拉深过程中的润滑及热处理优化探讨

1.润滑

在拉深过程中，材料与模具表面间的压力很大，材料在凹模表面滑动时，会产生很大的摩擦力，增加了变形阻力，亦即增加了拉深所需的力，易使工件破裂，且易损伤模具和工件表面，降低模具寿命。加工中在材料与凹模间隔一定周期均匀抹涂一层润滑剂，可使其间形成一层牢固的、低摩擦的润滑膜，以防止两者直接接触，减小摩擦力的作用和磨损现象，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。

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2-4-69。

表2-4-69 冲压润滑剂的种类及特征

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液体润滑油中，有油性和水性两种。在油性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性和水性油液，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2-4-70和表2-4-71。

表2-4-70 油性冲压油

注：□—必须加；○—应该加；△—根据工序要求加。

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2-4-72。

表2-4-71 水溶性冲压油的组成^①

① 主要用水的稀释倍率来调节液体粘度。

表2-4-72 常用矿物油

① 1cSt=10^-6m²/s。

（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2-4-73。

（3）隔离剂 用机械方法使两接触面分开，多用无机物粉末，见表2-4-74。

（4）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2-4-75。

表2-4-73 常用油性剂

表2-4-74 隔离剂

表2-4-75 各种功能的添加剂

润滑剂的配方较多，在生产中，应根据拉深件的材料、工件复杂程度、温度及工艺特点进行合理选用，表2-4-76、表2-4-77和表2-4-78列出了拉深工艺常用的润滑剂。

表2-4-76 拉深低碳钢用的润滑剂(www.xing528.com)

表2-4-77 低碳钢变薄拉深用润滑剂

表2-4-78 拉深有色金属及不锈钢用的润滑剂

拉深时润滑剂一般涂抹在凹模圆角部位和压边面的部位，以及与此部位相接触的毛坯表面上，并经常保持润滑部位的干净。在拉深加工中提高润滑油粘度，能降低模具和坯料的接触率，减小摩擦，其结果是降低了拉深力，这在实际生产中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，其粘度大小应选用恰当。

2.退火

在拉深过程中，为了消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。

冲压所用的金属，按硬化强度可分为普通硬化金属（如08、10、铝）和高度硬化金属（如不锈钢、耐热钢、退火纯铜等）。

拉深普通硬化金属，若工艺过程制订得正确，模具设计得合理，一般可不需要进行中间退火。而对于高度硬化的金属，一般在一、二次拉深工序之后，即需要进行中间退火。

不需要进行中间退火能完成的拉深次数见表2-4-79。

表2-4-79 无需中间退火所能完成的拉深工序次数

中间退火软化处理主要有两种：

（1）低温退火（即再结晶退火）把金属加热至再结晶温度，然后在空气中冷却，以消除硬化，恢复塑性。这是一般常用的方法，各种材料的低温退火规范见表2-4-80。

表2-4-80 各种材料的低温退火（再结晶退火）规范

（2）高温退火 对某些材料或零件，若低温退火的结果还不够满意的话，可以采用高温退火。其办法是；把金属加热至高温（高于上临界点温度），以便产生完全再结晶。高温退火时，可能得到晶粒粗大的组织，影响零件的力学性能，但软化效果较好。

各种材料的高温退火规范见表2-4-81。

表2-4-81 各种材料的高温退火规范

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3.酸洗

退火后的钢、铜等工件表面有氧化皮及其他污物，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，在流动的冷水中漂洗，再在60～80℃的低浓度碱液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2-4-82。

表2-4-82 酸洗溶液的成分

如果应用光亮退火，即在有中性或还原介质的电阻炉内退火，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。如果降低每次拉深变形程度（即增大拉深系数），增加拉深次数，由于每次拉深后的危险断面是不断往上转移的，结果使拉裂的矛盾得以缓和，于是可以增加总的变形程度，减少或不需要中间退火工序。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。