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以SLD材當沖棒,沖製不銹鋼SUS304材,刀口會崩裂，如何改善?若改高速鋼SKH-55是否會改善?

案由背景說明:

某家特殊鋼販售公司的經理來電說:他們公司所銷售的SLD材,製成尺寸約25mmψX 60m mL沖棒,沖壓SUS304材,丕料厚度約2.5mm,該沖棒上線使用不久即發現刀口崩裂,且沖棒從上線到刀口崩裂時間僅有數小時,因此必須經常更換沖棒,不但,成本增加且產出量也減少。經理將下線沖棒進行硬度測試發現,其硬度值達HRC62~63度是否硬度過高才造成崩裂? 經理提議若改用SKH-55之高速鋼是否可改善崩裂問題?

不良原因分析:

SLD材是日本Hitahi公司所生產的特殊鋼,等同於Jis的SKD-11,據經理所述,不良品經硬度檢測達HRC62~63度之間,以本案沖棒尺寸的質量效應推演其淬火後硬度,也是這個硬度,再以經驗推演其接續之回火溫度約僅100℃ 至150℃ 區間,當在上線進行沖剪工程時,由於刀口與丕料因剪切擠壓易產生高溫,更易於讓刀口產生質變,且對手材是不銹鋼丕料厚度達2.5mm,更提高刀口温升,加速刀口質變,因而產生脆裂。

改善建議:

若是要改善崩裂問題,只要將SLD材進行高溫回火可立即改善崩裂問題,但經高溫回火後之SLD材硬度將下降至58~60度HRC區間,對於剪切刀口因剪切瞬間溫升造成質變是可獲得立即改善,但因高溫回火至使硬度下降其耐磨麾壽命也會隨之下降。

另案經理提議改用SKH-55之高速鋼,當然可以,因為SKH-55材內含鎢6%及鈷5%對於抵抗沖剪引起的高溫絶對加分,但SKH-55材之脆性相當高,因此建議刀口以成型研磨加工,成斜面;其高低落差就是以丕料厚度的2.5mm,這就是沖壓界所謂的"剪刀剪切",利用這方式可以分散剪切應力,降低崩裂的風險又可減低剪切噪音,以SKH-55材製成之沖棒硬度可要求HRC65度。

結論:

以SLD材沖剪SUS304之丕料且丕料厚度在2.5mm,其抗沖剪值相當高,若上下模間隙在小於5%的情況下,很容易提早下線,更易造成刀口温升膨脹造成夾沖,演變成夾屑最終刀口崩裂,依本案情況論SLD較不宜使用在此場合。