沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝研究

婁志浩

【摘?要】經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)綜合國(guó)力的提升，也帶動(dòng)了機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段機(jī)械加工制造領(lǐng)域內(nèi)，因?yàn)橄嚓P(guān)制造成型技術(shù)使用方案表現(xiàn)出了明顯的改觀，機(jī)械零件制造成型過程中的有關(guān)技術(shù)的使用場(chǎng)景同時(shí)也發(fā)生了巨大改變。特別是在沖壓模具加工相關(guān)零件的過程中，現(xiàn)代沖壓模具的應(yīng)用改變了常規(guī)的機(jī)械零件制造過程的原有流程和模式，切實(shí)地為機(jī)械零件的制造品質(zhì)的把控帶來了科學(xué)合理的保證，體現(xiàn)出了機(jī)械零件精密加工制造優(yōu)勢(shì)。使用沖壓模具進(jìn)行機(jī)械零件加工是一類先進(jìn)的相關(guān)零件加工制造模式，現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)相關(guān)零件制造過程中發(fā)揮了非常關(guān)鍵的使用價(jià)值，使用現(xiàn)代沖壓模具進(jìn)行機(jī)械零件加工可以提高相關(guān)零件品質(zhì)，為整個(gè)領(lǐng)域生產(chǎn)加工精度提高打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且在現(xiàn)代沖壓模具使用過程中，可以依據(jù)相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐過程中的需求，第一時(shí)間改進(jìn)相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)使用模式，體現(xiàn)出相關(guān)機(jī)械加工技術(shù)使用優(yōu)勢(shì)，為機(jī)械行業(yè)制造能力的總體把控給出了相應(yīng)的保障。相對(duì)于現(xiàn)代沖壓模具在相關(guān)行業(yè)內(nèi)相關(guān)零件精密制造成型過程中的使用進(jìn)行研究，實(shí)際價(jià)值體現(xiàn)在遵循當(dāng)下國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)機(jī)械制造成型過程中的實(shí)際需求，把現(xiàn)代沖壓模具投入到在相關(guān)零件精密加工制造過程中的措施得當(dāng)，進(jìn)而體現(xiàn)出使用沖壓模具技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為機(jī)械加工制造行業(yè)生產(chǎn)能力提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】沖壓模具;金屬材料;熱處理工藝

引言

沖壓模具是知識(shí)密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)品，是關(guān)鍵的沖壓生產(chǎn)工藝設(shè)備，屬于高新技術(shù)領(lǐng)域，被各國(guó)競(jìng)相爭(zhēng)奪。同時(shí)，隨著我國(guó)航空制造業(yè)、工業(yè)企業(yè)的規(guī)?；⒖焖倩l(fā)展，對(duì)沖壓模具的需求量也在逐年遞增。本文主要對(duì)沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝做論述，詳情如下。

1新型金屬材料概述

在當(dāng)前新型金屬材料發(fā)展過程中，記憶合金材料以及儲(chǔ)氫合金材料已經(jīng)成為了新型金屬材料中的代表。首先，記憶合金材料。記憶合金材料最大的特點(diǎn)就是具備一定的記憶能力，而且記憶合金材料在機(jī)械制造中，可以生產(chǎn)為金屬絲，具備一定的形變能力，而且能夠在一定作用力的情況下可以恢復(fù)成原本的形狀。一般，記憶合金材料在機(jī)械制造中進(jìn)行應(yīng)用，要想恢復(fù)原形，則可以通過運(yùn)用高溫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。而且，記憶金屬材料在具備一定的記憶能力后，在生產(chǎn)過程中，能夠在各大行業(yè)中得到應(yīng)用。例如：電氣工程以及航空航天等行業(yè)。不過，要想確保以及金屬材料在使用的過程中能夠發(fā)揮出功能，那么久必須對(duì)高溫處理技術(shù)加以重視，從而也說明了記憶合金材料在應(yīng)用中存在著不穩(wěn)定的特性，極為容易受到穩(wěn)定的印象，因此，在對(duì)記憶合金材料使用的過程中，必須要對(duì)周圍的溫度加以進(jìn)行控制，避免溫度發(fā)生變化，而無法發(fā)揮出記憶金屬材料的作用。其次非晶態(tài)合金材料。非晶態(tài)合金材料具備一定的強(qiáng)度以及硬度，而且具備抗腐蝕效果，電阻率也相對(duì)較高，該金屬材料一般應(yīng)用在電氣設(shè)備機(jī)械制造中。而且在實(shí)際的應(yīng)用中可以有效得解決變壓器內(nèi)的鐵芯材料問題，可以為電氣設(shè)備的制造功能提供良好的保障作用。

2沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝

2.1車輛A柱加強(qiáng)板熱沖壓工藝的NSGA-II多目標(biāo)優(yōu)化

車身輕量化設(shè)計(jì)是減少油耗和降低環(huán)境污染的重要手段，而鎂、鋁等新材料的性價(jià)比遠(yuǎn)低于鋼鐵材料。超高強(qiáng)度鋼在滿足輕量化和碰撞要求的同時(shí)，其極高的硬度也給加工帶來了困難。高溫狀態(tài)下的熱沖壓工藝是高強(qiáng)度鋼加工的有效手段，而沖壓工藝參數(shù)嚴(yán)重影響沖壓件質(zhì)量，因此，研究熱沖壓工藝優(yōu)化對(duì)提高沖壓件質(zhì)量具有重要意義。汽車沖壓工藝的研究主要集中在數(shù)值擬合和工藝優(yōu)化兩個(gè)方面。工藝優(yōu)化方法包括組合優(yōu)化法和搜索優(yōu)化法等：組合優(yōu)化法是使用正交實(shí)驗(yàn)等對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行組合，獲得最佳的參數(shù)組合的方法，此類方法的優(yōu)點(diǎn)為工藝參數(shù)一定可用，缺點(diǎn)為組合方式有限，參數(shù)一般并非最優(yōu)參數(shù);搜索優(yōu)化法是在參數(shù)變化范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，其優(yōu)點(diǎn)為搜索的參數(shù)一般為最優(yōu)參數(shù)，缺點(diǎn)為參數(shù)可能不可用，需要進(jìn)行微調(diào)。熱沖壓過程中，由于板料溫度不均、模具與板料之間的摩擦影響，使得熱沖壓件局部存在起皺或減薄問題，過大的減薄會(huì)導(dǎo)致沖壓件開裂，而起皺是局部區(qū)域的疊料問題，減薄和起皺均會(huì)嚴(yán)重影響沖壓件性能，是嚴(yán)重的沖壓成形質(zhì)量問題。

2.2新型金屬材料在沖壓模具加工中的應(yīng)用

在機(jī)械制造的過程中對(duì)沖壓模具的應(yīng)用也非常廣泛，因沖壓模具本身必須要能夠滿足特定條件下機(jī)械加工需求，對(duì)模具制造出的產(chǎn)品綜合性能也有很高的要求。現(xiàn)有的很多沖壓模具，其材料本身對(duì)抗壓能力、耐熱性、耐溫度變化等方面也有非常高的要求，這些都需要以材料的良好性能做支撐。目前機(jī)械制造過程中常用的主要的沖壓模具材料，有沖裁模材料、冷壓模材料、拉伸模材料等幾個(gè)大類。相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬材料而言，新型金屬材料在中央模具的制造方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其是現(xiàn)在很多曲面的沖壓模具本身在抗壓性、抗沖擊性、耐高溫等方面要求非常嚴(yán)格，這類沖壓模具材料的制作一般選擇一些鍛造鋼類合金材料，這類材料的性價(jià)比非常高，比純鋼材料本身承載能力更強(qiáng)，而且新型金屬材料在耐受力和扛強(qiáng)拉身形變等方面呈現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)，因而新型金屬材料在沖壓模具零部件生產(chǎn)制造中有非常廣泛的應(yīng)用空間。尤其是在數(shù)字化加工的過程中，新型金屬材料表現(xiàn)出極大的加工優(yōu)勢(shì)，很多沖壓模具都可以一次成型，極大地提升了生產(chǎn)效益。

2.3熱處理工藝對(duì)鉬金屬板材組織和性能影響

金屬鉬是一種硬而堅(jiān)韌的難熔金屬，熔點(diǎn)高達(dá)2620℃，具有良好的耐腐蝕、抗蠕變和抗熱震性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)。鉬及鉬合金常通過粉末冶金制備，避免傳統(tǒng)工藝制備工序復(fù)雜的同時(shí)保證了鉬及鉬合金的成分及成品質(zhì)量。其體心立方結(jié)構(gòu)和塑脆轉(zhuǎn)變溫度高，嚴(yán)重影響了鉬和鉬合金的成型加工性能及由資源向鉬成品轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)效益。成型加工中常使用鍛造和軋制手段進(jìn)行變形，但是會(huì)造成嚴(yán)重的加工硬化。熱處理工藝能簡(jiǎn)單有效地改善鉬金屬在加工過程中的殘余應(yīng)力、加工硬化等不利影響，提升產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。鉬中摻入Ti、Zr、La等元素，會(huì)在亞晶界或晶界處形成碳化物或氧化物，改變微觀組織，提升了再結(jié)晶溫度，熱處理后斷裂方式從脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性解理斷裂，提升了鉬合金的綜合力學(xué)性能。

結(jié)語

總之，新技術(shù)下金屬材料成份分析技術(shù)的應(yīng)用，能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)金屬材料成份分析技術(shù)的不足，促使技術(shù)、設(shè)備變革，這就需要相關(guān)企業(yè)和工作人員提高創(chuàng)新意識(shí)。除此之外，要求管理人員做好所有部門協(xié)調(diào)工作，同時(shí)加強(qiáng)行業(yè)間的交流，編制相應(yīng)的加工方法，旨在有效發(fā)揮出金屬材料成分分析技術(shù)的作用，為促進(jìn)各行業(yè)發(fā)展提供支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔媛.新技術(shù)下金屬材料成分分析技術(shù)發(fā)展前景[J].云南化工，2018，45（4）：110-111.

[2]劉麗.金屬材料化學(xué)成分分析方法的初步認(rèn)知和趨勢(shì)研究[J].化工管理，2019（36）：24-25.

（作者單位：河南工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院）