T4003铁素体不锈钢冲压工艺性浅析

2016-06-21孙刚孟令武贾立壮中车齐齐哈尔车辆有限公司

锻造与冲压 2016年14期

文／孙刚，孟令武，贾立壮·中车齐齐哈尔车辆有限公司

T4003铁素体不锈钢冲压工艺性浅析

文／孙刚，孟令武，贾立壮·中车齐齐哈尔车辆有限公司

孙刚，工程师，主要从事铁路货车冲压工艺及模具设计工作。

T4003铁素体不锈钢是钢铁公司为满足铁路货车高速、重载需要新研制的经济型铁素体不锈钢。钢铁公司在推出该钢材前作了相关冲压及焊接试验，但没有可借鉴的批量生产的技术资料。齐车公司是铁路货车设计主导厂，T4003铁素体不锈钢在铁路货车的应用上处于推广阶段，由齐车公司生产的出口澳大利亚BHP公司的不锈钢矿石车也广泛使用T4003铁素体不锈钢，其他铁路货车工厂并未对T4003铁素体不锈钢做出广泛应用。

为了根据T4003铁素体不锈钢的冲压性能制定合理的冲压工艺，我们根据实际生产需要进行了大量的剪冲工艺试验、校平工艺试验、弯曲性能试验、成形性能试验，掌握了板料分离性能和成形性能，成功地制定了合理的冲压工艺。

T4003铁素体不锈钢的化学成分

钢板的成分、组织状态的设计必须满足用户的设备工艺要求，最主要的是焊接性能、冷弯成形性能及剪切、冲裁等方面的可加工性能。试验用母材为太钢生产的铁素体不锈钢T4003，板厚为6mm，我们对钢板化学成分进行了复检，并与要求进行对比，结果合格，如表1所示。

T4003铁素体不锈钢的金相组织及机械性能

表1 T4003铁素体不锈钢化学成分检验结果（单位：%）

要使产品达到减重要求，首先力学性能必须满足设计要求，钢板的横向、纵向性能必须稳定达到规定的要求。为了全面了解该钢种的机械性能，我们首先对钢材的金相组织进行了分析，母材金相组织分析结果如图1所示，母材组织组成为铁素体，晶粒度为8级。

图1 T4003母材金相组织（350X）

我们对太钢生产的板厚为6mm的T4003铁素体不锈钢的机械性能进行了复检，并与要求进行对比，结果合格，如表2所示。

T4003铁素体不锈钢冲压性能研究

在加工性能上，由于T4003铁素体不锈钢含有Cr、Ni元素，具有较强的粘滞性，抗咬合性差，与其他材料接触时摩擦因数大并且易发生粘连，只有通过改进工件的冲压工艺性、改进模具结构、控制拉延阻力等手段，才能保证成形件的质量精度。

为了解T4003铁素体不锈钢的冲压性能，满足BHP不锈钢矿石车前期技术准备的需要，并结合现有冲压加工设备制定合理的冲压工艺，我们根据实际生产需要进行了大量的常规冲压工艺性能试验：剪冲工艺试验、板材校平试验、弯曲性能试验、典型件成形性能试验（下侧门成形、浴盆板滚弧），并根据试验结果制定了合理的冲压加工工艺。

剪切工艺试验

对6mm厚的T4003板材进行剪切小批量试验，剪切试验主要目的是验证板材的剪切断面质量。从试验结果看，剪切断面也包含塌角侧、光亮带、撕裂带、毛刺侧等剪切断面基本特征。但与普通耐候钢剪切断面相比，光亮带与撕裂带分界不清，肉眼可见离散的剪切粘滞点，塌角与09CuPCrNi基本相似，毛刺高度为0.3～0.4mm（卡尺测量）符合JB/T 4381-2011要求。剪冲断面如图2所示，生产过程如图3所示。

图2 T4003剪切断面图

图3 剪冲工序生产过程图

表2 T4003铁素体不锈钢机械性能检验结果

经过剪切后，板材利用冲孔模具进行冲裁试验，从冲裁断面状态判断，不锈钢冲裁对刃部的磨损将大大超过普通耐候钢。另外，由于材料的粘滞性，冲裁间隙的选取将影响毛刺大小及刃口寿命的长短。因此，综合刃口磨损和断面质量，建议将冲裁（单边）间隙设计为板料厚度的6%～8%。

校平工艺试验

由于来料是卷料供货，开平后平面度较差，为3mm/mm2左右，经车间精校平机校平后，能够达到要求，即1.5mm/mm2。

弯曲工艺试验

弯曲试验是在折压机上完成的，目的在于验证板料在剪切条件下的最小许可弯曲半径。试件为t10、t5两种厚度规格，各取三种纤维方向（0°、45°、90°）。t10板的折压半径为R10，t5板的折压半径为R6，均未发现折压裂纹（图4），与出厂技术条件吻合。此工艺条件下的折弯半径为板厚的1.0～1.2倍，为保险起见，实际生产中折弯半径可取板厚的1.5～1.6倍。