KSI) ; \* Q0 E0 @& G
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雙相鋼 0 H! b8 h5 L: C7 ~
| 350-600Mpa 50-86KSI % k1 D0 D: j: a1 b8 d
| 軟鐵素與島狀馬氏體,。烘烤硬化-加工時(shí),，屈服強(qiáng)度可以增加140Mpa(20KSI)
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相變誘發(fā)塑性鋼TRIP 5 C* b! k8 E; O- [+ d) [, z
| 400-800Mpa 57-114KSI * B$ [3 L" b8 H! e i$ P
| 鐵素體和馬氏體-同樣有貝氏體和殘余奧氏體。合金使點(diǎn)焊更具挑戰(zhàn)性,。 8 \- C2 x2 w' O! K8 e, y+ G: `& E
|
拉伸翻邊高強(qiáng)度鋼 @% e: O! Q$ r9 p9 O2 ~
| About 590Mpa 84KSI
% c @; P# L' b& ^0 h( v- ]" \: U | 應(yīng)用時(shí)需要較高的剪切邊緣延伸度,。鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體,。 5 d( b0 o0 u; z% a- `0 ~% C
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復(fù)相鋼
" z) s# T0 C& O% G N l | 350-600Mpa 50-86KSI
3 n; F& v+ }3 g M( e | 有精細(xì)顯微結(jié)構(gòu)的鐵素體,，較高比例的馬氏體和貝氏體。 |
) k0 [# x N# \5 R9 q( ~8 P表3
當(dāng)材料被沖壓成形時(shí),，會(huì)變硬,。不同的鋼材，變硬的程度不同,，一般高強(qiáng)度低合金鋼只略有3 KSI增加,，不到10％。注意：雙相鋼的屈服強(qiáng)度有20KSI增加,，增加了40％多,！金屬在成形過(guò)程中，會(huì)變得完全不同 – 完全不像沖壓加工開(kāi)始之前,。 這些鋼材在受力后,，屈服強(qiáng)度增加很多。材料較高的屈服應(yīng)力加上加工硬化,，等于流動(dòng)應(yīng)力的大大增加,。 —— 這會(huì)引起需要更多的噸位來(lái)制作部件 —— 它會(huì)使金屬的變形溫度增加（可能會(huì)燃燒或破壞不恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑）,，硬點(diǎn)會(huì)增加模具磨損——涂層可能會(huì)于事無(wú)補(bǔ)或無(wú)法持續(xù)到和預(yù)期的時(shí)間一樣長(zhǎng)。
綜上所述,，高強(qiáng)鋼成形的高壓力要求,、回彈的增加、加工硬度的增加,、高成型溫度下的操作對(duì)模具及潤(rùn)滑都提出了挑戰(zhàn),。
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2. 潤(rùn)滑劑分析
過(guò)去, 生產(chǎn)深沖或者重沖工件，大家都認(rèn)為耐壓型(EP) 潤(rùn)滑油是保護(hù)模具的最好選擇,。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來(lái)提高模具壽命已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了,。但是隨著新金屬-高強(qiáng)度鋼的出現(xiàn)，環(huán)保要求的嚴(yán)格,，EP 油基潤(rùn)滑油的價(jià)值已經(jīng)減少,，甚至失去市場(chǎng)。
在高溫下高強(qiáng)度鋼的成型,，EP 油基潤(rùn)滑油失去了它的性能，無(wú)法在極溫應(yīng)用中提供物理的模具保護(hù)隔膜,。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤(rùn)滑劑則可以提供必要的保護(hù),。
隨著金屬在沖壓模具中變形，溫度不斷升高,，EP 油基潤(rùn)滑油都會(huì)變薄,，有些情況下會(huì)達(dá)到閃點(diǎn)或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤(rùn)滑劑一般開(kāi)始噴上去時(shí)稠度低得多,。隨著成形過(guò)程中溫度的上升,，會(huì)變得更稠更堅(jiān)韌。實(shí)際上高分子聚合物極溫潤(rùn)滑劑都有“熱尋性”而且會(huì)粘到金屬上,，形成一個(gè)可以降低摩擦的隔膜,。這個(gè)保護(hù)屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時(shí)沒(méi)有破裂和粘接,，以此來(lái)控制摩擦和金屬流動(dòng),。（如圖4）
[attach]259106[/attach]
圖4
從上圖可以看出愛(ài)美可水基沖壓潤(rùn)滑劑HSP（高固體聚合技術(shù)）技術(shù)不但改善了沖壓過(guò)程中金屬的流動(dòng)，而且形成了降低摩擦的隔膜,，有效的保護(hù)了工件和模具,，可以看出，三千個(gè)工件以后,，工件表面質(zhì)量得到明顯的改觀,，同時(shí)有效的保護(hù)了模具，延長(zhǎng)了模具使用壽命,。
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3. 潤(rùn)滑劑成型能力對(duì)比
美國(guó)綠葉技術(shù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)IRMCO產(chǎn)品和汽車(chē)行業(yè)通過(guò)認(rèn)證的拉伸油以及合成潤(rùn)滑劑,，在美國(guó)DP780超高強(qiáng)度鋼上進(jìn)行了成型對(duì)比實(shí)驗(yàn),。采用了俄亥俄州立大學(xué)的茵特拉根(Interlaken)拉伸成型測(cè)試法。這種方法被證實(shí)用于測(cè)試實(shí)際結(jié)果非常準(zhǔn)確,。IRMCO達(dá)到的數(shù)值是145 比汽車(chē)行業(yè)通過(guò)認(rèn)證的拉伸油的115和合成潤(rùn)滑劑的110 超過(guò)了25%,。數(shù)值越大，說(shuō)明成型能力越好,。（如圖5）
[attach]259108[/attach]
4. 成功案例
[attach]259109[/attach]
5. 國(guó)內(nèi)測(cè)試
沖壓工件情況如下：
[attach]259111[/attach]
由于工件材質(zhì)為FB780,，且板厚4mm，成型困難�,，F(xiàn)企業(yè)采用油基潤(rùn)滑劑,，使用自動(dòng)化生產(chǎn)線多工位成型，潤(rùn)滑油由自動(dòng)給涂裝置供給,。在對(duì)高強(qiáng)鋼的成型過(guò)程中使用液壓油進(jìn)行潤(rùn)滑,，由于油遇到高溫起不到潤(rùn)滑作用，工件質(zhì)量得不到保證,，模具,、工件溫度較高，溫度隨工件的沖壓頻率,、件數(shù)而升高,，工件質(zhì)量也隨之下降，工件,、模具溫度最高達(dá)到200余℃,，制約了企業(yè)在高強(qiáng)鋼方面的成型應(yīng)用。
2012年6月12日,，美嘉華國(guó)際兩名技術(shù)工程師前往該企業(yè)進(jìn)行該工件的測(cè)試工作,，使用愛(ài)美可146-492 對(duì)工件進(jìn)行成型測(cè)試，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件限制我們利用人工噴涂的方式,，采用霧氣手動(dòng)噴壺對(duì)工件毛胚進(jìn)行噴涂,，共生產(chǎn)數(shù)十件，稀釋比例1：1,，工件成型質(zhì)量滿足企業(yè)要求,，工件溫度明顯低于用油成型中所產(chǎn)生的溫度。工件表面光潔度高,。對(duì)模具的修復(fù),，因?yàn)樵囼?yàn)數(shù)量較少無(wú)法檢測(cè)到模具的變化。整個(gè)測(cè)試過(guò)程比較順利,，工件成型質(zhì)量穩(wěn)定,，表面質(zhì)量較好。
測(cè)試過(guò)程如下：
[attach]259112[/attach]
愛(ài)美可水基沖壓潤(rùn)滑劑對(duì)于比較難以成型的高強(qiáng)鋼,、不銹鋼,、深拉伸等部件成型質(zhì)量好,，工件表面質(zhì)量得到了明顯改善，工件,、模具溫度下降,，模具壽命得以提升，并且后續(xù)工藝流程得以大幅改善,，為企業(yè)精益生產(chǎn),、綠色生產(chǎn)提供了保障。
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6. 愛(ài)美可與企業(yè)合作意義
愛(ài)美可水基沖壓潤(rùn)滑劑的使用,，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)生產(chǎn)工藝,、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗,、提高生產(chǎn)效率等方面的變化,，具體表現(xiàn)在：
生產(chǎn)工藝的大大簡(jiǎn)化 -IRMCO 工藝流程如下：
[attach]259113[/attach]
a) 沖壓成型：IRMCO產(chǎn)品和滲碳模具兼容，所含聚合物的熱尋性在沖壓溫度升高時(shí)強(qiáng)力保證潤(rùn)滑膜層,。潤(rùn)滑效果和金屬流動(dòng)性的提高,，降低了沖壓工作溫度，在增加了沖壓速度的同時(shí),，模具得到了更好的保護(hù),，可以減少模具昂貴保護(hù)涂層的需要，有效保證工件成型率和表面質(zhì)量,。
b) 焊點(diǎn)焊接：不需任何處理就可以直接進(jìn)行焊接，不但不會(huì)產(chǎn)生虛焊,、假焊,，而且不會(huì)產(chǎn)生有毒油煙和刺激異味，極大的提高工作效率,。保證工件潔凈并利于搬運(yùn),，節(jié)省手套、棉紗等用量,。
c) 清水水洗：可以使用26.7~43℃清水進(jìn)行清洗,，大幅度降低能耗；可以使清潔池內(nèi)沉淀物減少75%,，避免多次重新清洗,；可直接排放，并達(dá)到對(duì)魚(yú)類(lèi)無(wú)害的標(biāo)準(zhǔn),，污水排放量的減少使處理費(fèi)用降低,。
d) 磷化處理：由于易于清洗，可以使工件達(dá)到高清潔度,，全面提高磷化效果,。
e) 電泳涂裝：IRMCO 產(chǎn)品和電泳漆兼容,，同時(shí)工件高清潔度增強(qiáng)了電泳涂裝的質(zhì)量。
f) 面漆噴漆：IRMCO 產(chǎn)品可以與電烤漆和粉漆完全兼容,。工件的高清潔度提高了噴漆附著力,，漆可以噴得更薄，同時(shí)噴漆表面無(wú)氣孔,、流淌現(xiàn)象,。
IRMCO 潤(rùn)滑技術(shù)在有效保證沖壓環(huán)節(jié)的同時(shí)，對(duì)工藝流程進(jìn)行了大幅的簡(jiǎn)化,，并且對(duì)后序的磷化處理,、電泳涂裝、面漆噴漆產(chǎn)生了積極的影響,。為用戶提高效率的同時(shí),，節(jié)省了大量的水資源、電能,、熱能以及脫脂劑,、廢水處理和人工費(fèi)用。
|( E% w) H9 i* o 由此,，我們可以清楚地得到這樣一個(gè)答案：IRMCO 潤(rùn)滑技術(shù)為用戶節(jié)省的生產(chǎn)綜合成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在產(chǎn)品方面的投入,，IRMCO 潤(rùn)滑技術(shù)在車(chē)身制造工藝流程中的應(yīng)用具有積極重大的現(xiàn)實(shí)意義。
環(huán)境的大幅改善 - 愛(ài)美可將帶來(lái)一個(gè)全新的無(wú)油的空間,。由于潤(rùn)滑油的大量使用,，導(dǎo)致車(chē)間工作環(huán)境較差，并且難以進(jìn)行清理,，愛(ài)美可可以容易的進(jìn)行清理和清洗,，大幅改善了車(chē)間環(huán)境。
環(huán)保-IRMCO 是全球唯一擁有微毒檢測(cè)系統(tǒng)的沖壓潤(rùn)滑劑生產(chǎn)公司,。迄今為止,，在全球沒(méi)有任何一家同類(lèi)機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到象IRMCO一樣的排放標(biāo)準(zhǔn)。
節(jié)能降耗- 80項(xiàng)降耗,。減少75%清水排放,，清洗容易，清洗后表面無(wú)殘留,，電泳效果好,。工件的高清潔度—提高了噴涂的附著力漆可以噴得更薄，無(wú)氣孔,、不流淌,、沒(méi)有起泡和陷穴現(xiàn)象，與電烤漆和粉漆兼容,。愛(ài)美可通過(guò)在國(guó)內(nèi)企業(yè)的應(yīng)用,，經(jīng)過(guò)測(cè)算可為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本的10%,，達(dá)到了為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、節(jié)能降耗的目的,。
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a) 減少了清洗和二次加工成本：IRMCO Fluids 是真正水溶性的,，可以和清潔劑在水里面并存。這就象刷盤(pán)子,，洗碗一樣,，如果是洗油膩的盤(pán)子，鍋,，就用比洗一般飲料多的多的清洗劑,。用戶在使用了IRMCO以后，絕大多少情況下,，第一級(jí)清洗都可以改成清水沖洗,，就可以清理干凈所有的IRMCO。以下的各級(jí)清洗就可以清洗鋼板原來(lái)帶來(lái)的防銹油和在沖壓前的污染,，就可以準(zhǔn)備好上漆或者電鍍了
金屬清洗試驗(yàn),。水溫77℉(25℃)，清水（不加任何洗滌劑）愛(ài)美可比常規(guī)的綜合沖壓油,，清洗時(shí)間縮短400%,，從42秒減少到4秒。而一般水溶潤(rùn)滑油要300秒以上才能洗干凈,。不僅可以節(jié)能減排,，還可以節(jié)省大量清水，大大提高清洗生產(chǎn)線的效率,，減少投資,。
簡(jiǎn)單的硫酸銅測(cè)試法。把清洗后的鋼板浸入4％加蒸餾水的硫酸銅溶液幾秒鐘,，我們知道銅是非常挑剔的，如果表面清洗干凈,，銅就會(huì)鍍的非常均勻,。如果不干凈就不能鍍上銅。即使對(duì)一塊象指紋這樣的污漬也會(huì)有所抵觸,。
b)減少了廢油處理成本：以清洗時(shí)間計(jì)算,，需要時(shí)間越短越好。IRMCO比油好很多,，比其他非油基產(chǎn)品也好很多,。這意味著將節(jié)省很多水！很多能源,！整個(gè)生產(chǎn)線的效率,！同樣投資的清洗設(shè)備可以生產(chǎn)更多東西,，節(jié)省投資！�,�,！用水量的大幅下降將意味著排污量和處理費(fèi)用的大幅下降。
c) 工序的節(jié)省：生產(chǎn)工序的節(jié)省,，為企業(yè)節(jié)省了勞動(dòng)力成本和脫脂劑等的原材物料成本,，使得工藝大大簡(jiǎn)化，從而達(dá)到了節(jié)能降耗的目的,。
提高生產(chǎn)效率,，改善工件表面質(zhì)量，同時(shí)提高模具壽命- 愛(ài)美可潤(rùn)滑劑的使用在增加了潤(rùn)滑效果和金屬流動(dòng)性的同時(shí),，降低了沖壓工作溫度,，提高了沖壓速度，模具得到了更好的保護(hù),，可以減少模具昂貴保護(hù)涂層的需要,，有效保證工件成型率和表面質(zhì)量。
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7. 愛(ài)美可（IRMCO）技術(shù)背景
IRMCO是一家一直致力于高效,、環(huán)保沖壓潤(rùn)滑技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)的公司,，其產(chǎn)品一直走在世界同行的前列。并于20世紀(jì)80年代初在全球率先研制了可以全面替代傳統(tǒng)潤(rùn)滑技術(shù)的高效,、環(huán)保無(wú)油水基沖壓潤(rùn)滑劑,。IRMCO 是全球唯一擁有微毒檢測(cè)系統(tǒng)的沖壓潤(rùn)滑劑生產(chǎn)公司。迄今為止,，在全球沒(méi)有任何一家同類(lèi)機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到象IRMCO一樣的排放標(biāo)準(zhǔn),。
IRMCO (音譯：愛(ài)美可)是全球最具權(quán)威的專(zhuān)業(yè)沖壓潤(rùn)滑技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)。1914年創(chuàng)建于美國(guó)賓西法尼亞州的費(fèi)城,，在1919年公司移到伊利諾州并正式命名為 International Refining and Manufacturing Company ,。近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)IRMCO一直致力于高效、環(huán)保沖壓潤(rùn)滑技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),，一直走在世界同行的前列,。并于20世紀(jì)80年代初在全球率先研制了可以全面替代傳統(tǒng)潤(rùn)滑技術(shù)的高效、環(huán)保無(wú)油沖壓潤(rùn)滑劑,。
“開(kāi)發(fā)先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù),，大幅度改善用戶金屬成型的生產(chǎn)過(guò)程和工作環(huán)境，提高產(chǎn)量,，并為環(huán)保做出貢獻(xiàn)” 是IRMCO唯一的驅(qū)動(dòng)力,。通過(guò)探討開(kāi)發(fā)和富有創(chuàng)造性的激勵(lì)精神,IRMCO不斷推動(dòng)研究的節(jié)奏和提高解決問(wèn)題的能力。為此IRMCO研發(fā)機(jī)構(gòu)每年投入超過(guò)操作預(yù)算的25%的資金用于新品開(kāi)發(fā)、環(huán)境改善,、資源支持等系統(tǒng)建設(shè),在提高技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)并積極尋求對(duì)環(huán)境的改善與保護(hù),。
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IRMCO技術(shù)與產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后立即獲得了優(yōu)秀評(píng)價(jià)和廣泛應(yīng)用。并全面迅速的替代了傳統(tǒng)的沖壓潤(rùn)滑產(chǎn)品,，奠定了IRMCO沖壓潤(rùn)滑技術(shù)在全球的領(lǐng)先地位,。基于IRMCO沖壓潤(rùn)滑技術(shù)的卓越表現(xiàn),，目前全球已有超過(guò)500家的世界級(jí)公司得到IRMCO高質(zhì)量的全面服務(wù),，任何一家廠家都沒(méi)有得到象IRMCO 這么多的認(rèn)同和認(rèn)證。尤其通過(guò)和通用,、福特,、奔馳、寶馬,、日產(chǎn),、本田、德?tīng)柛�,、阿爾文,、天納克汽車(chē)工業(yè)公司以及哈雷-戴維森、惠而浦,、力諾,、特靈等的成功合作,在得到他們高度認(rèn)可的同時(shí)并幫助這些公司解決以往的技術(shù)所帶來(lái)的不便與損失。由于這些成功的合作使IRMCO技術(shù)和產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中得到了不斷的提高和完善,，為將來(lái)更高水平的研制提供了廣闊的空間,。
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