CN108213172A - 一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法。该冲裁方法为：先将高硅铝合金带材加热至200～350℃，再进行冲裁；其中冲裁模具导向槽深度设计为高硅铝合金带材厚度t的30％～70％，冲裁的凹模与凸模间隙设计为12～15％t，冲裁的模具刃口底部设计为半径r为0.2～0.5mm的圆角。通过该冲裁方法可以获得高精度断面质量的冲裁效果，提高冲裁效率、冲裁模具的使用寿命，并降低生产成本。

Description

一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法。
背景技术
汽车材料在很大程度上影响汽车的使用品质，其中汽车关键零部件材料的轻量化对提高发动机、压缩机效率，减轻汽车自重、行驶阻力，降低燃料消耗、尾气排放及噪音具有显著作用，在汽车制造领域有广泛的应用前景。
高硅铝合金材料具有低重量、高耐腐蚀、低热膨胀性的特点，在20世纪末在国外开始受到人们的关注，并应用在汽车关键零部件制造中，比如汽车发动机活塞、连杆、空调压缩机转子及叶片等运动部件。高硅铝合金带材在应用于汽车某关键部位之前，需要对其进行冲裁加工，以便于在汽车上装配；由于高硅铝合金具有较高的强度和较低的塑性，现有的冷冲裁方法会冲裁模具刃口造成磨损，冲裁质量较低，进而降低冲裁模具使用寿命，增加冲裁成本，降低了冲裁效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法，其特征在于，所述方法具体步骤为：先加热高硅铝合金带材，然后将加热后的高硅铝合金带材置于冲裁模具导向槽中导正，用压头压紧固定后，启动压力机，在冲裁模具凹、凸模刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；
所述高硅铝合金成分含量为：Si 16～21wt％，Cu 2.5～5.5wt％，Fe 4～7wt％，Mg0.5～2wt％，余量为Al。
所述高硅铝合金带材厚度t为3～5.5mm，先将高硅铝合金带材加热至200～350℃。
所述冲裁模具导向槽深度为高硅铝合金带材厚度t的30％～70％。
所述冲裁的凹模与凸模间隙为12～15％t。
所述冲裁的模具刃口底部为圆角，圆角半径r为0.2～0.5mm。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的冲裁方法中，先对高硅铝合金带材加热，可以大幅降低高硅铝合金带材强度，大幅提高带材塑性；
(2)本发明冲裁模具刃口设计为圆角，能够加强了带材变形区的静水压力，防止或推迟断面裂纹的发生，大大提高了冲裁件的断面质量；
(3)通过对冲裁模具凹凸模间隙、刃口的合理选取和设计，综合对带材的预先加热，可得到高精度断面质量，提高冲裁效率、冲裁模具的使用寿命，并降低生产成本；
(4)本发明提供的冲裁方法有利于推进高硅铝合金在汽车领域的应用、汽车轻量化的发展。
附图说明
图1为本发明冲裁模具的结构简图；
标号说明：1-凸模；2-凹模；3-导向槽；
图2为利用现有技术和本发明技术得到的冲裁断面对比简图；其中2-a为利用现有技术得到的带材断面侧视图，2-b为利用本发明技术得到的带材断面正视图；
标号说明：Ⅰ-潜裂纹；Ⅱ-断裂带；Ⅲ-光亮带；
图3为本发明实施例1-4得到的带材冲裁断面与利用现有技术得到的冲裁断面效果对比图，左边断面均为现有技术得到的断面效果，右边断面均为实施例得到的带材断面效果；其中3-a为实施例1带材的效果对比图，3-b为实施例2带材的效果对比图，3-c为实施例3带材的效果对比图，3-d为实施例4带材的效果对比图；。
具体实施方式
本发明提供了一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示为本发明冲裁模具的结构简图，带材在导向槽3中导正定位，在冲裁模具凹模2、凸模1刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料。
对同一带材分别利用现有技术和本发明技术进行冲裁，得到的冲裁断面对比简图如图2所示；其中利用现有技术即不加热带材直接冲断带材的断面侧视图如图2-a所示，利用本发明技术即先加热带材、再进行冲断的方法得到的断面正视图如图2-b所示；
从图2-a可以看出，未加热的带材在冲断后断面有明显的潜裂纹Ⅰ，导致带材撕裂性损伤；从图2-b可以看出，加热后冲断带材截面中光亮带Ⅲ占较大面积，断裂带Ⅱ所占面积较少，具有优良的断面质量，无开裂、毛刺等缺陷。
实施例1
对化学成分为Si 19wt％，Cu 4wt％，Fe 5.5wt％，Mg 1.5wt％，余量为Al的高硅铝合金带材进行冲裁，具体工艺包括以下步骤：
(1)取厚度t为4.2mm的高硅铝合金带材，并加热至320℃；
(2)将加热后的高硅铝合金带材放在冲裁模具导向槽3中，导正定位带材，并用压头压紧固定，启动压力机，在冲裁模具凹模2、凸模1刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；其中冲裁模具导向槽3的深度为3.8mm，凹模2与凸模1的间隙为0.05mm，冲裁模具刃口底部为小圆角，圆角半径r为0.2mm；
经上述冲裁方法得到的高硅铝合金带材的断面效果图如图3-a中右边所示，不加热带材直接冲断带材得到的断面效果图如图3-a中左边所示；从图3-a可以看出，左边断面上断裂带面积较大，具有明显的撕裂纹，相较之下，实施例1得到的断面质量优良，无明显撕裂出现。
实施例2
对化学成分为Si 16.8wt％，Cu 4.3wt％，Fe 5wt％，Mg 1.4wt％，余量为Al的高硅铝合金带材进行冲裁，具体工艺包括以下步骤：
(1)取厚度t为5.5mm的高硅铝合金带材，并加热至330℃；
(2)将加热后的高硅铝合金带材放在冲裁模具导向槽中，导正定位带材，并用压头压紧固定，启动压力机，在冲裁模具凹模2、凸模1刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；其中冲裁模具导向槽3的深度为5.3mm，凹模2与凸模1的间隙为0.07mm，冲裁模具刃口底部为小圆角，圆角半径r为0.5mm；
经上述冲裁方法得到的高硅铝合金带材的断面效果图如图3-b中右边所示，不加热带材直接冲断带材得到的断面效果图如图3-b中左边所示；从图3-b可以看出，左边断面光洁度低、边缘位置处断裂带所占面积大，相较之下，实施例2得到的断面无毛刺、断裂带所占面积小。
实施例3
对化学成分为Si 18wt％，Cu 3.5wt％，Fe 5wt％，Mg 1wt％，余量为Al的高硅铝合金带材进行冲裁，具体工艺包括以下步骤：
(1)取厚度t为5mm的高硅铝合金带材，并加热至300℃；
(2)将加热后的高硅铝合金带材放在冲裁模具导向槽3中，导正定位带材，并用压头压紧固定，启动压力机，在冲裁模具凹模2、凸模1刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；其中冲裁模具导向槽3的深度为4.4mm，凹模2与凸模1的间隙为0.06mm，冲裁模具刃口底部为小圆角，圆角半径r为0.3mm；
经上述冲裁方法得到的高硅铝合金带材的断面效果图如图3-c中右边所示，不加热带材直接冲断带材得到的断面效果图如图3-c中左边所示；从图3-c可以看出，左边断面上毛刺明显，垂直面处断裂带面积较大，撕裂纹非常明显，相较之下，实施例3得到的断面质量优良，无毛刺，断裂带面积很小。
实施例4
对化学成分为Si 19.5wt％，Cu 4.5wt％，Fe 5.8wt％，Mg 1.3wt％，余量为Al的高硅铝合金带材进行冲裁，具体工艺包括以下步骤：
(1)取厚度t为3.2mm的高硅铝合金带材，并加热至350℃；
(2)将加热后的高硅铝合金带材放在冲裁模具导向槽3中，导正定位带材，并用压头压紧固定，启动压力机，在冲裁模具凹模2、凸模1刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；其中冲裁模具导向槽3的深度为3mm，凹模2与凸模1的间隙为0.04mm，冲裁模具刃口底部为小圆角，圆角半径r为0.4mm；
经上述冲裁方法得到的高硅铝合金带材的断面效果图如图3-d中右边所示，不加热带材直接冲断带材得到的断面效果图如图3-d中左边所示；从图3-d可以看出，左边断面光洁度低，撕裂带明显，相较之下，实施例4得到的断面质量较好。
从附图3可以看出，相比于不加热带材直接冲断带材的方法，通过本发明冲裁方法得到的冲裁件断面，断面垂直度高、光洁、毛刺小，即断面整体质量得到有效提高。

Claims (5)

1.一种低塑性高硅铝合金带材的冲裁方法，其特征在于，所述冲裁方法具体步骤为：先加热高硅铝合金带材，然后将加热后的高硅铝合金带材置于冲裁模具导向槽中导正，用压头压紧固定后，启动压力机，在冲裁模具凹、凸模刃口的作用下，将高硅铝合金带材冲断、落料；
所述高硅铝合金成分含量为：Si 16～21wt％，Cu 2.5～5.5wt％，Fe 4～7wt％，Mg 0.5～2wt％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的冲裁方法，其特征在于，所述高硅铝合金带材厚度t为3～5.5mm，先将高硅铝合金带材加热至200～350℃。
3.根据权利要求1所述的冲裁方法，其特征在于，所述冲裁模具导向槽深度为高硅铝合金带材厚度t的30％～70％。
4.根据权利要求1所述的冲裁方法，其特征在于，所述冲裁的凹模与凸模间隙为12～15％t。
5.根据权利要求1所述的冲裁方法，其特征在于，所述冲裁的模具刃口底部为圆角，圆角半径r为0.2～0.5mm。
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