拉深,第11节__拉深辅助工序(退火、酸洗、润滑)（完整文档）
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第十一节
拉深的辅助工序（退火、酸洗、润滑）
一、退火
在拉深过程中，为了解除金属材料在塑性变形中产生的内应力及冷作硬化，需要进行半成品的工序间退火和成品退火。
表 4-62 给出各种材料不进行中间退火的拉伸次数。
表 4–62
无需中间退火所能完成的拉深工序次数 材
料 不用退火的工序次数 材
料 不用退火的工序次数 08、10、15 铝 黄铜 H68 纯铜 34 45 24 12 不锈钢 1Cr18Ni9Ti 镁合金 钛合金 1 1 1 中间退火的方式有高温退火和低温退火。
1.高温退火 把金属加热至高于临界点的温度，以便产生完全的再结晶。高温退火时，可能得到晶粒大的组织，影响零件的力学性能，但软化效果较好。各种材料高温退火的规范见表 4-63。
表 4–63
各种金属的高温退火规范 材 料 名 称
加热温度
加热时间
冷
却
08、10、15
Q195、Q215A
20、25、30、Q235A、Q255A
30CrMnSiA
1Cr8Ni9Ti 不锈钢
纯铜 T1、T2
黄铜 H62、H68
镍
铝
硬铝
760～780
900～920
700～720
650～700
1150～1170
600～650
650～700
750～850
300～350
350～400
20～40
20～40
60
12～18
30
30
15～30
20
30
30
在箱内空气中冷却
在箱内空气中冷却
随炉冷却
在空气中冷却
在气流中或水中冷却
在空气中冷却
在空气中冷却
在空气中冷却
由 250℃起在在空气中冷却
由 250℃起在在空气中冷却
2. 低温退火 即再结晶退火，把金属加热至再结晶温度，以消除硬化，恢复塑性。这是一般常用的方法。各种材料低温退火的规范见表 4—64。
表 4–64
各种材料的低温退火（再结晶退火）规范 材料名称
加热温度 t /℃
冷却
材料名称
加热温度 t /℃
冷却
08、10、15、20
纯铜 T1、T2
黄铜 H62、H68
铝
600～650
400～450
500～540
220～250
在空气中冷却
在空气中冷却
在空气中冷却
保温 40～45min
镁合金 MB1、MB8
钛合金 TA1
钛合金 TA5
260～350
550～600
650～700
保温 60min
在空气中冷却
在空气中冷却
二、酸洗
退火后的钢、铜等工件表面有氧化皮，在继续加工时会增加对模具的磨损。一般应加以酸洗．即
在加热的稀酸液中浸蚀后，在冷水中漂洗，再在弱碱中将残留的酸液中和，最后再在热水中洗涤，在烘房中烘干。各种材料酸洗液的成分见表 4—65。
表 4–65
酸洗溶液的成分 工件材料 溶液成分 分
量 说
明 工件材料 溶液成分 分
量 说
明 低碳钢 硫酸或盐酸 水 10﹪～20﹪ 其余
铜及其 合金 硝酸 盐酸 炭黑 200 份 1～2 份 1～2 份 预浸 高碳钢 硫酸 水 10﹪～15﹪ 其余 预浸 硝酸 硫酸 盐酸 75 份 100 份 1 份 光亮酸洗 苛性钠或苛性钾 50～100ɡ/L 最后酸洗 不锈钢 硝酸 盐酸 硫化胶 水 10﹪ 1﹪～2﹪ 1﹪ 其余 得到光亮的表面 铝及锌 苛性钠或苛性钾 食盐 盐酸 100～200ɡ/L 13 ɡ /L 50～100ɡ /L 闪光酸洗 如果应用光亮退火，即在有中性或还原介质的电炉内退火，这样就不会产生氧化皮，故不需要进行酸洗。
退火、酸洗是延长生产周期和增加生产成本、产生环境污染的工序，应尽可能加以避免。若能够通过增加拉深次数的办法以减少退火工序时，一般宁可增加拉深次数。若工序数在 6～10 次以上时，应该考虑能否使用连续拉深或者将拉深与冷挤压、变薄拉深等工艺结合起来，以避免退火工序。
三、润滑
拉深加工中使用润滑油的目的，是为了模具和毛坯之间形成牢固的、低摩擦的润滑膜，以防止两者直接接触，降低其摩擦力，抑制工件破裂，提高成形极限；同时，减少因烧结粘着而产生擦伤，提高拉深产品质量，延长模具寿命。
具体地讲，拉深润滑剂的使用应尽可能地扩大使起皱和破裂两者都不发生的加工条件范围、维持连续稳定生产，就成为拉深加工用润滑剂的主要目的。为达到此目的，在拉深工作中选用润滑剂时，应满足下列要求：
1)在金属表面上能形成牢固及很强附着性的薄膜，能承受较大的压力； 2)润滑剂形成的润滑层应均匀分布，而且摩擦系数小； 3)既要延长模具寿命，又不损坏模具及工件表面的机械及化学性能； 4)容易从工件表面上去除掉； 5)化学性能稳定，对人体没有毒害； 6)原料资源有充分保证，价格低廉。
润滑剂，大体分为液体、半固体和固体三大类。通常固体类称润滑剂，液体类称润滑油，半固体类称润滑脂，见表 4—66 所示。
表 4–66
冲压润滑剂的种类和特点 状态 种类 类
型 用
途 特
征 优
点 缺
点
液 体
油性润滑剂（矿物油、合成油）
①矿物油+油性剂
使于非铁金属（铝、铜）拉深
①可调节粘度，应用范围广，几乎可用于所有 拉深加工工件
②可根据需要加入适当添加剂，可用于深拉深加工
③可使之具有良好防锈性
④廉价
①要求高粘度油时，则脱脂性、加工性差
②由于温度变化引起粘度改变导致润滑性能改变；高速加工时，由于发热可使油品安定性变差
③污染工作环境 ②矿物油+油性剂+极压剂
钢、不锈钢拉深部分铜合金、铝合金拉深加工 ③拉深兼防锈油
尤适宜于长时贮存的钢板拉深（如汽车车体）
水溶性油 ①乳化液（占大部分）②水溶性冲压油 ③化学溶液
不锈钢深拉深（浴缸、化学容器等）对外观要求不高的钢板的拉深（汽车燃油箱、散热器等）
①改变与水的稀释倍率，可以适应各种冲压加工工序，用途广泛
②冷却性好，尤适于高速加工
①防锈性差
②废液处理难
③残留有固体填充物 固 体 干性润滑剂 ①蜡 ②金属皂类 ③二硫化铜 ④石墨 ⑤丙烯聚合物 ⑥化学合成皮膜（磷酸盐）
用于极难加工钢、不锈钢的拉深（汽车保险杠、底盘等）
①润滑性好，具有良好的表面保护效果
② 防锈性好（二硫化钼例外）
①脱脂困难
②焊接性差
③容易沾附到模具上
④价格高 塑料膜 ①聚缕乙烯 ②聚乙烯
用于加工后要求产品中外表美观的钢板、不锈钢的冲压加工（汽车保险杠、装饰品、浴缸等）
①润滑性，表面保护效果极好
②多数在生产长已涂好塑料膜，冲压时节省了涂膜工序
①涂蜡剥离困难
②除去后废物难处理
③除去前不能焊接
④价格高 半固体 润滑脂 ①烃基脂 ②皂基脂 ③无机润滑脂 ④有机润滑脂
与油性润滑剂大致相同，较少使用 见油性润滑剂 见油性润滑剂 液体润滑油中，有油型和水型两种。在油型润滑油中又可细分为石油系烃油(矿物油)和合成油。但两者都是基础油，分别加入各种添加剂后方称之为润滑油。水溶性润滑油主要指乳化液。它是通过加入表面活性剂，使水和油之类的互不相溶的两种液体相互混合而成。
冲压加工中所使用油型和水型油液，根据拉深深度的不同，由不同粘度的基础油和添加剂配制而成，其组成分别见表 4—67 和表 4—68。
表 4–67 油性冲压轴 项
目 基 础 轴 添
加
剂 极压剂 油性剂 防锈剂 抗氧剂 浅拉深 深拉深 低粘度矿物油中、高粘度矿物油 ○ □ □ ○ ○ ○ △ △ 注：□—必须加；○—应该加；△—根据工序要求加。
表 4–68 水溶性冲压轴的组成 项
目 基
础
轴 添
加
剂 极压剂 油性剂 防锈剂 乳化剂 消泡剂
浅拉深 深拉深 中、高粘度矿物油中、高粘度矿物油 ○ □ □ □ ○ ○ □ □ △ △ ①主要用于水的稀释倍率来调节液体粘度。
冲压加工中的润滑状态，多数情况下包含着边界润滑，在此种情况下，需要在其接触面上形成牢固粘附的润滑膜，为了满足这种要求，仅靠使用象矿物油或合成油那样的只靠其粘附在两个表面之间的润滑油，效果不大。必须能以物理或化学的方式与金属表面形成一层牢固的结合膜，能够形成这种膜的物质是油性剂和极压剂。
在拉深工艺中，采用的液体润滑剂通常由下述成分所组成：
1)基剂；润滑油中所占的成分最多，用以使其他润滑成分均匀混合的液体，通常采用价格低廉的矿物油、植物油、动物油或水。常用矿物油见表 4—69。
2)油性剂：用以在金属表面形成吸附膜和保证边界的润滑方式。常用的植物油、油酸、脂肪酸和硬脂肪酸等。常用油性剂见表 4—70。
表 4–69 常用矿物油 油名 矿油类别 运动粘度值 cSt 锭子油 L.V.（低粘度油）
≤15 机油 M.V.（中粘度油）
35～80 重机油 H.V.（高粘度油）
80～110 汽缸油 V.H.V.（很高粘度油）
＞110 ①
表 4 – 70 常用油性剂 类别 名称 动物油 猪油、牛油、羊油、蜂蜡、鲸油、鱼油、鱼干油 植物油 棕 油、棉子油、 麻油、菜油、玉米花油、豆油、糖油 油酸
脂肪酸 C17H35－COOH 化合物 乙醇、胺、甘油、油酸丁脂、二聚酸乙二醇单脂、二聚酸 3)极压剂：用以在金属表面生成化学反应膜．多为氯、硫、磷的盐类。常用极压剂见表 4—71。
表 4–71
常用极压剂 类
别 名
称 适用温度/℃ 氯化物 氯化石蜡、氯化棉子油、氯化苯 200～300 硫化物 硫化棉子油、硫化矿物油、硫磺粉、硫化烯烃、二卡基、二硫化物、石油硫磺、磺化麓麻油 300～400 磷化物 磷酸脂、亚磷酸脂、二烷基二硫化磷酸锌、磷化磷酸脂的含氧 ○ 生物 400～500 s m cst / 10 12 6 COOH ) CH(CH
CH ) (CH CH7 2 7 2 3
碘化物 （适用于不锈钢和钛合金）
200～300 4)隔离剂：用机械方法使两接触面分开，多用无机物粉末(见表 4—72)。
5)各种不同功能的添加剂：如用以改善基础油的粘性变化性质、防腐、防锈，去泡沫等特种功能用的化学物质。各种功能的添加剂见表 4—73。
表 4–72
隔离剂 名
称 化 学 式 适用温度/℃ 备
注 石墨 二硫化钼 二硫化钨 二硫化钽 三硫化钼 氧化硼 氧化铅 氟化硼 氟化钙 氮化硼 云母粉 硫磺粉 滑石粉 氧化锌 三氧化二钇 C MoS2 WS2 TaS2 MoS3 BO2 PbO BF CaF2 BN
S
ZnO2 Y2O3 300～600 ＜400 ＜400 ＜550 ＜400 ＜250 ＜250 ＜100 700～1000 700～1000 ＜300 ＜200 ＜500 ＞300 ＜900 有水剂、油剂、粉剂 35℃以下比石墨好 气化稳定性比 MoS2 好 有低的电阻
＜250℃比 MoS2 差
＜350℃失效 不适用于真空环境 要求有一定粒度 亦可熔化于热油中 表 4–73
各种功能的添加剂 类型 名
称 用
途 增塑剂 聚乙烯基正丁基醚、聚甲基丙烯酸脂 聚异丁烯
改善粘温特征
起增稠作用 防锈剂 石油磺酸钠、环烷酸锌 羊毛脂及其皂、钡皂
可与金属表面起强烈的吸附作用 抗氧化剂 二芳基二硫酸锌、硫磷化烯烃钙盐
(1)分解油中易受热氧化物质
（2）与金属形成反应膜
（3）纯化金属表面 清净剂 石油磺酸钙、烷基酚钡 烷基水杨酸钙、硫磷化聚异丁烯钡盐
清净剂易吸附于胶质氧化物上使之悬浮于油中。防止产生沉淀 抗泡剂 二甲基础油
降低油的表面张力
防止形成稳定泡沫 润滑剂的配方很多，在生产中，应根据拉深件的材料，工件的复杂程度，温度及工艺特点进行合理选用，表 4-74、表 4-75 和表 4-76 所列的拉深工艺常用的润滑剂。
表 4–74
拉深低碳钢用的润滑剂 简称号 润滑剂成分 质量分数（﹪）
附
注 简称号 润滑剂成分 质量分数 （﹪）
附
注 5 号 锭子油 鱼肝油 石墨 43 8 15 8 5
用这种润滑剂可得到最好的效果，硫磺应以粉末状态加进去 10 号 锭子油 硫化麓麻油 鱼肝油 白 粉 油酸 33 1.5 1.2 45 5.6
润滑剂很容易去除，用于重的压制工件
油酸 硫磺 钾肥皂 水 6 15 苛性钠 水 0.7 13 6 号 锭子油 黄油 滑石粉 硫磺 酒精
40 40 11 8 1
硫磺应以粉末状态加进去 2 号 锭子油 黄油 鱼肝油 白 粉 油酸 水 12 25 12 20.5 5.5 25
这种润滑剂比以上的略差 9 号 锭子油 黄油 石墨 硫磺 酒精 水
20 40 20 7 1 12
将硫磺溶于温度为 160℃的锭子油内。其缺点是保存时间太久时会分层 8 号 钾肥皂 水 20 80
将肥皂溶在温度为60～70℃的水里，是很容易溶解的润滑剂，用于半球及抛物线形工件的拉深中
乳化液 白 粉 焙烧苏打 水 37 45 1.3 16.7
可溶解的润滑剂，加 3﹪的硫化蓄麻油后，可改善其效用 表 4–75
低碳钢变薄拉深用润滑剂 润
滑
方
法 成
分
含
量 附
注 接触镀铜化合物 硫酸铜 食盐 硫酸 水工用胶 水
4.5～5 ㎏ 5 ㎏ 7～8 ㎏ 200g 80～100L
将胶先溶解在热水中，然后再将其余成分溶进去。将镀过的毛坯保存在热的肥皂溶液内，进行拉深时才由该溶液内将毛坯取出
先在磷酸盐内予以磷化，然后在肥皂乳烛液内予以皂化 磷化配方 马日夫盐—— 30～33g/L 氧化铜—— 0.3～0.5/L
磷化液温度：96～98℃，保持 15～20min 表 4–76 拉深有色金属及不锈钢的润滑剂 金
属
材
料 润
滑
方
式 铝 硬铝 纯铜、黄铜及青铜 镍及其合金 植物油（豆油）、工业凡士林 植物油乳烛液 菜油或肥皂与油的乳烛液（将油与浓肥皂水溶液混合）
肥皂与油的乳烛液 2Cr13 不锈钢 1Cr18Ni8Ti 不锈钢 耐热钢 用氯化乙烯漆（GO1-4）喷涂板料表面，拉深时另涂机油 拉深时润滑剂一般涂抹在凹模圆角部位和压边面的部位，以及与此处相接触的毛坯表面上，并经常保持润滑部位的干净。在拉深过程中提高润滑油的粘度，能降低模具和坯料的接触率，减小摩擦，其结果降低了拉深力，这已是实际生产中业已成为一种有效的手段。但从后续工序以及经济性和易操作性等方面考虑，粘度过分增加必然会受到限制，其碾，度大小应选用恰当。
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