不锈钢拉伸开裂原因及解决方法

不锈钢拉伸开裂原因及解决方法。

不锈钢板延展率小。弹性模量E大，硬化指数高。不锈钢板的拉深裂开有时发生在拉深变形后，有时在拉深件从凹模中退出时立即发生；有时发生在拉深变形后的冲击或振动；有时在拉深变形后储存或使用一段时间。

不锈钢板拉深过程中常见问题分析：

1.裂开的原因。

低合金钢冷硬化指数高（不锈钢板为0.34）。低合金钢为亚稳定型，变形时相变，诱发马氏体相。马氏体相对性脆，所以很容易裂开。在塑性变形中，随着变形量的提升，马氏体含量也会随着变形量的提升而提升，剩余应力也会提升。剩余应力与马氏体含量的提升：马氏体相含量越高，剩余应力越大，加工过程中裂开的可能性越大。

2.表层刮痕形成的原因。

不锈钢板拉深件表层的刮痕主要是由于商品和模貝表层的相对运动。在一定工作压力下，坯料与模貝局部表层直接摩擦。此外，坯料的变形热使坯料和金属材料屑熔化在模貝表层，导致商品表层刮痕。

不锈钢板常见成形缺陷的预防措施：

1.选择合适的不锈钢材料：低合金钢中较常用的原材料是1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti。1Cr18Ni9Ti在拉深过程中比0Cr18Ni9Ti更稳定，具有良好的抗裂性。因此，应尽1Cr18Ni9Ti原材料。

2.合理选择模具钢材。不锈钢板在深拉深过程中硬化明显，造成金属材料硬金属材料点，导致粘附，使商品和模貝表层很容易刮伤和损坏，因此一般模貝不能使用工具钢。实践证明，选基合金模具的选择可以消除不锈钢板零件表层的刮痕和刮痕，降低损伤率。另一种原材料是高铝铜基合金模具钢材(含铝13Wt%~16Wt%)，与SUS304不锈钢板互溶性小，拉深件与模貝不粘，拉深件表层不易刮伤，商品打磨抛光低成本，已顺利运用于不锈钢板拉深成型领域。但由于该模貝硬度低(40HRC~45HRC)，较常用于生产制造相对性薄厚较小的T/D商品。一般来说，在凹模表层拉深1500~2000件后，很容易造成从圆弧R开始的辐射拉深边缘。氮化硅陶瓷（Si3N4）已变为一类主要的工程材料，特别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，可以非常方便地制成复杂的形状零件。陶瓷材料的高韧性、高耐磨性和高化学稳定性可以用反应烧结氮化硅原材料模貝代替金属材料模貝深SUS304不锈钢板。

3.选择合理的凸面。凹模圆弧凹模圆弧与内应力的大小和分散有较大提升。圆弧的半径大，包边条圈工作压力总面积不够，很容易造成不稳定和起皱；如果圆弧太小，变形过程中原材料进入凹模的阻力会提升，原材料不易向内流动和转移，进而提升传力区的拉应力，可能导致裂开。因此，选择合理的凸面。凹模圆弧的半径非常主要。凸模相对性圆弧的半径rp/t等于4时，有益于避免裂开。凹模与凸模相对性圆弧的半径提升，极变形程度提升。凹模相对性圆弧的半径5mm~8mm时，有益于避免裂开。

4.之前的讨论者也证明，使用薄拉深可以大大降低拉深件的切向剩余应力，可以有效避免纵向裂开。根据不同的变形程度和原板薄厚，选择合适的变薄系数(一般为0.9t~0.95t)。如果值太小，变形内应力会急剧提升，导致拉深件底部破裂。

5.在拉深过程中加入中间退火过程，多次拉深后进行中间退火过程，可完全消除剩余应力，恢复低合金钢的组织。针对高韧性不锈钢板，中间退火一般需要在1~2次拉深过程后进行。例如，1Crl8Ni9Ti的加热温度通常为1150℃~1170℃，加热时间为30min，并在气流或水中冷却。此外，无论是工艺间热处理还是终成品热处理，都应尽可能在拉深后立即进行，避免商品因长期储存而变形或裂开。但退火和退火后的清洗会导致生产周期的提升，影响表面质量。

6.使用适当的润滑剂和适当的润滑剂对不锈钢板的拉深有明显的效果。润滑剂可以在凸凹模之间形成一层具有一定韧性和延展性的薄膜，有益于不锈钢板的拉深成形。针对拉深变形程度大、成形困难的不锈钢板拉深件，聚氟乙烯薄膜可用作实际生产制造中的润滑剂。聚氟乙烯薄膜具有优异的抗撕裂强度。具有一定的韧性和延展性，易于清洗。涂上干膜后，干膜在拉深过程中可随坯料变形，可始终将坯料与模貝分离。此外，薄膜本身具有一定的孔隙度和大量的纤维裂纹，因此也可以储存一定的润滑油，因此薄膜相当于一层干膜润滑剂。这种润滑方法能有效地将变形不锈钢板与模貝表层隔离开来，具有良好的润滑效果，有益于提高模貝的使用寿命和商品的合格率。

7.其他预防措施%

以下预防措施也可用于不锈钢板的拉深：

(1)由于白口铸铁的储油性能好，很容易形成润滑油膜，包边条原材料可采用白口铸铁；

(2)锥形包边条圈；

（3）边缘加工光滑，无微裂缝。汽车消声器壳体拉深缺陷解决方案某公司为福特汽车公司生产制造的汽车消声器壳体（原材料为不锈钢板）在预拉深和拉深成形过程中裂开。在实际生产制造中，工厂拉深裂开的概率约为5%~8%。因此，他们在预拉深和成形拉深之间提升了退火和酸洗，但效果并不明显。

1.零件裂开原因分析由于商品拉深深度大(预拉深度为94mm~95mm)。头部截面小。壁薄等原因，使得零件难以拉深成形。商品的裂开部分出现在凸模的圆弧和凹模的圆弧处。经分析，认为商品拉深的原因是原材料的拉深内应力增大，凹角内应力也增大(凸角薄)裂开的原因是拉应力超过原材料的强度极限；(2)凸缘总面积不合理，导致原材料变形阻力增大，很容易裂开；(3)如上述凹模的圆弧的半径与应分散密切相关。由于凹模圆弧小，零件提升了原材料变形时的阻力和传力区的拉应力，导致变形区的内应力过大，进而导致零件在凹模圆弧处裂开；(4)只采取常规润滑措施，变形时同一模貝表层增大，相应地提升了的阻力和传力区的流动。

根据对上述裂开原因的分析，采取了以下改进措施，使零件在拉深时裂开率大幅下降。

（1）在凹模表层涂干膜润滑剂（主要成分为硝化棉、油性醇酸树脂、增塑剂、极压剂等添加剂），减少变形过程中原材料与模貝表层的摩擦阻力，使原材料更很容易从变形区流向传力区。干膜润滑剂的干膜可将模貝与坯料分离，避免零件表层刮伤和模貝粘结，提高零件表面质量和成品率。同时，干膜本身也具有一定的韧性，有益于原材料的加深成型；

（2）优化凸缘直径，降低拉应力，降低变形阻力。提升次拉深的模貝水平尺寸，提升次拉深的凹模圆弧；

（3）综合分析后，决定在预拉深过程结束后提升切边过程，尽量切除多余原材料，降低原材料成形阻力，有效避免原材料在进一步变形过程中裂开；

（4）合并原工中的两道工序（即成形拉深、翻边工序）合并成一道工序（成形翻边），使零件的加工步骤不提升，进而有效控制加工成本。通过上述一系列改进措施，很好地解决了零件在预拉深和终拉深过程中的裂开问题。结论是，虽然不锈钢板在拉深过程中经常出现裂开、起皱、表层刮伤等缺陷，但通过选择成形性能好的不锈钢材料，可以提升适当的热处理工，并在凹模表层进行润滑。