锌基合金冲裁模的冲裁机理

    众所周知，铝门窗加工设备常规钢制冲裁模的凸模和凹模都是用硬度很大的模具钢制造并在磨床上磨削出锋利的刃，两者之间要保持一定的间隙才能冲裁钢板。其冲裁机理是公认的“双向裂纹扩展相迎分离”理论。而锌基合金冲裁模为什么能以硬度、强度低的软凸模(或门模)来冲裁比其自身硬度、强度高的硬钢板呢?为什么锌基合金冲裁模的凸、凹模之间能在冲裁中自动形成由零间隙到合理问隙?为什么又不很快磨损并有一定的刃口寿命呢?这些问题则不能用前述常规钢冲裁模的“双向裂纹扩展相迎分离”理论来解释。对于这些问题，至今国内外模具工作者有不同的认识和理论，但多数人认为这只能用“单向裂纹扩展分离”、“锌基合金软材料的微量塑性变形自动补偿磨损”及“自动形成动态平衡间隙”等理论来解释。所渭“单向裂纹扩展分离”，是指被冲裁的板料不是像常规钢冲裁模那样在凸模和凹模的两刃口处同时产生裂纹，然后逐渐发展而相迎(靠拢)，而是首先在硬度大的钢凸模(或钢凹模)一侧刃口处产生，之后随着钢凸模的下行，塑性挤切力加大，这个由钢凸模(或钢凹模)刃口处产生的裂纹，便向一个方向(单方向)扩展到锌基合金凹模(或凸模)一侧与刚(即后来)由锌基合金凹模(或凸模)刃口处产生的裂纹相迎(靠拢)而使板料分离，完成冲裁过程。

    板料变形的第一阶段——弹性变形阶段。此阶段板料产生弹性压缩和弯曲，其内应力尚未超过板料的屈服强度口。，因凸模刃口硬i锋利，此时凹模刃口被磨压成小钝圆角R。

    板料变形的第二阶段——塑性挤{阶段。随着钢凸模的下行，板料受力越来越大，便，生弯曲、挤压和剪切变形，板料的上表面与钢凸模t触的A、B处一周所受剪切应力已达到板料的屈服限和抗剪强度，板料便局部产生裂纹。

    板料变形的第三阶段——断裂分离阶段。由于钢凸模继续下压板料，便使完全处于塑性变形状态的板料沿锌基合金凹模圆角被不断挤入此凹模洞口，当挤进到一定深度时，便使板料下面靠凹模洞口竖壁处也产生裂纹，当板料上面钢凸模刃口处先产生的裂纹单方向迅速地向凹模扩展到与板料下面后产生的裂纹相遇时，板料便产生分离。

    锌基合金冲裁模冲裁的冲件的断面也与钢冲裁模一样，也有3个明显的区带，即圆角带、光亮带、断裂带，并形成塌角a。不同的是锌基合金冲裁模冲裁件的光亮带要比常规钢冲模冲裁件的大。

    所谓“自动形成动态平衡间隙”论，铝门窗加工设备是认为钢凸模(或凹模)与锌基合金凹模(或凸模)之间，因为有很大的硬度差(一般相差30～50HRC)，在冲裁力的作用下，软质材料锌基合金能产生较大的塑性变形，把起始时的零间隙自动调整到动态平衡间隙。如利用钢凸模直接浇铸出来的落料模中的锌基合金凹模，它与钢凸模脱开后，其间隙接近零，这是锌基合金冲裁模所要求的起始间隙(当冲件形状复杂，在浇铸后合金收缩不均，最后凸、凹模之间的起始间隙过大时，还要采取挤捻等方法使此间隙缩小)，在以后的冲裁中，由于此间隙很小，凹模侧壁便受到比较大的挤压力P，使模孔壁急剧磨损(即间隙不断扩大)，因而使凹模刃口孔壁所受的挤压力P逐步变小，如此，凹模州口孔壁的磨损也随之渐次减小，随着冲裁次数、冲裁件厚度及材质的变化，使两者之问的间隙自动补偿平衡在最小挤压力和最小磨损量的合理的状态下，并在此状态下进行冲裁。此合理状态下的问隙称为自动平衡间隙，