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板材的冲压操控性

板材的冲压操控性概念

板材的冲压性是指板材在选用很大的冲压工艺控制技术主要包括冲压方式、冲压钛材料、冲压规范及冲压内部结构形式等前提下，赢得卓越冲压接点的潜能。 一种钛，如果能用非常多普通又方便快捷的冲压工艺控制技术赢得卓越的冲压接点，则认为这种钛具备较好的冲压操控性板材冲压性通常分为工艺控制技术冲压性和采用冲压性 两个各方面。

工艺控制技术冲压性：是指在很大冲压工艺控制技术前提下，赢得卓越，无瑕疵冲压接点的潜能。它不是钛所谓的性质，而是根据某种冲压方式和所选用的具体工艺控制技术措施来进行的综合评价。因此板材的工艺控制技术冲压性与冲压操作过程息息相关。

采用冲压性：是指冲压接点或整个内部结构满足产品控制技术前提规定的采用操控性的某种程度。采用操控性取决于冲压内部结构的工作前提和设计上提出的控制技术要求。通常来说主要包括力学操控性、抗低温延展性、抗脆断操控性、低温塑性、烦躁操控性、长久强度、耐蚀操控性和耐磨操控性等。例如常用的S30403，S31603钢制就具备卓越的耐蚀操控性，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备较好的抗低温延展性操控性。

板材冲压操控性的负面影响不利因素

1 钛材料不利因素

钛材料主要包括助焊剂和冲压钛材料。在相同的冲压前提下，下定决心助焊剂冲压性的主要不利因素是它本身的物理操控性和生物化学共同组成。

物理操控性各方面：如钛的沸点、电阻率、线电阻率、表面积、溶解热等不利因素，都对Sauxillanges、熔融、沉淀、化学反应等操作过程造成负面影响，从而负面影响冲压性。钢制等电阻率低的钛材料，冲压时各向异性大，残存形变高，形变大，。而且由于低温等待时间长，热负面影响区孔隙长大成人，对接点操控性不利。莱氏体钢制线电阻率大、接点的形变和形变较为严重。

生物化学共同组成各方面，其中负面影响最大的是碳元素，也就是说钛电阻率的多少下定决心了它的模量。钢中的其他钛元素大部分也有利于冲压，但其负面影响某种程度通常都比碳大得多。钢中电阻率增加，淬硬倾向就增大，脆性则下降，难造成冲压裂缝。通常来说，把板材在冲压时造成裂缝的敏感度及冲压接点区力学操控性的变化作为评价钛材料模量的主要指标。因此电阻率越高，模量越差。电阻率大于0.25%的盒形和玻璃钢，脆性和冲击延展性卓越，焊后的冲压接点脆性和冲击延展性也较好。冲压时不需要紧接著和焊后退火，冲压操作过程难控制，因此具备较好的冲压性。

此外，钢材的炼钢钛钢状况、退火状况、组织状况等，在不同某种程度上都对冲压性发生负面影响。通过精炼提纯或细化孔隙和控轧工艺控制技术等手段，来改善钢材的冲压性。

冲压钛材料直接参与冲压操作过程一系列生物化学冶金反应，下定决心着焊缝钛的成分、组织、操控性及瑕疵的形成。如果选择冲压钛材料不当，与助焊剂不匹配，不仅不能赢得满足采用要求的接点，还会引进裂缝等瑕疵的造成和组织操控性的变化。因此，正确选用冲压钛材料是保证赢得优质冲压接点的重要不利因素。

2 工艺控制技术不利因素

工艺控制技术不利因素主要包括冲压方式、冲压工艺控制技术参数、冲压顺序、紧接著、后热及焊后退火等。冲压方式对冲压性负面影响很大，主要表现在热源特性和保护前提两个各方面。

不同的冲压方式其热源在功率、能量表面积、最高加热温度等各方面有很大差别。钛在不同热源下冲压，将显示出不同的冲压操控性。如电渣焊功率很大，但能量表面积很低，最高加热温度也不高，冲压时加热缓慢，低温等待时间长，使得热负面影响区孔隙粗大，冲击延展性显著降低，必须经正火处理才能改善。与此相反，电子束焊、激光焊等方式，功率不大，但能量表面积很高，加热迅速。低温等待时间短，热负面影响区很窄，没有孔隙长大成人的危险。

调整冲压工艺控制技术参数，采取紧接著、后热、多层焊和控制层间温度等其它工艺控制技术措施，可以调节和控制冲压Sauxillanges，从而可改变钛的冲压性。如采取焊前紧接著或焊后退火等措施，则完全可能赢得没有裂缝瑕疵，满足采用操控性要求的冲压接点。

3 内部结构不利因素

主要是指冲压内部结构和冲压接点的设计形式，如内部结构形状、尺寸、厚度、接点坡口形式、焊缝布置及其截面形状等不利因素对冲压性的负面影响。其负面影响主要表现在热的传递和力的状况各方面。不同板厚、不同接点形式或坡口形状其传热速度方向和传热速度不一样，从而对熔池沉淀方向和孔隙成长发生负面影响。内部结构的开关、板厚和焊缝的布置等，下定决心接点的刚度和拘束度，对接点的形变状况造成负面影响。不良的沉淀形态，严重的形变集中和过大的冲压形变等是形成冲压裂缝的基本前提。设计中减少接点的刚度、减少交叉焊缝，减少造成形变集中的各种不利因素，都是改善冲压性的重要措施。

4 采用前提

是指冲压内部结构服役期间的工作温度、负载前提和工作介质等。这些工作环境和运行前提要求冲压内部结构具备相应的采用操控性。如在低温工作的冲压内部结构，必须具备抗脆性断裂操控性；在低温工作的内部结构要具备抗塑性操控性；在交变载荷下工作的内部结构具备较好的抗烦躁；在酸、碱或盐类介质工作的冲压容器应具备高的耐蚀操控性等等。总之，采用前提越苛刻，对冲压接点的质量要求就越高，钛材料的冲压性就越不难保证。

板材的冲压性的鉴别综合评价指标

冲压操作过程中，产品经过冲压热操作过程、冶金反应，以及冲压形变和形变的作用，因而带来生物化学成分、金相组织、尺寸和形状的变化，使冲压接点的操控性往往不同于助焊剂，有时甚至不能满足采用要求。 对于许多活性钛或难熔钛，宜选用特殊冲压方式，如电子束焊或激光焊，以便赢得优质接点。 钛材料制成卓越冲压接点所需的设备前提越少、难度越小，则此钛材料的冲压性越好； 反之，需要复杂而昂贵的冲压方式、特殊的冲压钛材料和工艺控制技术措施，则说明这种钛材料的冲压性不佳。

制造产品时，必须首先综合评价所用钛材料的冲压性，以判断所选用的内部结构钛材料、冲压钛材料和冲压方式等是否适当。综合评价钛材料冲压性的方式很多，每种方式只能说明冲压性的某一各方面，因此需要进行试验后才能全面确定冲压性。试验方式可分为模拟型和实验型。前者模拟冲压加热和冷却特点；后者则按实际施焊前提进行试验。试验内容主要是检测助焊剂和焊缝钛的生物化学成分、金相组织、机械操控性、有无冲压瑕疵，测定冲压接点的低温操控性、低温操控性、抗腐蚀操控性和抗裂缝潜能等。

板材冲压性的估算检测方式

1 工艺控制技术冲压性的间接综合评价方式

由于碳的负面影响最为明显，其他元素的负面影响可折合成碳的负面影响，因此用碳当量来综合评价冲压性的卓越。

碳钢及低钛内部结构钢的碳当量计算公式：

CE 在通常的冲压控制技术前提下，冲压接点不会造成裂缝，但对厚大件或在低温下冲压，应考虑紧接著；

CE在0.4～0.6％时，钢材的脆性下降，淬硬倾向逐渐增加，冲压性较差。焊前工件需适当紧接著，焊后注意缓冷，才能防止裂缝；

CE >0.6％时，钢材的脆性变差。淬硬倾向和冷裂倾向大，冲压性更差。工件必须紧接著到较高的温度，要采取减少冲压形变和防止开裂的控制技术措施，焊后还要进行适当的退火。

计算结果得到的碳当量数值越大，则被焊钢材的淬硬倾向越大，热负面影响区难造成冷裂缝，因此当CE >0.5%时，钢材难淬硬，冲压时必须紧接著才能防止裂缝，随板厚和CE的增高加，紧接著温度也应相应增高。

2 工艺控制技术冲压性的直接综合评价方式

冲压裂缝试验方式，在冲压接点中造成的裂缝可以分为，热裂缝、冷裂缝、再热裂缝、形变腐蚀、层状撕裂等。

（1）T形接点冲压裂缝试验法，该方式主要用于综合评价碳素钢和玻璃钢角焊缝的热裂缝敏感度，也可用于测定焊条以及冲压参数对热裂缝敏感度的负面影响。

（2）压板对接冲压裂缝试验法，该方式主要用于综合评价碳钢、玻璃钢、莱氏体钢制焊条及焊缝的热裂缝敏感度。它是通过把试件安装在FISCO试验装置内，调整坡口间隙大小对造成裂缝的负面影响很大，随着间隙的增加，裂缝敏感度越大。

（3）刚性对接裂缝试验方式，这种方式主要用于测定焊缝区热裂缝和冷裂缝，也可测定热负面影响区的冷裂缝，试件四周先用定位焊缝焊牢在刚度很大的底板上，试验时按实际施工冲压参数施焊试验焊缝，主要用于焊条电弧焊，试件焊后室温下放置24h，先检查焊缝表面，然后在切去试样磨片，检查有无裂缝，通常以裂与不裂为综合评价标准，每种前提焊两块试件。

常用板材的冲压特点

1 碳钢的冲压

（1）盒形的冲压

盒形电阻率低，锰、硅含量少，在通常来说情况下不会因冲压而引起严重组织硬化或出现淬火组织。这种钢的脆性和冲击延展性卓越，其冲压接点的脆性、延展性也极其较好。冲压时通常不需紧接著和后热，不需采取特殊的工艺控制技术措施，即可赢得质量满意的冲压接点，故盒形钢具备卓越的冲压操控性，是所有钢材中冲压操控性最好的钢种。

（2）中碳钢的冲压

中碳钢电阻率较高，其冲压性比盒形差。当CE接近下限（0.25%）时冲压性较好，随着电阻率增加，其淬硬倾向随之增大，在热负面影响区难造成低脆性的马氏体组织。当焊件刚性较大或冲压钛材料、工艺控制技术参数选择不当时，难造成冷裂缝。多层焊冲压第一层焊缝时，由于助焊剂熔合到焊缝中的比例大，使其电阻率及硫、磷含量增高、难生产热裂缝。此外，碳含量高时，气孔敏感度也增大。

（3）高碳钢的冲压

CE大于0.6%的高碳钢淬硬性高、很难造成硬又脆的高碳马氏体。在焊缝和热负面影响区中难造成裂缝，难以冲压。故通常都不用这类钢制造冲压内部结构，而用于制造高硬度或耐磨的部件或零件，对它们的冲压多数是破损件的焊补修理。焊补这些零、部件之前应先行退火，以减少冲压裂缝，焊后再重新进行退火。

2 低钛高强度钢的冲压

低钛高强钢的电阻率通常不超过0.20％，钛元素总量通常不超过5％。正是由于低钛高强钢含有很大量的钛元素，使其冲压操控性与碳钢有很大差别，其冲压特点表现在：

（1）冲压接点的冲压裂缝

冷裂缝 低钛高强钢由于含使钢材强化的C、Mn、V、Nb等元素，在冲压时易淬硬，这些硬化组织很敏感，因此，在刚性较大或拘束形变高的情况下，若冲压工艺控制技术不当，很难造成冷裂缝。而且这类裂缝有很大的延迟性，其危害极大。

再热（SR）裂缝 再热裂缝是冲压接点在焊后消除形变退火操作过程或长期处于低温运行中发生在靠近熔合线粗晶区的沿晶开裂。通常认为，其造成是由于冲压低温使HAZ附近的V、Nb、Cr、Mo等碳化物固溶于莱氏体中，焊后冷却时来不及析出，而在PWHT时呈弥散析出，从而强化了晶内，使形变松弛时的塑性形变集中于晶界。

低钛高强钢冲压接点通常不易造成再热裂缝，如16MnR、15MnVR等。但对于Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低钛高强钢，如07MnCrMoVR，由于Nb、V、Mo是促使再热裂缝敏感度较强的元素，因此这一类钢在焊后退火时应注意避开再热裂缝的敏感温度区，防止再热裂缝的发生。

（2）冲压接点的脆化和软化

应变时效脆化 冲压接点在冲压前需经受各种冷加工(下料剪切、筒体卷圆等)，钢材会造成脆性形变，如果该区再经200～450℃的热作用就会引起应变时效。应变时效脆化会使钢材脆性降低，脆性转变温度提高，从而导致设备脆断。焊后退火可消除冲压内部结构这类应变时效，使延展性恢复。

焊缝和热负面影响区脆化 冲压是不均匀的加热和冷却操作过程，从而形成不均匀组织。焊缝(WM)和热负面影响区(HAZ)的脆性转变温度比助焊剂高，是接点中的薄弱环节。冲压线能量对低钛高强钢WM和HAZ操控性有重要负面影响，低钛高强钢易淬硬，线能量过小，HAZ会出现马氏体引起裂缝；线能量过大，WM和HAZ的孔隙粗大会造成接点脆化。低碳调质钢与热轧、正火钢相比，对线能量过大而引起的HAZ脆化倾向更严重。因此冲压时，应将线能量限制在很大范围。

冲压接点的热负面影响区软化 由于冲压热作用，低碳调质钢的热负面影响区(HAZ)外侧加热到回火温度以上特别是Ac1附近的区域，会造成强度下降的软化带。HAZ区的组织软化随着冲压线能量的增加和紧接著温度的提高而加重，但通常其软化区的抗拉强度仍高于助焊剂标准值的下限要求，因此这类钢的热负面影响区软化问题只要工艺控制技术得当，不致负面影响其接点的采用操控性。

3 钢制的冲压

钢制按其钢的组织不同可分为四类，即莱氏体钢制、铁素体钢制、马氏体钢制、莱氏体-铁素体双相钢制。以下主要分析莱氏体钢制和双向钢制的冲压特点。

（1）莱氏体钢制的冲压

莱氏体钢制比其他钢制难冲压。在任何温度下都不会发生化学反应，对氢脆不敏感，在焊态下莱氏体钢制接点也有较好的脆性和延展性。冲压的主要问题是：冲压热裂缝、脆化、晶间腐蚀和形变腐蚀等。此外，因导热性差，线胀系数大，冲压形变和形变较大。在冲压时应尽量选用小的冲压热输入，而且不应紧接著，并降低层间温度，层间温度控制在60℃以下，焊缝接点相互错开。减小热输入，不应过分增大冲压速度，而应适应降低冲压电流。

（2）莱氏体-铁素体双向钢制的冲压

莱氏体-铁素体双向钢制是由莱氏体和铁素体两相共同组成的双相钢制。它兼备了莱氏体钢和铁素体钢的优点，故具备强度高、耐腐蚀性好和易于冲压的特点。目前主要有CR18、CR21、CR25三种类型的双相钢制。这类钢冲压的主要特点是：与莱氏体钢制比具备较低的热倾向；与纯铁素体钢制比焊后具备较低的脆化倾向，而且冲压热负面影响区铁素体粗化某种程度也较低，故冲压性较好。

由于这类钢冲压操控性较好，焊时可不紧接著和后热。薄板宜用TIG焊，中厚板可用焊条电弧焊，焊条电弧焊时宜选用成分与助焊剂相近的专用焊条或电阻率低的莱氏体焊条。对于CR25型双相钢也可选用镍基钛焊条。

双相钢中因有较大比例铁素体存在，而铁素体钢所所谓的脆化倾向，如475℃脆性、σ相析出脆化和孔隙粗大，依然存在，只因有莱氏体的平衡作用而赢得很大缓解，冲压时，仍需注意。对无NI或低NI双相钢制冲压时，在热负面影响区有单相铁素体及孔隙粗化倾向，这时应注意控制冲压热输入，尽量用小电流、高焊速、窄道焊和多道焊，以防止热负面影响区孔隙粗化和单相铁素体化，层间温度不宜太高，最好冷后再焊下一道。

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