高强钢的冷冲压成型

1、高强钢的冷冲压成型精益生产、绿色生态高性能润滑剂可提供一种更高性能的膜以保护金属免于断裂、压裂或被焊接到模具上。好的润滑剂还能够减少摩擦热量，使金属流动不间断并能控制起皱或断裂。汽车工业的迅猛发展为国民经济和社会发展发挥了重要作用。但受能源短缺、环境污染等问题的影响， 该行业发展之矛盾也日益凸显。展望未来，该行业的发展只有建立在自然、生态、节能、安全等背景下， 其发展才可持续。在此背景下，汽车轻量化以及高强钢的应用成为了重要发展方向。但受高强钢板材强度的提高，传统 的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条 件的情况下，目前国际上逐渐研究超高强

2、度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织 相变的一种新工艺，主要是利用高温奥氏体状态下，板料的塑性增加，屈服强度降低的特点，通过模具进 行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究，目前该技术被国外厂商垄断，国内发展缓慢。据调查统计，部分汽车品牌高强钢的应用不断扩大，有些车型的车身框架高强度钢的应用已达90%。Sliu rw. UA 6沖& 萌 fr Ji. SAP-A i-e喘门阳£:一、高强钢特点及成型问题分析根据美国钢铁学院能量部的研究，即使高强度钢降低部分数值其拉伸还是要比传统的冷板困难得多。高强钢的延展率只有普通钢材的

3、一半（如下图1）MtLD (57K5I)2）。一般高强度低合金同时，当材料被冲压成形时，会变硬，不同的钢材，变硬的程度不同（如下图 钢只略有20MPa增加，不到10%。注意：双相钢的屈服强度有 140MPa增加，增加了 40%多！金属在成形过程中，会变得完全不同，完全不像冲压加工开始之前。这些钢材在受力后，屈服强度增加很多。材料较高的屈服应力加上加工硬化，等于流动应力的大大增加。因此，开裂、回弹、起皱、工件尺寸、模具磨损、 微焊接磨损（如下图 3）等成为了高强钢成型过程中的问题焦点。高强钢屈服强度普通高强钢HSS210Mpa30KSI比低碳钢含更多的碳和锰高强度低合金钢 HSLA280-550

4、Mpa40-79KSI细晶铁素体与碳和/或者氮析出物，含钛、钒，冲压时，板材屈服强度-YS，仅增加-伊苏只增加20Mpa（3KSI）热处理硬化钢180-280Mpa26-40KSI在冲压加工成形过程中被硬化或者经过烤箱170F （20-30分钟），屈服强度提高70Mpa（10KSI）双相钢350-600Mpa软铁素与岛状马氏体。烘烤硬化-加工时，屈服强度可以50-86KSI增加 140Mpa(20KSI)相变诱发塑性钢TRIP400-800Mpa57-114KSI铁素体和马氏体-冋样有贝氏体和残余奥氏体。合金使点 焊更具挑战性。拉伸翻边高强度钢About 590Mpa84KSI应用时需要较咼的

5、剪切边缘延伸度。铁素体、贝氏体和 残余奥氏体。复相钢350-600Mpa50-86KSI有精细显微结构的铁素体，较高比例的马氏体和贝氏体。图2*籌切断裂隐横粘著磨损HSS ）的开裂和质地不基于高强钢的特点和特性，如果不能改变金属流动和减少摩擦，那么高强度钢（均性都可能引起部件报废率的上升。这种材料所具有的高千磅力每平方英寸（KSI）（测量屈变力的单位）、增强的回弹、加工硬化的倾向以及在升高的成型温度下运行对于模具来说都是一个挑战。二、高性能润滑技术对高强钢冷冲压成型的重大意义润滑影响成型性这是不争的事实。因此，高性能润滑剂可提供一种更高性能的膜以保护金属免于断裂、压裂或被焊接到模具上。好的润滑

6、剂还能够减少摩擦热量，使金属流动不间断并能控制起皱或断裂。针对这一问题，美国IRMCO公司作为世界知名从事润滑研究制造的专业公司，自三十年前就已成功研发的新型水基润滑技术解决了高强钢的成型问题。下面，结合多年来的研究和使用从润滑角度并结合该润 滑技术的特点谈一下看法和意见。如下： 其一，严酷条件下的润滑保障。1由于高强钢的屈服力大，要屈服它比一般板材需要更多的能量，这种能量除了变形以外，很大程度上是板材与模具间推撞 （摩擦）。因此，随着金属在冲压模具中变形温度会不断升高，油基润滑油都会变薄，有些情况下会达到闪点或者烧着（冒烟），润滑失效。而IRMCO高分子聚合物极温润滑剂中含有抗极压物并具有“

7、热寻性”而且会粘到金属上，随着温度的升高在模具和板材表面形成一个坚韧的保护屏障，从而 降低摩擦和温度，以帮助工件更好的延展，以此来控制摩擦和金属流动；同时保护金属不会过热，发黑而 拉裂和粘接。（如下图4）同时，根据实际试验中的问题，我们在实验室里复制现场试验的结果。不同配方的油基和常规（肥皂）为基础的合成润滑剂，在高强钢上不能正常工作。废品率和模具磨损（擦伤）失控。（如下图5）双相钢DP600-UHS超高强钢试验报告oeoice150200250300Tim t-时丽秒美国绿叶技术实验室对IRMC产品和汽车行业通过认证的拉伸油以及合成润滑剂，在美国DP78超高强度钢上进行了成型对比实验。采用了

8、俄亥俄州立大学的茵特拉根(In terlake n)拉伸成型测试法。这种方法被证实用于测试实际结果非常准确。IRMC达到的数值是145比汽车行业通过认证的拉伸油的115和合成润 滑剂的110超过了 25%数值越大说明成型能力越好(如下图6)。2、由于冲压过程中会产生温度，同时由于油的热容量比较大，热扩散比较差。而IRMC水基润滑剂因 温度产生形成水蒸气带走热量，不但有效的降低了温度，保护了模具，而且因温度所产生的微焊接磨损将 得到有效的控制。同时还可以提高冲次。其二、工具涂层的性能与润滑剂质量紧密联系。传统的物理气相沉淀 （PVD和化学气相沉淀涂层 （CVD外部需要润滑发挥最大性能。IRMC指

9、出：“热 扩散工艺可以减少摩擦磨损的问题。通过热扩散所产生的碳化钒可以形成耐久性、坚硬的表面，在苛刻的 成形和冲压模面时，会极大的提高工具的使用寿命。如果使用的润滑剂无法承受高温、磨损和先进高强钢 的加工硬化性，价值会大幅降低。因此，使用可满足高强钢需求的 润滑剂，是达到涂层使用寿命最大化的关键。”根据IRMC技术的先进行及多年的应用经验，高强钢冲压模具 无需花费高昂的涂层费用，就可以满足生产需要，并可以延长模具 寿命。从（右图7）可以看出IRMC润滑技术对模具的保护作用。冲 压三千个工件后，工件表面质量及模具表面得到明显的改观（表面 划痕明显减少）。其三、高性能润滑可以使工件质量更加稳定。模

10、具间隙及模具的几何设计等是实现工件尺寸精度的重要内 容。因此，这直接关系到对金属材料和润滑剂技术要求。如果间隙 越小、越紧摩擦力越大，对润滑剂的要求也越高，但工件的成型精 度也相对越高。由于IRMC可以较好的控制摩擦和金属流动，所以 可以保证工件质量更加稳定。三、IRMC在部分高强钢部件上的应用某大型底盘件企业生产的控制臂（NMS摇臂），板材材质FB780,板材厚度4mm，七工位级进冲压模具，采用IRMCO测试在保证工件质量的同时，同等环境条件下与油基润滑剂比较，模具工作温度下降 10-20 C。在此，需要重点说明的是温度降低意味着摩擦力的减小，这不仅可以保护模具，而且可以提高冲 次。工件图片

11、如下：生产案例在高温成形过稅中.超高压涸滑汕牯性丧愎. 引起摩擦匸具的陋损.超高温高同休聚合物（HSP）粘性增加.减步了靡擦.生产塞例：左边的部竹是便用削高协润带汕 制作的*右边的部件是鹽用超高温HSP技术 30001部件后的效果。可注怎到表面有改牌* ET产品穽际上可对模良进存拋光.消除擁伤。ET HSP3000个部件后EP润滑油I R MCO 在高强度钢冲压领域的成功案例改进高强度钢工杵通用公司-横梁(Dodge)道奇 控制臂支架福特Navistar皮卡横樂DCX减竝支架不需清洗直接焊接加快冲压速度消除了上漆废品增加了模具寿命，不需清洗直接焊接延长了模具猱护层寿命30%福特轴架增加了模具寿

12、命500%福特后悬挂部件不用冲压膜.每吨钢材节W 100M元四、建立在IRMCC应用下的新的生产工艺流程IRMCO高性能环保润滑剂不仅可以解决高强钢、重冲、深拉伸等的成型问题，而且可以减少润滑油50%-75%勺用量，更重要的是它可以对目前冲压行业的生产工艺带来重大改善和优化，以减少更多能源、资 源的消耗和对环境的污染。优化后的工艺如下:冲压成型焊点焊接一遍常温水洗磷化处理电泳涂装面漆喷漆1、 冲压成型：IRMCC产品和渗碳模具兼容， 所含聚合物的热寻性在冲压温度升高时强力保证润滑膜层。 降低了模具的工作温度，延长了模具寿命，同时可有效提高冲次和工件表面质量。2、焊点焊接：不需任何处理就可以直接

13、进行焊接，不但不会产生虚焊、假焊，而且不会产生有毒油烟 和刺激异味，同时可以减少至少 25%的焊接烟雾，不仅极大提高了工作效率的，而且保证了工人的安全和工 件洁净并利于搬运，节省手套、棉纱等用量。3、 常温水洗：可以使用26.743 C清水进行清洗，大幅度降低能耗；可以使清洁池内沉淀物减少75% 和 75%的清洗用水；可直接排放，并达到对鱼类无害的标准，污水排放量的减少使处理费用降低。4、磷化处理：由于易于清洗，可以使工件达到高清洁度，全面提高磷化效果。5、电泳涂装：IRMCO产品和电泳漆兼容，同时工件高清洁度增强了电泳涂装的质量。6、面漆喷漆：IRMCO产品可以与电烤漆和粉漆完全兼容。工件的高清洁度提高了喷漆附着力，漆可以 喷得更薄，同时喷漆表面无气孔、流淌现象。六、结束语时至今日，金属成型开始面临新的变化， 同时也面临着诸多的问题， 美国 IRMCO 三十年来一直致力于 高性能环保润滑剂的开发与研究，在这三十年中她不仅解决了重载、深拉伸以及高强钢等板材工件的成型 质量和模具寿命问题，更重要的是为环保以及减少更多资源的消耗做出了重大贡献。新的调查发现，金属成型润滑剂只占生产总成本的约 0.5% ，但其直接关联 80 项费用和影响总成本 70% 的费用高低，可以消除因用油所带来的至少10%的生产成本的增加，看似一个在生产