石英表铁芯的模具设计【冲孔落料级进模】【说明书+CAD】
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冲压纯净的钛板料的可锻模性机械工程学,台湾国立大学,台北10764,罗克克(1964年提出的厘米克秒制电导率单位)2003 年10月20 日标准;2005 年4月12 日接受以修改过的形式;2005 年5月4 日公证摘要由于六角close-packed (HCP) 晶体结构, 商业纯净的钛(CP 钛) 在室温显示低延展性, 并且要求热量活化作用增加它的延展性和可模锻性。在本研究中, 由实验性方法学习了CP 钛板料在vanous 温度的可模锻性. 拉伸测试第一次进行调查CP 钛板料在各种各样的温度下的机械行为。形成极限测试,V 弯曲测试,和拉伸试验测试冲压CP 钛板料在各种各样的温度下的可模锻性。实验性结果表明, 虽然可模锻性被限制以冷形成,但CP 钛板料在室温能形成薄元件。另外, V 弯曲测试表明,在拉拔成型温度可以减少回弹。试验结果获得在本研究中可以帮助设计CP 钛板料冲压模。2005 年Elsevier B.V 版权所有。关键字:纯钛板;可成形性;成型极限;V弯曲;回弹1. 介绍由于它的重量和高强度系数,工业纯净的钛(CP 钛) 是一潜在构件, 并且最近受到电子产业注意。因为它的竞争力和优越表现,CP 钛的主要分解的过程是压制形成。在制造工艺的压制成形之中,冲压CP 钛板料是特别重要为生产薄壁结构组分被使用在电子产品, 譬如笔记本盖子, 移动电话 等。CP 钛板料由于它六角close-packed (HCP) 结构在室温通常显示有限的延展性。虽然可成形性可以在高温下改善,但是一个制造过程总希望在室温下进行。但是, CP 钛多数研究集中于微结构 1-4 , 并且关于CP 钛板料冲压的可模锻性文学研究不是很深入。 在本研究中, 使用实验性方法调查了CP 钛板料冲压的可模锻性。从实验获得的关于CP 钛板料在各种各样的温度范围从室温到300摄氏度的机械性能的结果。另外,CP 钛板料的重要形成的特征, 譬如形成极限, 回弹,和极限拉延比,都要被检测。2. 在各种各样温度下的机械性能测试 应力应变关系是根本信息为金属板的可模锻性的研究。依照以上提到, 在室温CP 钛板料的可模锻性是有限的,可以在拉伸成型温度改善。为了审查品CP 钛物产覆盖在不同的温度的机械性能,拉伸测试执行了在各种各样的温度范围从室温对300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的张力率, 各自地。拉伸测试标本由JIS 等级1 CP 0.5 毫米制成钛板料厚度准备了根据ASTM 标准。标本被削减沿平面剖面与辗压方向(00), 和在角度450 和900 对辗压方向。标本裁减毛刺沿导线边缘。拉伸测试进行了使用MTS 810 测试机器。因为在高温测试、热化熔炉接通MTS810 测试机器。标本在拉伸测试之前先加热到100, 200, 和300 0C。在测试期间, 温度标本被保持恒定直到样品拉伸到故障。 在本研究中, 工程学应力关系第一次从实验性数据获得,然后是转换成真实的应力联系根据a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真实的重力和真正的张力、Qo 和a 是工程应力, 和工程应变的张力, 各自地。在室温下从样品获得CP 钛真实的应力关系,被削减三个不同取向被显示在图l 。非均质性的行为被观察在图1 。它被看见图1, 00 标本有更高的出产量和a 更大的伸长比标本在其它二个方向, 在伸长上的区别是更加重大的。并且观察它, 0度 样本显示重大工作硬化的产物在标本之中在三个方向。这个结果一致于那获得Ishiyama 等 5 。在起点阶段测试他们发现了滑动变形发生在00 个和900 个方向。在进一步变形阶段期间, 孪生变形快速地增加在00 方向和生产更高的抵抗反对脱臼滑动, 收效按更大的价值在出产量, 工作硬化, 和伸长。CP 的平均屈服应力和伸长钛板料在室温是大约352 MPa 和28%, 各自地。可是那值屈服应力和伸长的值CP 钛板料在室温下不是良好的在一深拉处理比拟碳钢的、他们是可行的因为相对浅的模具产品从那可成形性观点。 图2 显示原物和被扭屈的标本在三个方向。它被注意在图2, 00 标本进行一致的变形在破裂之前, 当900 标本显示一次明显的颈, 和变形 450标本方向在那些其它二个方式之间 为了审查张力率的作用在CP 钛板料的变形, 拉伸测试并且执行在室温在不同的滑块速度之下, 造成不同的张力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真实的应力关系在各种各样的张力率为00 标本被显示在图3 。重要的微量在应力曲线从张力率0.1 到0.001 是注意在图3, 和应力曲线变得接近互相之后。同样观察在拉伸测试趋向为450 个和900 个样本。它表明CP 钛板料稳定的应力应变关系可能是在张力率更小比0.001 之下获得。 CP 钛的真实的应力联系覆盖在各种各样的温度范围从室温对300 0C 为标本00 方向被显示在图4。测试执行在张力率的0.001显示在图4。在图4,上CP 钛板料在高温下有更好的可锻性。测试更低温度的增量得到应力曲线比例。注意在图4 依照样本的伸长不增加从室温对100 0C被观测, 相反, 伸长得到更小当样本被加热 100 0C 。 Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 specimen at room temperature.但是, 在测试的温度比100 0C更高时伸长变大。更大的伸长在室温是相当异常的。但这种现象唯一发生在00 样本。45度和90度样本,当在测试的温度伸长连续被增加, 显示在图5和图6上, 各自地。在室温发生了更大的伸长在 00 样本也许归结于在室温孪生变形的快速的增量在00 方向, 导致更高的抵抗阻止脱臼滑动, 并且造成更大的伸长。各向异性现象其它索引是塑料张力比率, 即。 r 价值, 被定义作为塑料张力比率在到那的横向方向在厚度方向在a 单轴的拉伸测试。窗体顶端在本研究中, r 价值是样本在室温拉伸测试获得0度, 45度, 和 90度方向。测量r 价值从标本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 为 00, 450, 和900 个标本, 各自地。从更高的r- 价值表明更好的回火性, 它表示, CP 钛覆盖陈列更好的深图画质量在辗压方向比其它二个方向。并且CP 钛各向异性现象板料再被证实了从重大区别 r 价值。 3. 冲压CP 钛板料的可锻性 除基本的机械性能之外, 审查了CP 钛板料的冲压的可模锻性。在本研究,形成极限测试在室温, 并且V 弯曲测试和圆杯子图画测试在各种各样温度执行了。测试结果被谈论了与CP 相关形成的物产钛覆盖在印记过程中。3.1. 成型极限测试因为Keeler 和Backofen 6 介绍了概念形成极限图(FLD), 1963 年这是 广泛被接受的标准为破裂预言以金属片 形成。确定FLD, 舒展测试是执行为不同的宽度薄钢板样品使用半球型冲床。标本是第一电化学上铭刻以会是的圆栅格扭屈入椭圆在被舒展以后。 工程学张力测量了沿少校和较小轴椭圆被命名少校和较小张力, 各自地。并且他们主要是测量飞机上的张力。 在本研究中, 长方形标本有同样长度的100mm, 但以另外宽度排列从10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被测试了。相似与拉伸测试, CP 钛板料被切开了在三个取向对辗压方向, 即, 00, 450, 和900, 为各标本的大小。在测试期间, 标本夹紧了在周围被舒展了对失败在78 毫米半成品冲床。工程学少校和较小张力测量在地点最接近破裂为每个标本被记录了。少校和较小张力是密谋反对互相以主要张力作为纵坐标, 和曲线适合入张力点被定义了形成的极限曲线。图显示这形成极限曲线称形成的极限图。FLD 是一个非常有用的标准为发生的破裂在一个冲压的过程中。 根据早先分析, CP 钛板料能被形成在室温。为了进一步证实它的可行性, 形成的极限测试执行了在室温度。测试结果看出图7 显示形成的极限曲线。看见在图7, 主要张力在曲线的最低的点, 并且是平面张力变形方式, 是0.34 。比较被冷轧的钢或不锈钢, 这数值更低。但是, 为冲压薄产品, 图7显示形成的极限曲线表明CP 钛板料在室温形成的更大的可能性。这有可能在室温用CP 钛板料能制造电子材料。 3.2. V 弯曲测试 因为CP 钛弹性模数比钢要低,回弹是重要的弯曲处理。在本研究, V 弯测试执行了审查CP 钛板料在各种各样温度回弹形成的物产。V 弯测试结果用图8显示 。图8能看见在下模有一个开头角度90度。环烷驱研究那效果的冲头半径接通弹性后效,工具以冲压半径从0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 准备了。CP 钛板料的样本以0.5 毫米的厚度, 长度 60 毫米, 和宽度15 毫米。为增加测试的温度,标本被附寄了在热化熔炉。V 弯测试不使用润滑剂因为摩擦情况有对回弹的无意义作用发生了在V 弯曲测试。弯曲的测试进行了在室温, 100, 200, 和3000C, 各自地。在弯曲的测试以后, 弯的标本角度由CMM 测量了, 和回弹角度被计算了 。Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests图9 和10 显示关系在回弹之间并且冲压半径在室温和300 0C, 各自地。看以上两个图, 不管温度变化回弹减少为更小的冲压半径。在弯曲时更小的冲压半径导致更大的塑料变形,因此要减小回弹的作用。在图9 和10负值的弹性后效发生在较小冲头半径的时候。这是因为那板料在V 形状的平直的边被扭屈入形成弧光在弯曲的过程开始, 和装载被应用铺平弧在弯曲处理结果的结尾复合应力分配导致负值的弹性后效 7 。比较两个图,观察, 回弹减少当形成的温度增加不管冲头半径尺寸。它表明那 CP 钛板料不仅有更好的可锻性而且体验较少回弹在形成的高温。我们知道, 回弹是由弹性模数和材料的屈服应力影响的。弹性模数不会随温度变化而变化。而且温度升高CP 钛板料的屈服应力减少,高温是形成回弹减退是因为在更低的温度CP 钛的屈服应力更低。Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 C for spec-imens of three directions.Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests.Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures3.3盘状拉深试验 限制的图画比率(LDR), 被定义作为圆直径的比(Dp) 与冲压直径(Dp) 在一张成功的圆盘拉深处理, 是一个普遍的索引使用描述可模锻性金属板。LDR 的更大的价值暗示更大的图画深度, 即,更好的可锻性 。在本研究中, 冲压和冲模被显示在图11 使用了圆盘拉深测试。测试执行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高温下为了进行拉深测试使用加热器。为了获得一个成功的拉深过程。那坯料尺寸和空白座力适当调节除去些缺点比如断裂和皱纹,如果在拉深测试破裂出现, 断开轴心力对更小的价值会被调整直到破裂被消除到没有皱痕发生。当断裂力量的调整没有消除破裂, 减少断裂的方法会被尝试同时避免破裂。拉深试验采取压制皱痕,但是, 在LDR 测试, 空白的大小是并且作为参量确定LDR 的价值除对上述调整的用途之外。从拳打直径是35 毫米, 空白的直径被增加在3.5 毫米的增加从70 毫米对最大的可能的直径为计算价值方便起见 LDR 。MoS2 被使用了作为润滑剂在所有圆杯子图画测试进行在本研究中, 和图画速度是0.2 mm/s。 图12 显示拉长的杯子在各种各样的温度。图12清楚的显示,当形成温度增加时拉拔深度增加。表明这个图形那自动测试设备画的形状拉深成形的在多样的温度是相当不同的。自动测试设备现象变成重要的在较高的成型温度。LDR 、画的深度, 和相关的处理参量的价值被列出在表1 为测试进行在各种各样的温度。它被注意在表1, 所有价值增加当形成的温度增量。但是, 增量 LDR 和图画深度不是那么重大的在范围从室温对100 0C, 但得到大从100 2000C 。注意在表1一大的断裂纹是需要的大的坯料尺寸到是成功地从中提取一较高的温度是。在室温CP 钛板料LDR 的价值是2.2, 与可比较的碳钢, 表明, 冲压CP 钛覆盖在室温是可行的。 4. 结束语 在本研究中调查了由做各种各样的试验。在各种各样的温度CP 钛板料冲压的可锻性的形成。机械性能 CP 钛板料在各种各样的温度第一次被审查了, 并且应力联系被获得从实验表明, CP 钛板料有更高的屈服应力和更小的伸长在室温, 但当板料被加热到300 0C比例减少由屈服应力的增加决定。它是被注意应力联系获得从拉伸测试在室温表明CP 钛板料能被形成入浅组分在室温, 虽然屈服应力是一少许更高的。形成限制CP 钛板料的图被获得在室温不是那么高的作为那些被冷轧的钢, 而是极小值主要张力0.34 并且提供一种最宜的可能性为 CP 钛板料被形成在室温。圆形拉深测试显露, 在室温CP 钛板料有 LDR 价值的2.2, 和成功地拉长的以20 毫米的深度证实CP 钛板料可能被形成入浅组分在室温。但是, 露出的现象显示表明, CP 钛板料负担重要的 各向异性现象在能并且影响可锻性的平面圆形拉深。 调查了在室温度应力联系对张力率的作用。实验性结果表示, 应力联系变得稳定当张力率比0.001 小。在V 弯测试, 实验性结果显露重要信息回弹可能被减少在被举起的形成的温度。弹性后效可以是减少如果使用一较小冲头半径 。实验性结果表明本研究提供根本性形成CP 钛板料模具设计。 鸣谢作者会想感谢全国科学中华民国的委员会为财政支持这研究根据合同第NSC 89-2212-E-002-147,使实验工作成为可能。 参考文献 I P. Jones, W.B. Hutchison, Stress-state dependence of slip in titanium6A1-4V and other H.C.P. metals, Acta Metall. 29 (1981) 951-968.2 G. Haicheng, Orientation dependence of slip and twinning in HCP metals, Scripts Mater. 36 (12) (1997) 1383-1386.3 M.H. Yoo, Twinning and mechanical behavior of titanium aluminides and other intermetallics, Intermetallics 6 (1998) 597巧02.4 J.W. Christian, 5. Mahajan, Deformation twimung, Prog. Mater. Sci.39 (1995) 1-157.5 S. Ishiyama, S. Hanada, O. Izumi, Orientation dependence of twinping in commercially pure titanium, J.扣n. Inst. Met. 54 (9) (1990) 976-984.6 S.P. Keeler, W.A. Backofen, Plastic instability and fracture in sheets stretched over rigid punches, Traps. Am. Soc. Met. 56 (1963) 25-48.7 L. Forcellese, F. Fratini, Gabriella, F. Micari, The evaluation of springback in 3D stamping and coining processes, J. Mater. Process. Technol. 80-81 (1998) 108-112. Fig. 15
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