结合理论研究及实际工程经验,还有对不锈钢板成形缺陷类别及原因的分析,提出了对应的优化措施及工艺方案。
1、起皱与鼓包的优化措施
(1)优化球面不锈钢结构尺寸。
由于切向压应力与起皱有直接关系,降低球面深度h,可以降低拉深深度,
减小变形程度和切向压应力,进而控制鼓包、起皱等缺陷。
(2)合理选择冲压材料。
支座用球面不锈钢通常选择固溶处理的奥氏体不锈钢板,
例如06Cr18Ni11Ti和022Cr17Ni12Mo2,其屈强比分别为0.398、0.371。
因此选择的材料屈强比在0.4以内即可以满足拉深要求。
(3)设置压边圈并增大压边力。
在成形过程中,起皱与鼓包产生的主要原因是压边力不足,
因此采用压边圈并增大压边力以减少成形缺陷。
增加压边圈后,板料被限制在压边圈和凹模的间隙中流动,稳定性得到增加,
可以进行较深拉深而不产生开裂,同时采用双动压力机可以有效控制压边力大小,减少鼓包缺陷。
2、避免开裂的优化方案
开裂的主要原因在于凸模圆角半径及凸、凹模间隙设置不合理。
如果凸模圆角半径r凸过小,则毛坯在角部产生过大的弯曲变形,在危险断面易开裂;
如果r凸过大,在拉深初始阶段,凸模下方毛坯悬空面积增大,与模具零件的接触面积减少,容易使毛坯起皱。
一般根据经验选择8~15倍的板料厚度为凸模圆角半径,可以有效控制开裂缺陷。
凸、凹模间隙是指凸、凹模横向尺寸的差值。
当凸、凹模间隙过小时,零件成形质量较好,但拉深力大,零件易开裂;
当凸、凹模间隙过大时,拉深力小,零件易产生起皱、变厚、侧壁不直等缺陷。
合理的凸、凹模间隙可以控制拉深过程的摩擦力并增加材料的流动性,
一般采用比毛坯厚度小10%的模具零件间隙比较合理。
3、轮廓度超差的优化措施
在不锈钢成形工艺中,轮廓度超差是难解决的问题,
目前还没有有效的措施进行控制,但可以采用一定的方法进行优化。
常采用2种方法控制回弹实现轮廓度的优化,
一种是增大模具的竖向变形区,增加拉深量,进而增大不锈钢毛坯的塑性变形区域,
获得中心处较好的球面轮廓,但是该方法容易使板材开裂且材料利用率较低;
另一种方法则是调整凸模的球径公差实现轮廓度的优化。
由于桥梁支座的结构特性及实际装配工艺的差异,可以通过控制凸模公差实现轮廓度的优化。
球型支座使用面为凸面,可以将凸模球径设置为负公差,
成形切边后由于材料回弹球径处于设计范围内,满足使用要求;
摩擦摆支座使用面为凹面,可以将凸模中心区域球径设置为负公差,使其成形回弹后球径满足使用要求。
但该方法还没有准确的公差放量值,需要经验积累并多次修模调整。
4、提高表面质量的优化方案
通过对凸模进行抛光处理、凸模表面镀防锈层、使用后密封保存等措施提高凸模表面质量,
减少不锈钢成形后凹面的表面缺陷。
此外,润滑也是提高不锈钢成形质量的有效方法。
成形过程中,毛坯与凹模之间、毛坯与压边圈之间会产生较大的摩擦力,
不仅会降低拉深的许用变形程度,而且会导致零件表面擦伤。
因此在凹模表面、压边圈与毛坯接触面、凹模和压边圈相接触的毛坯表面均匀涂抹润滑剂,
并保持润滑部位清洁,然后再进行成形。
但是在凸模表面或与凸模接触的毛坯表面不能涂润滑剂,
因为润滑剂会使毛坯与凸模间由摩擦来传递变形力的能力降低,产生成形缺陷。
不同缺陷的优化措施存在较大差异,在工程应用中需根据实际情况进行调整,
采用多种方法协同作用减少成形缺陷的产生。