钢桶底盖拉深破裂问题分析及预防措施

文/杨文亮

最近，江苏某制桶厂刘先生说，他们厂产出的一批镀锌钢桶因桶底盖破裂问题，造成用户货物损失，赔款12万元。发来产品图片，请求分析原因。

图片如下：

从图片上看，桶底盖的裂纹均在桶底部横向边缘，根据经验判断，应该是冲压拉深问题。其实这个问题在制桶企业也是常见的问题，只是大都不太引起重视，批量产生这种问题确实不应该。这种质量问题，应该在冲压工序上进行检验时就很容易发现，应该通过修复模具等方法及时解决，不应该出现在用户的现场。

现在，我们就桶底盖拉深破裂的质量问题，进行工艺技术层面的分析，并提出解决办法。至于生产和质量管理层面的问题，我们暂时不考虑。

一、桶底盖拉深破裂的原因分析

在桶底盖拉深时，底部发生裂纹的主要原因是：由于桶底盖壁部变薄到了极限程度后而产生的。因此，在防止裂纹出现时，应首先预防材料变薄现象发生。

影响变薄与拉裂的因素很多，其中主要表现下述几方向：

1、凹模圆角半径的影响

在拉深过程中，凹模圆角半径R凹（图1) 对变薄与拉深影响很大。当圆角半径R凹过小时，对拉深极为不利。这是因为R凹过小时，在此处会发生严重弯曲与变薄，从而使材料产生裂纹。其凹模圆角半径与变薄关系曲线参见图2所示。

图1 凹模圆角半径对拉深的影响

图2 凹模圆角半径与变薄关系曲线

2、摩擦系数μ的影响 

钢板材料与凸、凹模及压边圈之间的摩擦对工件拉裂有很大影响。当摩擦系数较大时，则造成工件变薄及拉裂现象就严重。当摩擦：系数较小时，变薄及拉裂现象就小。实践中可知：在圆角处加润滑剂与不加润滑剂（干摩擦）对变薄影响有显著区别。加润滑剂时，在圆角处变薄8.5％左右，而不加润滑剂时的干摩擦，在圆角处变薄要达到18％左右。

3、拉深系数的影响

拉深时，拉深系数不能取得过小。过小的拉深系数尽管变形程度较大，但使壁厚变薄极为严重。例如，对于1毫米厚的钢板，在同样凸模圆角半径和加润滑剂的悄况下，当采用拉深系数m为0.656时，圆角处变薄量为5.7%；当拉深系数m减少到0.475 时，则圆角变薄量要增加到13.5％左右。

4、材料机械性能的影响

拉深时，采用不同的材料对破裂的影响也不同，如对板厚为1毫米的不同钢板材料，采用同样的拉探系数和圆角半径时，则在圆角处较硬的钢板要比较软的钢板薄量大得多。

5、凸模圆角R凸的影响

凸模圆角半径R凸对拉深变薄影响很大。经验得知：R凸越小，在圆角处变薄越厉害，过大的R凸使凸模趋于球形，因而变薄程度加大。

6、压边力影响

压边力不能过大。若压边力过大，材料就不易被拉进凹模，而使工件容易拉裂。

二、桶底盖防止拉深破裂的主要措施有哪些？

影响桶底盖拉深变薄与破裂的主要原因是凸、凹模圆角半径（R凸及R凹）及摩擦系数大小等因素造成的。因此在拉深中，正确确定R凸与R凹和选择合适的润滑剂是防止废品产生的重要措施。

一般情况下，R凸及R凹均不应超过（4～6）t，t为材料厚度，此外压边力大小要合适、均匀为了防止材料变薄和破裂，应采取如下措施：

1、合理地确定拉深系数m，不能单纯地为了提高生产效率而孤立地追求缩小m值，必须要综合考虑。

2、适当地降低压边力。降低压边力可使容易变薄部位在拉深时顺利地得到补充，从而减少了拉裂的可能性。

3、避免拉深过程中材料的内应力状态。在冲压前，钢材应在校平机上进行反复揉弯，从而消除材料上原有的残余应力及硬化现象。

4、冲模的凸模接触的桶底盖面上不应涂润滑剂。因该部位在拉深时应保持较大的摩擦，以防止工件的滑动、延展与变薄。