冲压过程对密度分布的影响

通过对不同密度的金属橡胶构件的观察发现，构件在成型方向和非成型方向的密度分布均存在一定的不均匀性。

金属橡胶构件非成型方向的不均匀性主要取决于冲压时螺旋卷在非成型方向的挤压嵌入程度。冲压时，螺旋卷之间的彼此摩擦、相互挤压会使其在非成型方向的移动发生困难，外面的金属丝阻碍内部的金属丝运动，限制压力在冲模侧壁方向的传递，造成外部的压力小于内部，使得越靠近冲模内壁密度越小，这也就造成了金属橡胶构件在非成型方向密度的不均匀性，并且冲压面积越大，构件的这种不均匀性越明显，如图3-10所示。

图3-10　金属橡胶非成型方向局部照(www.xing528.com)

而成型方向的不均匀性，主要是由压坯与冲模之间的摩擦力造成的。根据式（3-10）可知，冲压摩擦力与距离压坯冲压端的距离呈指数规律变化，且距离压坯冲压端越远位置的摩擦力越小，摩擦力的这种分布状态造成了压坯冲压方向密度分布的不均性，如图3-11所示。

图3-11　金属橡胶成型方向局部照

另外，根据文献［2］可知，金属橡胶构件的受力变形开始于最小密度区，随着载荷的增加逐渐扩大至大密度区。可见，金属橡胶构件受力变形与金属丝螺旋卷的密度分布密切相关，其不均匀性会影响金属橡胶构件的结构稳定性和力学特性。因此，制备金属橡胶构件时应尽可能减少冲模内壁与压坯的接触摩擦力，且沿成型方向的长度不宜过长，冲压的承载面积也不宜过大。冲压时可通过加入润滑介质的方式减少压坯与冲模内壁之间的摩擦力，从而改善成型后金属橡胶构件内部组织的不均匀性；而对于较长的构件可采用分段制造之后再串联组合的工艺方法，对于承载面积过大的构件可采用多个构件并联的工艺方法。