第四章 實驗結果與討論
4.3 沖壓製程參數對電磁鋼片加工硬化區的影響
4.3.2 沖頭速度對加工硬化面積之影響
圖 4. 7 所示為反壓板壓力 3.3MPa 時沖頭速度對直線部位加工硬化面積 Al之 影響，橫軸為沖頭速度（mm/s）；縱軸為加工硬化面積 Al（mm2）；實線、密虛 線、寬虛線分別代表壓料板壓力 6.9MPa、12.8MPa、50.9MPa；曲線上標記的形 狀圓形、正方形、三角形分別代表沖頭行程模式為曲柄模式振幅 0µm、振動模式 振幅 10µm、振動模式振幅 80µm。在反壓板壓力 3.3MPa 下，不論壓料板壓力和沖 頭行程模式為何，加快沖頭速度都會使加工硬化面積 Al減少，並且沖頭速度對加 工硬化面積 Al的影響程度隨著壓料板壓力的增大而減少。當壓料板壓力為
6.9MPa，沖頭行程為曲柄模式時，沖頭速度 415mm/s 相較於沖頭速度 8.3mm/s 的 加工硬化面積 Al降低了 0.0165mm2；當壓料板壓力為 12.8MPa，沖頭行程為曲柄 模式時，沖頭速度 415mm/s 相較於沖頭速度 8.3mm/s 的加工硬化面積 Al降低了 0.0122mm2；當壓料板壓力為 50.9MPa，沖頭行程為曲柄模式時，沖頭速度 415mm/s 相較於沖頭速度 8.3mm/s 的加工硬化面積 Al降低了 0.0062mm2。
圖 4. 8 所示為反壓板壓力 6.1MPa 時沖頭速度對加工硬化面積 Al之影響，橫 軸、縱軸、曲線和曲線上的形狀標記設定與圖 4. 7 相同。在反壓板壓力為
6.1MPa 時，壓料板壓力為 6.9MPa 至 12.8MPa 時，不管沖頭速度為何，沖頭速度 與加工硬化面積 Al的關係沒有明顯趨勢，但整體的加工硬化面積較反壓板壓力 3.3MPa 時較低。繼續提升壓料板壓力至 50.9MPa，不管沖頭速度為何，將沖頭速 度設定在 207.5mm/s 都會使加工硬化面積有些許下降的趨勢。舉例來說，在壓料 板壓力為 6.9MPa，沖頭行程為曲柄模式時，沖頭速度 415mm/s 相較於沖頭速度 8.3mm/s 的加工硬化面積 Al降低了 0.0390mm2；在壓料板壓力為 12.8MPa，沖頭行 程為曲柄模式時，沖頭速度 415mm/s 相較於沖頭速度 8.3mm/s 的加工硬化面積 Al
57
12.8MPa，沖頭行程為曲柄模式時，沖頭速度由 415mm/s 降為沖頭速度
207.5mm/s，加工硬化面積 Al提升了 0.0036mm2，當沖頭速度從 207.5mm/s 繼續降 為沖頭速度 8.3mm/s，加工硬化面積 Al降低了 0.0046mm2。在壓料板壓力為 50.9MPa，沖頭行程為曲柄模式時，沖頭速度由 415mm/s 降為沖頭速度
207.5mm/s，加工硬化面積 Al增加了 0.0025mm2，當沖頭速度從 207.5mm/s 繼續降
58
率的提升不會降低加工硬化的程度，但為何提升沖頭速度卻有降低加工硬化面積 的效果呢？因為當沖頭速度增加時，沖頭瞬間擠壓材料會使得材料變形的能力大 部分變為熱能，造成材料軟化，降低了加工硬化的程度[41]。另外猜測還有一個 可能性是沖頭速度的改變造成材料光亮面和破斷面比例改變，阻礙了材料纖維的 塑性流動以及插排滑動。
此外增加沖頭速度會使沖壓區域的溫度上升，雖然有利於工件的塑性變形，
但也會加快模具磨耗，此點必須注意[33]。
59
圖 4. 7 反壓板壓力 3.3 MPa 時沖頭速度-加工硬化面積圖 0.028
0.033 0.038 0.043 0.048 0.053 0.058 0.063 0.068
0 100 200 300 400 500
Area Al for Working Harden of 0.5% Strain[mm2 ]
Punching Speed [mm/s]
Counter Punch Pressure 3.3MPa Punching Speed-Working Harden Area Diagram
Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm
60
圖 4. 8 反壓板壓力 6.1 MPa 時沖頭速度-加工硬化面積圖 0.028
0.033 0.038 0.043 0.048 0.053 0.058 0.063 0.068
0 100 200 300 400 500
Area Al for Working Harden of 0.5% Strain[mm2 ]
Punching Speed [mm/s]
Counter Punch Pressure 6.1MPa Punching Speed-Working Harden Area Diagram
Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm
61
圖 4.9 反壓板壓力 18.4 MPa 時沖頭速度-加工硬化面積圖 0.028
0.033 0.038 0.043 0.048 0.053 0.058 0.063 0.068
0 100 200 300 400 500
Area Al for Working Harden of 0.5% Strain[mm2]
Punching Speed [mm/s]
Counter Punch Pressure 18.4MPa Punching Speed-Working Harden Area Diagram
Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 6.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 12.8 MPa Vibration Amplitude 80 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 0 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 10 µm Blank Holder Pressure 50.9 MPa Vibration Amplitude 80 µm
62 需注意的是，在沖頭速度為 415mm/s，曲柄模式時，壓料板壓力在 12.8MPa 時加 工硬化面積 Al會有些許提升的現象。