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行业动态
您当前的位置是：五金冲压件 >> 行业动态铝合金冲压件缩颈拉裂的解决方案
发布时间：2021-05-05 14:25:00
汽车覆盖件中铝合金冲压件与不锈钢冲压件对比，具有质量轻、散热快、吸音性能好、不锈蚀等优点。目前用于冲压件的铝合金板材多是6000系铝合金，由于铝件与钢件材料不同，在冲压生产典型的两大工艺中，成形工艺中的缩颈拉裂问题，以及分离工艺中的料屑问题有较为突出的影响。新制模具铝件料屑问题每生产千冲程停机时间高达20min，超过普通钢件5倍，同品种缩颈拉裂频次铝件高于钢件3倍。
在成形工艺中，铝件与钢件相比更易出现缩颈拉裂问题。该问题主要有两方面原因：一是相同塑性硬化指数n值的铝合金板的冲压成形性能远低于冷轧钢板。铝料自身厚向异性指数r值低，深冲性、局部断后伸长率都较低，成形窗口窄，成形能力只有钢的1/3。其次是铝料有时效特点，热处理后随时间增加，铝本身强度、硬度升高，塑性、韧性下降。一般铝卷料热处理后需要在6个月时间内进行生产，而在这6个月的生产窗口里，由于时效原因不同批次铝料生产前机械性能千差万别，在模具中成形时模具裕度与材料性能的匹配性差，缩颈拉裂时有发生。
冲压加工厂解决缩颈拉裂问题方案如下：
1.板料时效控制：
铝板料有时效的特性，随时间增加强度、硬度升高，塑性、韧性下降。由于板料制造工艺、热处理后出厂状态、运输、温度等等条件的不同，在冲压生产前铝板料的机械性能差异性很大，对模具的生产调整影响很大，也造成了连续生产时经常出现缩颈拉裂等问题。为解决这一问题可以先积累出模具可以稳定生产的机械性能区间，然后利用铝料时效的特性，掌握时效规律，针对屈服强度偏低的铝料放置停用使其自然时效，屈服强度升高至预期的范围后再进行生产。
2.铝板机械性能预警及区间供货
通过对板料料卡进行改革，将板料所有信息都打印至料卡上，方便生产问题出现后快速进行材料性能比对分析。另外对生产出现过问题的性能数据进行总结归纳，形成每个铝合金冲压件品种自己的性能预警区间，超出区间的使用蓝色卡片料卡，起到缺陷提前预警作用。
3.利用Autoform、ATos等数字化手段，辅助进行缩颈拉裂点优化
针对模具固定位置容易产生缩颈拉裂问题，特别是拉延模拟报告中理论缩颈最大点或者超过安全裕度线（FLC）的，可以辅助使用数字化软件和设备进行优化。
4.Comsmart网格监控
通过生产经验，整理总结铝件易发生的缩颈拉裂位置，对这些位置进行模具裕度监控，主要使用Comsmart网格应变分析设备（4×500万像素三维立体摄像头），通过手持摄像头拍照的方式获取监控区网格应变的具体情况，从拍照到计算机计算结束约1个小时即可完成，具有操作方便、快捷、易标定等优点。完成后输出分析报告，提示哪些位置安全，哪些位置还有风险。针对风险位置，模具维修人员评估进一步优化的可行性。
5.设备特殊功能开发
当前冲压件生产设备中，拉延下气垫已经可以实现分段压力功能，盖通过设置分段下气垫压力，成形前期板料流动阶段使用小压力成形，后期零件形状固定阶段使用大压力稳定尺寸精度。使用分段压力设置可以有效解决深拉延铝合金冲压件的拉裂问题。
推荐文章：冲压件加工中必遵守的技术性规定
在成形工艺中，铝件与钢件相比更易出现缩颈拉裂问题。该问题主要有两方面原因：一是相同塑性硬化指数n值的铝合金板的冲压成形性能远低于冷轧钢板。铝料自身厚向异性指数r值低，深冲性、局部断后伸长率都较低，成形窗口窄，成形能力只有钢的1/3。其次是铝料有时效特点，热处理后随时间增加，铝本身强度、硬度升高，塑性、韧性下降。一般铝卷料热处理后需要在6个月时间内进行生产，而在这6个月的生产窗口里，由于时效原因不同批次铝料生产前机械性能千差万别，在模具中成形时模具裕度与材料性能的匹配性差，缩颈拉裂时有发生。
冲压加工厂解决缩颈拉裂问题方案如下：
1.板料时效控制：
铝板料有时效的特性，随时间增加强度、硬度升高，塑性、韧性下降。由于板料制造工艺、热处理后出厂状态、运输、温度等等条件的不同，在冲压生产前铝板料的机械性能差异性很大，对模具的生产调整影响很大，也造成了连续生产时经常出现缩颈拉裂等问题。为解决这一问题可以先积累出模具可以稳定生产的机械性能区间，然后利用铝料时效的特性，掌握时效规律，针对屈服强度偏低的铝料放置停用使其自然时效，屈服强度升高至预期的范围后再进行生产。
2.铝板机械性能预警及区间供货
通过对板料料卡进行改革，将板料所有信息都打印至料卡上，方便生产问题出现后快速进行材料性能比对分析。另外对生产出现过问题的性能数据进行总结归纳，形成每个铝合金冲压件品种自己的性能预警区间，超出区间的使用蓝色卡片料卡，起到缺陷提前预警作用。
3.利用Autoform、ATos等数字化手段，辅助进行缩颈拉裂点优化
针对模具固定位置容易产生缩颈拉裂问题，特别是拉延模拟报告中理论缩颈最大点或者超过安全裕度线（FLC）的，可以辅助使用数字化软件和设备进行优化。
4.Comsmart网格监控
通过生产经验，整理总结铝件易发生的缩颈拉裂位置，对这些位置进行模具裕度监控，主要使用Comsmart网格应变分析设备（4×500万像素三维立体摄像头），通过手持摄像头拍照的方式获取监控区网格应变的具体情况，从拍照到计算机计算结束约1个小时即可完成，具有操作方便、快捷、易标定等优点。完成后输出分析报告，提示哪些位置安全，哪些位置还有风险。针对风险位置，模具维修人员评估进一步优化的可行性。
5.设备特殊功能开发
当前冲压件生产设备中，拉延下气垫已经可以实现分段压力功能，盖通过设置分段下气垫压力，成形前期板料流动阶段使用小压力成形，后期零件形状固定阶段使用大压力稳定尺寸精度。使用分段压力设置可以有效解决深拉延铝合金冲压件的拉裂问题。
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