做锅具、水槽、灯罩、易拉罐这一类深冲件的,几乎都撞见过:拉深模一压,杯口边缘不是齐的,鼓起一圈高低不平的波浪,像贴在杯沿的耳朵。老师傅第一反应往往是模具没装正、压边圈偏了。先把这个念头放一放——这叫制耳,业内也叫凸耳,英文 earing,根子十有八九在板料自己,不在模具。
制耳是板平面内的塑性各向异性闹出来的。冷轧加退火会给钢板留下织构,结果就是顺着轧制方向(0°)、斜 45°、垂直轧向(90°)三个方向的变形能力不一样。描述这个差异,行业用塑性应变比 r 值——单轴拉伸时,宽度方向真实应变和厚度方向真实应变的比值,r 越大说明材料越不容易往厚度方向减薄,深冲越不容易裂。但单看一个方向的 r 还不够,要紧的是三个方向 r 的差。
按 GB/T 5027-2025《金属材料 薄板和薄带 塑性应变比(r 值)的测定》,要在 0°、45°、90° 三个方向各取试样算出 r 值,再算两个数:平均 r̄m =(r0 + 2r45 + r90)/ 4,它越大深冲整体越好;平面各向异性度 Δr =(r0 + r90 − 2r45)/ 2,制耳长在哪、长多大,基本由它定。Δr 是正的,耳朵长在 0° 和 90°(平行和垂直轧向)那两对位置;Δr 是负的,耳朵长到 45° 方向;Δr 接近 0,四个方向基本齐平,要么没耳,要么四耳对称、修边好处理。
制耳不是靠眼睛估,有专门试验。按 GB/T 15825.7-2008《金属薄板成形性能与试验方法 第7部分:凸耳试验》,或者 GB/T 24183-2009《金属材料 制耳试验方法》,把圆片试样在模具里拉深成一个杯,量杯口每个凸耳的峰高 hp 和相邻谷高 hv,算凸耳率 Ze =(平均峰高 − 平均谷高)/ 平均谷高 × 100%。深冲料一般要求 Ze 越小越好,具体多严看用途——做外观件、对外观敏感的,往往要压到几个百分点以内。
制耳高了,最直接是杯口不齐,后道得多留修边余量,废料多、工序多,外观件还得打磨。想压低制耳,选 Δr 接近 0 的料是最直接的,比如 IF 钢(DC06 这类)织构更均匀,Δr 通常比普通铝镇静钢更靠 0;轧程分配和退火工艺也能调织构、把 Δr 往 0 拽;实在避不开,就让两次拉深错开方向,或者在模具端把修边余量留够。这些在选材阶段定,比出了耳再返工省事。
落到采购上就几件事:质保书别光看屈服和抗拉,把平均 r̄m 和 Δr 都盯住,不少厂只给 r̄m 不给 Δr,得主动问;订货时把深冲用途和制耳率要求写进协议,别等冲压出耳了再扯皮;来料怀疑各向异性,直接按 GB/T 15825.7 做一组凸耳试验验证。把指标写进订单,比事后救火管用。
常见问题(FAQ)
问:制耳(凸耳)到底是什么?是模具没装正吗?
答:制耳是深冲件杯口一圈高低不平的波浪状突起,英文 earing。根子在板料的塑性平面各向异性,不是模具装歪。冷轧+退火形成的织构让 0°、45°、90° 三个方向变形能力不一致,拉深时变形小的方向金属流不到位,就在杯口堆出"耳朵"。模具偏或压边力不当会加剧起皱、开裂,但改不了制耳的方向和位置。
问:制耳跟哪个指标关系最大?
答:跟平面各向异性度 Δr 关系最直接。按 GB/T 5027-2025 在 0°/45°/90° 取样的 r 值算 Δr =(r0 + r90 − 2r45)/ 2:Δr 为正,耳朵长在平行和垂直轧向(0°、90°)那两对位置;Δr 为负,耳朵长到 45° 方向;Δr 接近 0,四方向基本齐平,基本无耳或四耳对称、好修边。平均 r̄m =(r0 + 2r45 + r90)/ 4 越大,深冲整体越好。
问:Δr 怎么测、怎么算?要不要自己做试验?
答:Δr 不用单测,是从 r 值算出来的。按 GB/T 5027-2025 在 0°、45°、90° 三个方向取单轴拉伸试样,测塑性应变比 r0、r45、r90,再代入公式 Δr =(r0 + r90 − 2r45)/ 2。钢厂质保书通常给 r̄m,但 Δr 不一定给,采购时可要求厂家附 0°/45°/90° 三个方向的 r 值,自己算一下。
问:制耳率(凸耳率 Ze)怎么测?
答:按 GB/T 15825.7-2008《金属薄板成形性能与试验方法 第7部分:凸耳试验》或 GB/T 24183-2009《金属材料 制耳试验方法》:把圆片试样在模具里拉深成杯,量杯口每个凸耳的峰高 hp 与相邻谷高 hv,算凸耳率 Ze =(平均峰高 − 平均谷高)/ 平均谷高 × 100%。深冲料一般要求 Ze 越小越好,外观件常压到几个百分点以内。
问:怎么把制耳压下去?
答:三条路:一是选材,挑 Δr 接近 0 的料,IF 钢(如 DC06)织构更均匀,Δr 通常更靠 0;二是工艺,钢厂通过轧程分配和退火把织构调匀、把 Δr 往 0 拽,采购时可问厂家深冲料的 Δr 控制水平;三是模具端,留够修边余量、必要时让两次拉深错开方向。选材阶段定,比出了耳再返工省事。
问:采购深冲冷轧板,质保书该盯哪几个数?
答:别只看屈服和抗拉。深冲件重点看:平均塑性应变比 r̄m(越大深冲越不易裂)和平面各向异性度 Δr(越接近 0 制耳越小、修边越少)。不少厂只给 r̄m 不给 Δr,要主动要 0°/45°/90° 三个方向的 r 值自己算;订货把深冲用途和制耳率 Ze 要求写进协议;来料怀疑各向异性,按 GB/T 15825.7 做一组凸耳试验验证。
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