低碳钢冲压制品吕德斯带的预防措施

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1 概述
    所谓吕德斯带是指退火的低碳钢薄板在冲压加工时，由于局部的突然屈服产生不均匀变形，而在钢板表面产生条带状皱褶的一种现象。
    对冲压件来说，吕德斯带的出现是不容许的，它会使工件表面产生皱褶，影响工件的表面质量。对于承受高压冲击载荷的钢质薄壁高压容器来说，吕德斯带还会使容器在使用中产生体裂，造成伤亡事故，严重影响容器的使用性能。因此，探讨如何预防吕德斯带的产生有实用意义。 
2 吕德斯带形成的原因
    当退火低碳钢薄板进行冲压时，其应力一但接近屈服点，变形就会首先在应力集中的区域开始，立即出现软化现象，应力下降。在这一应力作用下，变形在这个区域可以继续进行到一定程度，这时在变形区和未变形区的交界处会产生较大的应力集中和屈服，使得变形区逐渐向未变形区扩展。但是，在离变形区较远的地方，仍然不会发生变形，于是就形成了狭窄的条状区，即吕德斯带。
    由上述可知，铝德斯带的产生是与低碳钢存在屈服现象相联系的。屈服现象的出现是由于溶解在钢中的碳、氟等原子在位错周围聚集形成的—种原子云而引起的。这种原子云称作柯氏气团。
    金属的变形是通过位错运动来实现的，然而由于柯氏气团的存在，使得位错运动受到阻力，要使位错继续运动，就必须要有比位错正常运动高的应力，才能使位错与气团分离，因而产生上屈服点。当位错移动一段距离后，就可以摆脱气团的阻力而在正常的应力下运动，这个应力就足下屈服点。因此，可以认为柯氏气团的存在是产生吕德斯带的根本原因。 
3 预防措施
    由吕德斯带形成过程可知，它的产生必须具备下列条件：
    (1)金属有屈服现象，即金属处于退火状态。
    (2)冲压加工时，金属在屈服阶段产生较小的变形量。
    产品是用低碳钢冲压成形的薄壁容器，其生产工艺如下：
    毛坯准备--多次拉伸(中间退火)--压底--次口部退火--缩口--二次口部退火--机加工。
    吕德斯带就是在缩口工序产生的。一次口部退火时，受热传导的影响，斜肩处也产生退火，缩口时，斜肩附近的区域变形量很小，符合吕德斯带产生的条件。产生的吕德斯带也正好位于这个区域。经口部退火的成品，在使用过程中若再产生小的塑性变形，同样还会在这一区域产生吕德斯带。
    鉴于上述吕德斯带的产生条件，在进行冲压工艺设计时，可采取如下预防措施：
    (1)口部退火时，尽量缩短退火区长度，以降低斜肩附近区域的热影响温度，提高该区域的变形抗力，减小局部屈服的倾向性，可有效预防吕德斯带的产生。
    (2)降低末次拉伸的口部加工率，取消一次口部退火工序，压底工序完成后直接进行缩口，使容器斜肩部位处厂连续两次冷加工硬化状态，这样，缩口时变形部位无屈服现象，可杜绝吕德斯带的产生。此方法只适用于缩口加工率较低的产品。这里需要特别指出的是：对于口部壁厚在1mm左右的无斜肩薄壁制品，缩口加工率很低，即使采用上述措施，仍难收到良好效果。若取口壁厚过小，其径向变形抗力过低，缩口时会产生通体折叠。对于此类制品可采用如下措施：
    增加末次拉仲半制品的长度，缩短一次口部退火变色区长度。采取这种措施，叫防止缩口时产生通体折叠，至于产生的吕德斯带，因其集中在口部退火变色区内，可在以后的机加工序中切除。
    (3)改进原材料的浇铸上艺，以减少原材料中气体原子特别是氮原子的含量。
    氮是随炉料进入钢中的。在冶炼过程中，钢液也从炉气中吸收一部分氮。因此钢中不可避免地存在一些氮。对于原材料的浇铸，建议采用真空浇铸技术，对钢液进行脱气处理，以减少钢中气体含量，使钢液更纯净、组织更致密，从而提高钢液质量。
    在条件允许情况下，直接选用无间隙原子钢(IF钢)作为原材料，可杜绝吕德斯带的产生。
    (4)产品技术要求允许的情况下，可取消二次口部退火工序，可有效地预防成品在使用过程中产生吕德斯带，若成品能在时效期内使用，也能有效防止吕德斯带的产生。 
    以上措施，若能在设计工艺时综合利用，能最有效地防止吕德斯带的产生。