金属材料的拉伸性能对钣金成型质量的影响

期刊: 环球科学 2023年第13期 DOI: PDF下载

丁颖杰

青岛市技师学院 山东省青岛市266000

摘要

随着社会的持续发展和各种金属材料应用领域的逐渐发展和扩张,对现代人日常生活和社会的影响越来越重要,拉伸性能已成为各种金属材料加工是否符合规定技术标准的重要测量指标之一。当前人们生活中随处可见冷冲压产品,如电器、仪表、汽车、电子、航空等,因此需要对冲压件形成进行研究。 加工金属材料可使钣金成型,而金属的拉伸性能会对其成型质量产生影响,因此应有效控制金属拉伸性能,积极应对加工中影响金属拉伸性能的因素,保证其拉伸性能良好和钣金成型质量。


关键词

金属材料;拉伸性能;成型质量

正文


由于金属材料在现代工业化当中的广泛运用,为了能够进一步提高我国现代工业化的质量,满足人们的需求,我们对于金属材料的要求也就越来越严苛。进行加工制造时对金属材料的一些性能也会越来越看重,金属材料的拉伸性能作为检验金属材料是否符合规定的重要指标之一,也就成为了不少企业在加工制造金属材料、判定金属材料性能优越的重要依据。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。

一、金属材料的特殊特性

金属材料通常认为是多种主要金属元素或多种具有特殊的合金属性和化学结构特性的金属元素组成材料的天然组合,在各种金属材料的加工中,组织结构会受到一些影响,并相应地发生特征变化。因此,了解和准确掌握各种金属材料的特殊金属性能,对材料加工过程有着非常重要的影响。具体地说,金属材料的特殊主要性能被认为包括以下方面。

1、疲劳。实际上在工业生产中常会容易发现遇到这种正常疲劳现象,虽然这种金属材料的对钢的强度承受力远远比其要大或低于其他材料钢在屈服时的强度极限,但经过一段较长时间反复疲劳工作后也很有可能会容易导致发生这种材料钢的断裂,这种正常疲劳现象其实就是这种材料钢的金属疲劳。许多金属材料在实际工作和使用中要长期承受交流应力。在这种应力作用下,这种弹性金属材料的载荷屈服能力极限远远地要高于交变流体应力承受载荷时的水平,但长期交变应力载荷循环作用后也容易发生突然脆断等现象。这种疲劳现象本身其实就是一种金属材料的疲劳。这种脆断现象是最常见和危险的疲劳形式。

2、塑料。在强负载和强外力的双重作用下,金属材料在负载未受损的情况下表现出的永久塑性变形是民间金属材料的永久塑性。民间金属材料的永久塑性强度很有可能在更大的载荷范围内永久形成塑性变形,在使用塑性变形的过程中,民间金属材料的塑性强度不断提高,提高了民间金属材料的安全性。

二、加工对金属材料拉伸性能的影响

1、取样制作对金属材料拉伸性能的影响。由于一些金属材料的体积关系,我们无法对整个金属材料进行加工,所以我们只能够通过截取一部分的金属材料进行加工。在进行试样切取时,常常会因为试样的受热变形、加工硬化等原因而影响该金属材料的力学性能。这常常影响加工的效果。对于化学性能比较活泼的金属材料来讲,在进行试样切取时,由于接触到空气的面积加大,很容易进行氧化。由于氧化的出现很容易对之后实验结果的获得产生影响。不仅如此,通过多年的实践,我们发现试样的形状尺寸,加工精度和方法对于金属材料的拉伸性能都有一定的影响。在进行加工时,如果板材和管材的试样是平板或者圆管弧板带肩试样,我们更要注重形状对于测试数据的影响。进行测试时,这两种形状的试样可能会在拉伸时产生曲线异常的现象。

2、加工时间和压力的影响。在金属材料加工时间变化的情况下横向拉伸强度也会发生一定的改变,从整体的趋势而言属于先增加之后逐渐平缓的态势,如若加工的时间很短有可能会使得材料内部金属粒子无法良好流通,横向拉伸的数据值减小、材料的脆性有所提升。而在材料横向拉伸性能符合标准之后就算利用再多的时间进行拉伸加工,也不会对拉伸的性能产生过高影响,因此在加工的过程中应合理设定时间长短,避免时间过短的同时也应预防因为时间过长出现人力资源和物力资源浪费的现象;整体加工的环节压力也会导致材料的拉伸性能受到直接影响,主要呈现出先增加后降低的态势,在压力为 3~7 MPa 情况下横向拉伸的强度会在压力增多之后提升,而压力到达 7 MPa 后,横向拉伸的强度会在压力增加的同时降低,所以在加工的过程中应科学设定加工压力,确保横向拉伸性能能够符合最佳的标准,优化相应的生产制作模式。

3温度会对试验结果产生影响对于化学稳定性较强、熔点较高的金属材料来讲,试验的温度对于其影响作用并不大。这一种金属材料随着温度的不断升高,其测量强度的指标则会出现下降。所以在这种情况之下,温度对其所造成影响直接可以忽略不计,但对于那一些精巧的、高精度的特殊材料来讲,就必须考虑到温度对其的影响。最为常见的一个例子便是手表,我们可以知道同一款手表可能因为温度的不同出现时间快慢不同的现象。当我们把手表放在赤道地区时,赤道地区一年之内能够接受到太阳的两次直射,整个地区的温度相较于其他地区来讲比较高。所以在这一地区佩戴手表时,将会出现手表时间快速运转的情况。而当我们把手表放在南北极地地区时。由于极地地区无法接受太阳的直射,常年处于低温状态。所以在这种情况之下,手表的时间似乎也被极地的寒冷,变得缓慢。由于这种差异,常常会影响一些人的日常生活。所以为了确保手表时间的准确性,我们必须在进行手表锻造时对金属材料进行分析,让那些较小程度受到温度影响的金属材料运用到手表制造当中。

三、金属材料拉伸性能对钣金成型质量的影响

材料塑性硬化曲线能够决定钣金成型质量, 材料的公称拉伸强度、屈服应力和硬化指数能够决定其硬化曲线形状。 厚向异性系数 γ 是材料拉伸性能特定指数, 将影响钣金的成型质量,γ=e2/e3。其中,γ 为单向拉伸,e2 和 e3 分别为宽度、厚度的方向应变。γ 反映板平面方向、厚度方向的变形难易,γ 值越大越容易出现板平面方向变形情况,厚度方向变形比较难,这有利于拉伸成型。例如,进行曲面零件拉伸时,在拉应力作用下板件中间部分难以实现厚度方向变形,指的是变薄量小,在板平面内垂直于拉应力方向会比较容易压缩变形, 这会降低板料中间起皱的趋向性,能够有效促进拉深工作开展及提升工件质量;不仅如此,使用 γ值大的板料实施筒形件拉深时,在拉应力作用下筒壁不容易变薄和被拉破,但是其凸缘区、压延区会容易出现切向压缩变形情况,这会降低起皱趋势,减小压料力,并且还会降低筒壁拉应力,增大筒形件拉深的极限变形程度。γ 值越大时,钣金的失稳变薄抵抗能力越大,可充分发挥拉伸失稳之前最大强度,将边缘部分拉动可构成更深的压延件。应变强化指数 n 也被称为应变刚指数, 在钣金胀形性能中n 是主要参数。 通过相关实践可知大多金属在塑性变形中的变形抵抗力,会在增加应变的条件下不断加强,该趋势不仅出现在冷作变形中,也会出现在热作变形中。此外,应变强化(即应变强化指数)对于成型的作用是,在钣金某一应力点大于其邻近部分时,较大应变因为应变强化提升进一步变形的抵抗能力,可转移变形至邻近部分, 使得该点缩颈到来延缓, 确保板面应变更均匀,防止金属材料拉伸性能对钣金诚信质量造成严重影响。

综上所述,金属材料加工的过程中取样加工流程、时间、温度、形状都会对拉伸性能产生直接影响,如不能严格控制,将会导致所加工生产的产品质量降低,因此在新时期的环境下需要结合具体的金属加工特点和情况,严格控制取样措施、加工流程、温度和时间等因素。

参考文献

1]仝旭豪.加工对金属材料拉伸性能的影响分析[J].中国金属通报,201825(11):104-105.

2]李开涛.试样加工对金属材料拉伸性能的影响[J].中国金属通报,201914(8):241-242.

3]张玉锋.加工对金属材料拉伸性能的影响研究[J].内燃机与配件,201836(23):122-123.

 


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