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不锈钢板成形分析及防止拉深缺陷的对策

不锈钢的延展率小、弹性模量Ｅ较大，硬化指数较高，厚向异性指数ｒ值很

小(不锈钢为0.9～0.11，软钢为1.3～2.0)。不锈钢材料由屈服到破裂的塑性变

形阶段短，特别是它的塑性应变比的加权值Ｒ较大。不锈钢板拉深开裂有时发生

在拉深变形之后，有时是在当拉深件由凹模内退出时立即发生；有时是在拉深变

形后受撞击或振动时发生；也有时在拉深变形后经过一段时间的存放或在使用过

程中才发生。本文针对不锈钢板拉深时产生缺陷的原因进行了分析，并提出解决

措施。

不锈钢拉深过程中常见问题分析

1开裂形成的原因

奥氏体不锈钢的冷作硬化指数高(不锈钢为0.34)。奥氏体不锈钢为亚稳定

型，在变形时会发生相变，诱发马氏体相。马氏体相较脆，因此容易发生开裂。

在塑性变形时，随着变形量的增大，诱发的马氏体含量也将随着变形量的增

大而增高，残余应力也越大(图1)。

图1残余应力与马氏体含量的关系

诱发的马氏体相含量越高，引起的残余应力也越大，在加工过程中也就越易

开裂。

2表面划痕形成的原因

不锈钢拉深件表面出现划痕主要是由于工件和模具表面存在相对移动，在一

定压力的作用下，致使坯料与模具局部表面直接产生摩擦，加之坯料的变形热使

坯料及金属屑熔敷在模具表面上，使工件表面擦伤产生划痕。

不锈钢常见成形缺陷的预防措施

1选择合适的不锈钢材质

在奥氏体不锈钢中常用材料是1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ和0Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ，力

学性能如表1所示。

表1奥氏体不锈钢的力学性能

钢号σｂ(MPa)σｓ(MPa)δ5(5%)Ψ(%)ＨＢ

1Cr18Ni9Ti5502004055187

0Cr18Ni9Ti5502004550187

在拉深过程中1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ比0Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ稳定，抗开裂性好。

因此应尽可能选择1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ材料。

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2合理选择模具材料

不锈钢在深拉深过程中硬化显著，产生许多硬金属点，造成粘附，使工件和

模具表面容易划伤、磨损，因此不能采用一般模具用工具钢。

实践证明：选择铜基合金模具能消除不锈钢件表面划痕、划伤，降低破损率。

另一种材料为高铝铜基合金模具材料(含铝13Ｗｔ%～16Ｗｔ%)，这种材料与Ｓ

ＵＳ304不锈钢互溶性小，拉深件和模具之间不粘着，拉深件表面不易产生划痕

划伤，产品抛光成本低，在不锈钢拉深成形领域已经获得成功应用。但是由于这

种模具硬度偏低(40ＨＲＣ～45ＨＲＣ)，常用于生产相对厚度ｔ/Ｄ较小的产品。

一般拉深1500件～2000件以后在凹模表面容易产生始于圆角Ｒ处呈放射状拉深

棱。氮化硅陶瓷(Ｓｉ3Ｎ4)已成为重要的工程材料，尤其是反应烧结氮化硅陶瓷，

具有良好的高低温力学性能、耐热冲击性和化学稳定性，而且可以非常方便地制

成形状复杂的零件。可利用陶瓷材料的高硬度、高耐磨性以及高化学稳定性，用

反应烧结氮化硅材料模具代替金属模具拉深ＳＵＳ304不锈钢。

3选择合理的凸、凹模圆角

凹模圆角与应力大小和分布有很大的关系。圆角半径大，压边圈压料面积不