不銹鋼冷成型性

1、不銹鋼冷成型性第1頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日內(nèi)容概要不銹鋼冷成型性特點(組織別區(qū)分)不銹鋼冷成型注意要素 力 潤滑劑 回彈 彎曲半徑不銹鋼冷成型工藝 壓彎成型 旋壓加工 三輥成型 拉伸-卷縮成型 爆炸成型 管彎曲成型結(jié)論第2頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 成型性決定因素冷加工對材料機械性能的影響第3頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 成型性決定因素在材料冷加工時其成型性很大程度上取決于屈服強度以多大的速率接近最終的抗拉極限.在屈服強度曲線與抗拉強度曲線之間的窄帶表明成型性是被限

2、制的.窄帶顯示了可以變化的最大的屈服,任何更進一步的形變都會導(dǎo)致材料的破壞.換言之,屈服強度曲線與抗拉曲線的不收斂顯示了材料加工性能的增加,這種材料在相同的冷加工條件下有較高的延展性,因而它允許在成型過程中有較大的形變; 因此,加工硬化的反映以及對機械性能的影響,在鋼的成型性方面扮演了一個很重要的角色;第4頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 奧氏體不銹鋼成型性奧氏體不銹鋼即Cr-Ni不銹鋼.Ni合金元素的添加有利于提高成型性,穩(wěn)定性,有利于奧氏體晶體結(jié)構(gòu)的形成.Ni/Cr比越高,奧氏體越穩(wěn)定;301鋼種在奧氏體不銹鋼中有最低的Ni含量(6.5%),因此

3、它有最快的的加工硬化速率.盡管301鋼種在退火狀態(tài)下有完全的奧氏體微觀結(jié)構(gòu),但是由于其較低的Ni含量,在塑性變形中也有較快的形成馬氏體的比例.這將幫助材料抵抗縮頸使其有更多的均勻變形;第5頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 奧氏體不銹鋼成型性304Cu鋼種包含0.02%或是更低的C,以及9%左右的Ni,3%左右的Cu.該鋼種是普通奧氏體不銹鋼中加工硬化最低的.冷加工中的抗拉強度曲線與屈服強度曲線的明顯的收斂表明在斷裂前總的變形量比高加工硬化鋼種301要少.該鋼種屈服強度低故在加工該鋼種時需要的初始力也較低;奧氏體不銹鋼比鐵素體的變形量大主要是因為奧氏體

4、高的延展性(允許單次操作中的大的變形量). 在奧氏體不銹鋼中,加工硬化越快的鋼種如301或304都能夠承受單次的大的變形量.進行過冷加工操作的奧氏體不銹鋼允許不退火進行冷成型,但是中間退火可能是需要的在一個連續(xù)進行的操作中恢復(fù)鋼的初始延展性.第6頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 奧氏體不銹鋼成型性通常,奧氏體不銹鋼由于Ni含量的降低而成型變得困難.奧氏體穩(wěn)定化元素Ti、Nb 、Ta包括高的C含量的存在對鋼種的成型性有有利的影響.這是因為在微觀結(jié)構(gòu)中TiC等二次強化相的形成.快削鋼(free machining steel)象303鋼種由于延展性很差甚

5、至連很輕的成型操作能不能承受.200系列奧氏體不銹鋼由于其較大的初始強度和大的加工硬化所以需要大的力.成型操作中他們比相當?shù)?00系列有更大程度的回彈.第7頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 鐵素體不銹鋼成型性鐵素體不銹鋼的機械性能決定了其需要用與普通碳素鋼不同的冷成型方法.鐵素體不銹鋼冷成型操作與奧氏體的基本相同,但成型條件不同.鐵素體不銹鋼與碳素鋼相比有高的屈服強度,高的抗拉強度,低的延伸率.盡管較高的起始應(yīng)力是需要的,但力/負荷在形變過程中不需要較大增加.這是因為鐵素體不銹鋼的加工硬化程度遠不及奧氏體.第8頁，共40頁，2022年，5月20日，0

6、點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 鐵素體不銹鋼成型性 冷加工中430鋼種屈服強度曲線快速向抗拉強度曲線靠攏,由于必須超過屈服點后變形才能進行,所以屈服曲線與抗拉曲線的收斂顯示了冷成型過程中材料破壞的幾率大大增加.這是鐵素體不銹鋼非常典型的.這種影響的存在,在加上冷加工導(dǎo)致的延展性的迅速減弱,在工藝過程中進行中間退火就顯的非常重要.YS應(yīng)力應(yīng)變TS鐵素體不銹鋼拉伸圖示第9頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 馬氏體和雙相不銹鋼成型性馬氏體不銹鋼也包括在400系不銹鋼中,其有相對高的C含量(通常在0.151.2%之間). 403、410和414等馬氏體鋼

7、種在完全退火狀態(tài)下與鐵素體不銹鋼的成型性相似.剩余的其他馬氏體鋼種由于其較高的碳含量一般不推薦進行冷成型操作.雙相不銹鋼有非常優(yōu)秀的抵抗應(yīng)力腐蝕開裂的性能.在微觀構(gòu)成中大約有相同比例的奧氏體和鐵素體。最常見的鋼種是2205(UNS S31803, Cr22%, Ni5.5%, Mo3.0%, N0.14%).雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比有更高的彈性強度,因此需要更大的力.第10頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日一、不銹鋼冷成型特點 馬氏體和雙相不銹鋼成型性由于雙相不銹鋼的高的彈性強度,因此大的回彈可以預(yù)測.在90的彎曲工藝中大約要超過10%左右的彎曲量才能補償回彈造成的影

8、響.雙相不銹鋼,如2205要求有大的彎曲半徑通常是板厚的34倍;大的冷變形發(fā)生后,應(yīng)該仔細考慮是否需要進行再退火,尤其是對抗腐蝕性能要求較高時.第11頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素力不銹鋼成型所需要的力比相同厚度的低合金鋼和碳素鋼要大,主要是不銹鋼較高的屈服強度.一般大約是它們的兩倍,當然這與具體的鋼種也有很大的關(guān)系;由于奧氏體加工硬化快,不僅大的初始力是需要的,而且在成型過程中力的增加也是必須的.大部分的鐵素體不銹鋼表現(xiàn)出了與碳素鋼相似的加工硬化行為.但是較大的初始力也是必須的還是因為鐵素體的比較高的起始屈服強度;第12頁，共40頁，2022

9、年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素 潤滑劑為了保護不銹鋼高質(zhì)量的表面,在不銹鋼成型過程中潤滑劑的使用是非常重要的.另外,不銹鋼有高的強度,高的硬度,低的導(dǎo)熱能力和高的摩擦系數(shù),磨損和劃痕是很普遍的問題,尤其對奧氏體鋼,在高壓作業(yè)中更應(yīng)該注意;成型工藝中潤滑劑的選擇主要基于兩個方面的考慮:潤滑劑必須有效.比如,它必須對成型過程有幫助,使廢品和劃痕缺陷最小化等;潤滑劑必須有利于延長模具的使用壽命.主要是磨損和維護.對于要求比較嚴格的成型,冷軋退火酸洗后的表面(2D表面)是最合適,因為相對粗糙的表面保留潤滑劑的效果比光滑的或研磨的表面要好.但是有些2B表面幾乎能夠滿足所有的冷

10、成型操作.第13頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素潤滑劑加工后潤滑劑是否能夠很容易地去除也是應(yīng)該考慮的非常重要的問題,尤其是當該加工件將使用在高溫環(huán)境中時. 退火或熱處理去除應(yīng)力或是焊接過程,如果潤滑劑不能被完全地去除,在高溫環(huán)境下碳將快速擴散進入鋼材,這將引起敏化和對抗腐蝕性的損害;無論執(zhí)行的操作是什么,潤滑劑的選擇對質(zhì)量和成本都有很大的影響.下頁表中列舉了具體冷成型工藝推薦使用的潤滑劑.第14頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素潤滑劑(潤滑劑選擇)第15頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分

11、，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素回彈在任何彎曲工藝中,加工件在中性層兩側(cè)塑性變形區(qū)出現(xiàn)拉或壓的應(yīng)力;在中性層兩側(cè),塑性形變保留,因為這部分材料受力已經(jīng)超過了彈性極限.回彈從宏觀上講意思就是加工成型后彎曲角度與彎曲半徑復(fù)原的現(xiàn)象;第16頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素回彈 如果以下的情況發(fā)生回彈量將增加:-材料的彈性極限由于冷加工而增加; -塑性應(yīng)變增加;-當給定厚度的板通過一個較大的半徑進行彎曲時,包含的塑性 形變量取決于工件的厚度和折彎半徑,而不是總的折彎角度.因此,當折彎半徑與板厚的比率增加時彎曲每度回彈的量將增加 回彈可以被控制通過減少折彎

12、半徑或是輕度的過彎曲;第17頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日二、不銹鋼冷成型注意因素彎曲半徑對給定的金屬,折彎成型而不出現(xiàn)裂紋的最小的半徑稱為最小折彎半徑.折彎半徑通常與板厚成比例增加;對非常軟的鋼或者延展性高的鋼,比如經(jīng)過退火的鋼,零半徑折彎成型是可能的;一般而言,對于退火狀態(tài)的材料,折彎半徑與材料厚度相等即可以滿足大部分的工程需要.但是,冷加工材料,將需要大的彎曲半徑,例如,1/4H,R=1.01.5T,3/4H,R=36T.第18頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝(沖)壓彎(曲)成型壓彎成型主要用于小批量和相對簡單的部件,

13、壓彎成型通常使用標準的V形模具,通過調(diào)整沖壓機的沖程來控制回彈的發(fā)生程度;幾乎所有的奧氏體不銹鋼在退火狀態(tài)下都能夠進行180折彎(半徑略大于1T),但是需要的力比碳素鋼高50%以上.奧氏體不銹鋼壓彎過程回彈發(fā)生的很厲害所以一定量的回彈是允許的;奧氏體不銹鋼通常比其他牌號的不銹鋼更容易進行壓彎成型,它們的加工硬化特性被認為是對壓彎成型非常的有利.因為高硬度提高了抗疲勞性能;鐵素體不銹鋼由于使用的力較大易于產(chǎn)生疲勞進行形成裂紋.第19頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝(沖)壓彎(曲)成型不銹鋼(尤其是奧氏體不銹鋼)有高的延展性但是在沖壓成型中邊緣部分易于起

14、皺,這主要是材料形變過程中切向壓應(yīng)力的作用導(dǎo)致材料失穩(wěn)產(chǎn)生,可以通過使用壓邊裝置以及調(diào)整適當?shù)膲哼吜右越鉀Q;鐵素體不銹鋼和極少牌號的馬氏體不銹鋼可以通過提高其溫度在120200來提高其沖壓性能.在這個溫度區(qū)間,金屬延展性增加,成型需要的力減少,加工件產(chǎn)生開裂的幾率變少;用于壓彎成型的模具的材料一般包括鋁青銅合金、D2工具鋼和其他一些硬質(zhì)金屬合金;氯化潤滑劑經(jīng)常在壓彎成型中使用,主要是因為其粘性和流動性可以在一個較寬的范圍內(nèi)進行調(diào)整,而且該類潤滑劑的去除也比較容易;第20頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝(沖)壓彎(曲)成型典型的壓彎成型工藝(一)模具

15、常用D2工具鋼:D2是一種高碳高鉻的工具鋼,基本成分為1.5%C,12%Cr,0.5%Mn,0.8%Mo,0.9%V第21頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝(沖)壓彎(曲)成型典型的壓彎成型工藝(二)第22頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝旋壓加工成型旋壓加工,也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(zhuǎn)使之受力點由點到線由線到面,同時在某個方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動而成型某一形狀的技術(shù).主要加工一些旋轉(zhuǎn)對稱體,如:杯子,碟子,錐形物等.錐形及碟形等零件加工原理圖 長盤 胎具 工件（毛坯） 4 后壓板

16、 5. 活絡(luò)頂尖 6. 滾輪 第23頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝旋壓加工成型手工旋壓可以加工幾乎所有的奧氏體不銹鋼和小部分的鐵素體不銹鋼.但是通常鐵素體不銹鋼除430鋼種外不使用旋壓加工成型方法,因為它們的延展性相對較低,可能在成型工具的高壓下引起加工件的局部激烈形變導(dǎo)致材料過早的變薄產(chǎn)生破壞;在旋壓加工過程中奧氏體不銹鋼加工件邊部的開裂是個主要的問題.這主要是局部的加工硬化和邊部的微小裂口缺陷引起.在旋壓處理前對裂口缺陷進行修整和研磨處理可以克服該問題.破裂和扭曲變形可以通過預(yù)留加工件邊部窄帶加以解決.邊緣不良部分可以在最后的操作中進行剪切處理

17、.第24頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝旋壓加工成型常見鋼種手工旋壓中可能的最大的拉伸量:按控制方式,可以分為手工旋壓和強力旋壓, 強力旋壓成型的工件表面比較粗糙需要后 續(xù)的表面處理使其變的光滑和明亮;按使用工具,可以分為輥旋壓和導(dǎo)板旋壓,輥旋壓成型的加工件表面容易留下螺旋形的凹槽,對加工件表面也造成了一定程度的損傷;潤滑劑被用來減少摩擦力并且提供冷卻.對于手工旋壓,推薦使用強粘性的潤滑劑;在強力旋壓時潤滑劑的冷卻功能變的相當?shù)闹匾?通常避免使用硫化的潤滑劑因為它們?nèi)コ容^困難,殘留在材料上對材料的抗腐蝕性能有害.第25頁，共40頁，2022年，5月

18、20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝旋壓加工成型導(dǎo)板旋壓示意圖第26頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝三輥卷取成型傳統(tǒng)夾送輥形式-上輥固定,下輥可以依據(jù)板厚進行垂直調(diào)節(jié),尾輥進行有角度的調(diào)節(jié)決定圓桶形的半徑。通常是上下輥驅(qū)動，也有一些三輥驅(qū)動。第27頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝三輥卷取成型 墊座形式-墊座形式是夾送輥形式的改進型，有相同的彎曲原理。成型墊座與彎曲輥之間的關(guān)系決定了圓桶形的直徑。尾部平坦區(qū)域和傳統(tǒng)形式相比有所減少。第28頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不

19、銹鋼冷成型工藝三輥卷取成型 金字塔形式-下面兩個輥直徑相同的且是上面輥直徑的一半。下面的兩個輥是驅(qū)動輥且是固定的，上面輥可以在垂直位置進行調(diào)整以獲得不同的圓桶形直徑。加工件尾部的平坦區(qū)域通過這種安排可以基本被消除。第29頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝拉伸卷纏成型用來進行不銹鋼拉伸成型的機械要求比加工相似狀態(tài)的碳鋼機械能夠提供大60%100%的力,并且成型工具必須能夠抵抗不銹鋼的磨蝕;奧氏體不銹鋼特別適合該成型工藝.其中301鋼種是最好的因為它有高的延展性和高的加工硬化率;鐵素體不銹鋼僅適用于淺的拉伸形狀;回彈效應(yīng)在均勻?qū)ΨQ的部分通常被抵銷.板和板間

20、的機械性能的差異引起的回彈的不同導(dǎo)致了加工件尺寸上的偏差;如果在加工件和成型塊間沒有相對的運動,潤滑劑可以很少使用或是不用.如果有非常嚴格的要求,推薦使用擦拭墊塊,低粘性氯化油或石蠟.第30頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝拉伸卷纏成型第31頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝拉伸卷纏成型第32頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝拉伸卷纏成型第33頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝拉伸卷纏成型第34頁，共40頁，2022年，5月20日，0點54分，星期日三、不銹鋼冷成型工藝爆炸成型爆炸成型是指通過爆炸產(chǎn)生的瞬間高壓來改變金屬坯料的形狀;通常有兩種方式-可控系統(tǒng):能夠控制在非常精密的公差范圍內(nèi)主要適用于不銹鋼管狀半成品;-開放系統(tǒng): 利用爆炸形成的強烈沖擊波通過水從預(yù)定的位置傳遞過來.常