不锈钢的冷成形加工文档格式.docx
- 文档编号:21628443
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:124.82KB
不锈钢的冷成形加工文档格式.docx
《不锈钢的冷成形加工文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不锈钢的冷成形加工文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
UNSS30430(通常称为302HQ或304Cu)钢碳含量0.02%或更低,大约9%Ni和3%Cu。
在普通奥氏体中这种钢的加工硬化最低。
在冷加工中这种钢的加工硬化程度比301低。
象302HQ这种钢低的屈服强度意味着在加工时起始变形所需的应力小。
由于奥氏体不锈钢有很高的塑性,所以这些钢的形变能力比铁素体不锈钢强,在给定的作业中允许很大的变形量。
在奥氏体不锈钢中,加工硬化越快的钢种如301或者304,在同样的作业中能承担最大的形变。
奥氏体不锈钢冷加工的成形性能是指没有预先退火情况下冷变形。
但是,在连续的加工过程中也许需要中间退火以使钢恢复到原来的塑性。
奥氏体不锈钢优良的成形性能,尤其明显地表现在需持久极大的拉伸变形的涨形弯曲作业,和需要高塑性的剧烈的深冲作业中。
但是,由于高的退火强度和加工硬化性能,所以和铁素体不锈钢相比,奥氏体不锈钢需要更大的加工应力。
由于加工硬化原因,不仅仅需要高的形变应力,而且需要提高金属开始变形时的起始应力。
通常,当Ni含量降低时,如301(约6.5%Ni),奥氏体不锈钢会变得越来越难成形了。
稳定化元素的存在,如Ti、Nb和Ta以及高含量的C,在稳定化钢种的成形特性中起着不利的作用。
这是由于微观结构形成了象Ti的碳化物和氮化物这样的第二相粒子的原因。
所以象321和347钢种的成形,没有302HQ、304和305钢种的成形顺利。
象303这种易机加工钢种,塑性性能比较差,不能用于成形作业。
200系列奥氏体不锈钢(部分Ni被Mn代替)由于其较高的起始强度,所以需要较高的应力来加工。
同时与对应的300系比较这些材料的“回弹”(springback)比较大。
不锈钢的冷成形加工
(一)
不锈钢的冷成形加工
(二)
43:
14
铁素体不锈钢
铁素体不锈钢是平常的Cr不锈钢(包含在400系中),C含量较低(<
0.1%C),尽管部分含有少量的添加合金(如444含2%Mo,和稳定元素Ti)
与碳素钢比较,铁素体不锈钢的机械性能不同,它们需要不同的冷成形方法。
铁素体不锈钢冷成形作业和奥氏体不锈钢是一样的。
但是成形情况不一样。
与碳素钢比较铁素体不锈钢的屈服强度比较高,意味着同样的一定量的变形需要更大的力,高的极限抗拉强度意味着在材料破裂之前需要高的负载,低的延伸率意味着断裂之前允许低的塑性变形。
尽管需要高的起始变形应力,在变形进行过程中不需要负载/应力的增加,因为铁素体不锈钢的加工硬化程度达不到奥氏体不锈钢的相同程度。
铁素体不锈钢低的缺口塑性意味着施加负载时的速度应该低于低合金或者普通碳钢。
在震动负载和低温情况下铁素体不锈钢有开裂的倾向。
在冷加工过程中,430钢的屈服强度快速向极限抗拉强度靠拢(见图1)。
因为塑性变形(冷成形)的发生必须超过屈服点,屈服应力和极限抗拉应力会聚点的接近易引起断裂,典型的铁素体不锈钢就是这样。
随着冷加工程度的提高,塑性快速下降,所以必须使用完全退火的钢板,在加工过程中有时也需要中间退火。
铁素体不锈钢在旋压或者辊成形时,冷加工程度的不断增加,塑性下降,与普碳钢相比,更加需要中间退火。
虽然如此,象409和430钢还是经常被用在下面成形加工中,如落料,折弯,深冲或旋压等。
不锈钢的冷成形加工(三)
46:
32
马氏体不锈钢
马氏体不锈钢是普通的Cr不锈钢,相对高的碳(C)含量(0.15~1.2%)。
它们也包含在400系中。
在全退火状态下,403,410和414(低碳钢种)钢的成形特性,非常类似于那些铁素体不锈钢。
其余高碳含量的马氏体不锈钢(如420,431和440C)不推荐用于冷成形。
不锈钢的冷成形加工(四)
49:
01
双相不锈钢
双相不锈钢具有优秀的耐应力腐蚀开裂性能。
它们存在两相微观结构,大致相等的奥氏体和铁素体比率。
最普通的牌号是2205(UNSS31803),含22%Cr,5.5%Ni,3%Mo和0.14%N。
双相不锈钢比传统的奥氏体不锈钢的屈服强度要高,因此,初始变形需要较高的应力。
例如2205在成形时,与奥氏体不锈钢比较折弯能力减少50%。
当然一旦达到屈服应力,双相不锈钢的变形和奥氏不锈钢一样容易。
因为双相不锈钢高的屈服应力,所以会有比较大的“回弹”(springback)。
在90°
弯曲时大概需要10%的过量弯曲,才能足够的补偿回弹。
液压式压力机是首选。
象2205这样的双相不锈钢需要大的内弯曲半径,一般是板厚的3~4倍。
尖锐的弯曲应该总是沿着轧制垂直方向进行。
冷加工变形量很大时,在所有变形完成后应该考虑进行重新固溶处理(再退火),尤其当在严重腐蚀服役环境下时更应该如此。
不锈钢的冷成形加工(五)
50:
30
动力要求
所有不锈钢成形所需要的动力比相同厚度的低合金钢和普碳钢都要大。
这主要是由于它们有相对高的屈服强度的缘故。
通常的规则,成形不锈钢大概需要两倍的动力,而且不锈钢钢种不一样,还有极大的变化。
因为奥氏体不锈钢加工硬化快速,不仅需要更大的初始动力,而且在成形过程中还需要更多的动力。
大部分的铁素体不锈钢与普通碳钢在加工硬化方面行为相类似。
由于铁素体不锈钢高的起始屈服强度,它们起始成形加工过程就需要更大的动力。
润滑
与普通碳钢和低合金钢比较,不锈钢成形时需要更加严格的润滑。
这是由于保持高品质的不锈钢表面的需要,但是在钢种之间这种润滑又有极大的不同。
另外,不锈钢强度高,硬度高,低的热传导性和高的摩擦系数,擦伤和划伤是普通的问题,特别是当使用很高的压力时,尤其对于奥氏体不锈钢来说更应该考虑。
为不锈钢成形选择某一润滑剂基于两个主要因素:
⑴润滑油必须有效,即它必须协助在形成过程并减少废料和过度划伤
⑵润滑油必须最大限度提高工具由于磨损和刺激决定的寿命,
另外,合适的润滑油还取决于象材料和工具表面粗度等因素。
对于中等程度或者严重的成形来说,冷轧后退火酸洗的表面(NO.2D)是最合适的。
润滑油在这种相对粗糙的表面上附着能力比在光滑或者经过抛光的表面强,因此润滑油可以在两个接触的表面之间均匀分布。
当然,较为光滑的2B表面,对几乎所有的成形加工还是满足的。
成形后如何方便的将润滑油去除也是很重要的,尤其是如果这个零件将会暴露在高温下,如退火或者去应力热处理或者焊接。
如果润滑油没有全部去除,在高温下C将会快速扩散进入钢中,引起敏化和随后耐蚀性受损。
表1罗列了每种特别的成形工艺推荐的润滑油。
矿物油、肥皂溶液和水的乳化液或者一般溶解油脂被忽略,因为它们在绝大多数不锈钢成形作业中是无效的。
不论进行的操作,润滑油的选择能影响质量和成形产品的成本。
润滑油必须具有加工所需的性能,但是使用超过加工要求所需的润滑油的话,这就使得去除润滑油费用上升,经济性不好。
区分
脂肪油
肥皂浆
石蜡浆
重乳剂
干覆膜
硫化或硫氯化合物油
高粘性氯化物油
低粘性氯化物油
石墨二硫化钼
折弯成型
○
△
●
冲压成型
复合滑动成型
深冲
旋压
轮廓滚压成型
表面压印
●最好;
○好;
△
不推荐
不锈钢的冷成形加工(六)
51:
53
回弹(springback)
在任何弯曲产生永久变形的工件的成形作业中,金属中性线两侧的金属,一侧受到压缩或者受到拉伸塑性变形(见图2)。
在中性线的一侧,塑性应力残留在通过弹性极限(屈服点)材料的零件内。
另外,在中性线两侧存在弹性应力。
这些残留的弹性应力引起回弹。
变形金属部件的趋势回复到其原始状态。
图2
如果下述情况发生回弹会提高:
-因为冷加工材料的弹性极限提高;
-塑性应变提高(由于工件中塑性变形量的提高);
-当一个给定厚度的钢板通过一个半径很大角度进行弯曲,内含的塑性应变量依赖于工件的厚度和弯曲半径,而不是总的弯曲角度。
因此当弯曲半径与钢板厚度比率的增加,每度弯曲的回弹量提高。
回弹能通过减少压头半径或者少量的过弯曲来控制。
弯曲半径
对与任何金属,成形而没有开裂的最小的半径称之为最小弯曲半径。
最小弯曲半径几乎按照钢板或钢带厚度的增加按比例增加。
对于相当多的软金属或者塑性钢,象退火不锈钢,零半径弯曲成形是可能的。
当接缝处180°
弯曲,沿着两张钢板的边部成形一个联合结合部。
所用弯曲工具边缘是不尖锐的,否则成形时它会割伤钢板。
通常,对于退火材料,弯曲半径(R)等于材料厚度(T)时能满足大部分工程需要。
冷加工材料,需要大的弯曲半径,如1/4H材料R=1~1.5T,3/4H材料R=3~6T。
弯曲半径的选择必须考虑钢种的等级,如双相不锈钢,需要大的半径。
不锈钢的冷成形加工(七)
无锡不锈钢市场千欣不锈钢2007-11-321:
10:
12
成形过程
折弯成形
不锈钢板,钢带都在折弯机设备上成形。
这种成形方法受限制,通常适合小数量和简单部件。
折弯机一般都配备标准或锋利V字形的模具(见图3)。
通过调节PUNCH的行程来控制回弹
图3
所有退火状态下的奥氏体不锈钢能弯曲180°
,但是在成形时,需要超过普碳钢50%的动力。
奥氏体不锈钢的回弹更严重,所以是允许的。
因为使用了更大的应力,普通Cr铁素体不锈钢,磨损进行更快,更易破裂。
大批量生产中,长时间服役模具材料包含高强度铝铜合金,D2工具钢。
当需要耐冲击和磨损时,象D2这样的工具钢是首选(D2是高碳和高铬工具钢,通常成分:
1.5%C,12%Cr,0.5%Mn,0.8%Mo,0.9%V)。
与其他种类的不锈钢比价,奥氏体不锈钢通常更易折弯成形。
它们加工硬化的特性,导致高强度,常常被优先用于折弯成形部件。
高的刚度提高了抗疲劳性能。
不锈钢(尤其是奥氏体不锈钢)具有高的塑性,但是工件在受到压应力冲压成形时易产生皱纹。
因此,我们推荐,根据金属的流动,在加工时零件更多的是延伸,而不是压缩。
当一个内模延伸或者深冲时,金属钢板的边部能被下压的模具夹住。
这个主题被培训资料“不锈钢的深冲”完全讲述。
铁素体不锈钢和少量可成形的马氏体不锈钢的冲压成形能力能通过轻微加热部件至大约120-200°
C来提高,在这个温度,金属塑性好,成形只需要较少的动力,部件也很少发生开裂现象。
氯化物润滑油常常使用在冲压成形中,因为它的粘度和活跃性能在一个比较大的范围内调节,同时它们可以通过溶剂和脱脂剂方便的被去除。
图5举例说明了奥氏体不锈钢部件典型冲压过程。
大的成形包括导致增加刚性和耐疲劳性能加工硬化。
不锈钢的冷成形加工(八)
11:
42
不锈钢零件象杯子、圆锥体和盘子能通过人工或者机动旋压稳定成形,与低碳钢比较,在加工时需要更大的动力。
所有的奥氏体可以通过人工旋压来加工,铁素体不锈钢相对差一些。
对于低加工硬化钢种,象305,
在中间热处理之间能提高非常大的压下率是必须的。
所有的退火作业随后必须进行酸洗来得到干净、光滑和去除任何碳钢污染的,否则退火必须在还原性气氛或真空中进行。
在人工旋压作业时,大概最大的延伸限制量如下表:
钢种
Max
延伸(%)
301
25
302
40
304
305
45
316
35
316L
410
20
430
30
在整个部件总总的延伸量没有必要均匀,它随成形的形状和严格性而变化。
退火后,第二次延伸量大约比第一次能得到的延伸量低8%。
图6
图6说明了圆锥体人工旋压的典型作业顺序。
这个工艺过程首先在落料件的中心钻个洞,然后将落料件装在一个木制(或金属)芯轴上,通过一根棒或者滚筒式旋压工具对表面施加压力,完成成形过程。
铁素体不锈钢由于其相对低的塑性,不适合人工旋压。
成形工具高的压力会引起严重的局部变形,导致部件早期变薄和破裂。
奥氏体和铁素体不锈钢的机动旋压可以稳定的进行,低加工硬化钢种优秀。
通过这种旋压的方法,430钢可以得到更大的加工比。
在旋压过程中,奥氏体不锈钢部件边缘的开裂是主要的问题。
这是因为局部的加工硬化和边部剪切不良导致的。
旋压加工前切边后边部应该打磨一下,可以克服上述问题。
在加工部件上保持一条窄的凸缘可以防止开裂和变形。
如果在设计(作用)上这部分不需要的话,这个凸缘在最后加工后可以被切下来。
动力旋压而成的表面粗糙,需要大量的表面处理使得光滑和光亮。
润滑油常常使用减少摩擦,最大限度降低擦伤和工具拉动痕,以及提供冷却。
对于人工旋压来说,强烈粘附润滑油是首选。
对于机动旋压来说,润滑油的冷却作用更为重要。
氯化物或者硫化物润滑油通常要避免使用,因为它们很难去除,在钢件上留下痕迹,是有害的,影响腐蚀效果。
不锈钢的冷成形加工(九)
16:
三辊成形
三辊成形有两种基本的方法:
1、压辊型
-常规型
-鞋型
2、尖塔型
常规压辊型
图7
(见图7)
顶部辊的位置是固定的,低部辊垂直地调节以补偿厚度的不同。
调节后面的辊(rearroll)角度,决定了所形成柱面的直径。
通常两个辊可以驱动,但是在有些设备上所有三个辊都可以驱动。
鞋型
(见图8)
图8
鞋型辊成形是常规压辊型的改变型,使用同样的弯曲原理。
弯曲辊和成形鞋部件的关系决定圆柱面的直径。
与常规压辊型方式得到的相比较,部件的头尾平坦区减少了。
尖塔型
图9
(见图9)
两低部辊直径相同,彼此是顶部辊直径的一半。
低部两个辊固定,是驱动辊,顶部辊垂直调节,最后得到不同的直径。
通过这种结构安排,部件头尾平坦区消除了。
在辊压成形过程中,由于大的半径和加工硬化性,一些奥氏体不锈钢的回弹是一个非常大的问题。
因此,最好的是安装设备,使得所需的曲率在一次加工中就能得到。
在辊压成形中,润滑油通常不使用。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不锈钢 成形 加工