不锈钢冷成型性

一、不锈钢冷成型特点
马氏体和双相不锈钢成型性
由于双相不锈钢的高的弹性强度,因此大的回弹可以预测.在90° 的弯曲工艺中大约要超过10%左右的弯曲量才能补偿回弹造成 的影响. 双相不锈钢,如2205要求有大的弯曲半径—通常是板厚的3~4 倍; 大的冷变形发生后,应该仔细考虑是否需要进行再退火,尤其是 对抗腐蚀性能要求较高时.
应力
YS
TS
应变
铁素体不锈钢拉伸图示
一、不锈钢冷成型特点
马氏体和双相不锈钢成型性
马氏体不锈钢也包括在400系不锈钢中,其有相对高的C含量(通 常在0.15~1.2%之间). 403、410和414等马氏体钢种在完全 退火状态下与铁素体不锈钢的成型性相似.剩余的其他马氏体钢 种由于其较高的碳含量一般不推荐进行冷成型操作. 双相不锈钢有非常优秀的抵抗应力腐蚀开裂的性能.在微观构成 中大约有相同比例的奥氏体和铁素体。最常见的钢种是 2205(UNS S31803, Cr22%, Ni5.5%, Mo3.0%, N0.14%).双 相不锈钢与奥氏体不锈钢相比有更高的弹性强度,因此需要更大 的力.
二、不锈钢冷成型注意因素
弯曲半径
对给定的金属,折弯成型而不出现裂纹的最小的半径称为最小折 弯半径.折弯半径通常与板厚成比例增加;
对非常软的钢或者延展性高的钢,比如经过退火的钢,零半径折 弯成型是可能的;
一般而言,对于退火状态的材料,折弯半径与材料厚度相等即可 以满足大部分的工程需要.但是,冷加工材料,将需要大的弯曲半 径,例如,1/4H,R=1.0~1.5T,3/4H,R=3~6T.
一、不锈钢冷成型特点
铁素体不锈钢成型性
铁素体不锈钢的机械性能决定了其需要用与普通碳素钢不同的 冷成型方法.铁素体不锈钢冷成型操作与奥氏体的基本相同,但 成型条件不同. 铁素体不锈钢与碳素钢相比有高的屈服强度,高的抗拉强度,低 的延伸率.尽管较高的起始应力是需要的,但力/负荷在形变过程 中不需要较大增加.这是因为铁素体不锈钢的加工硬化程度远不 及奥氏体.
三、不锈钢冷成型工艺
旋压加工成型
常见钢种手工旋压中可能的最大的拉伸量: 按控制方式,可以分为手工旋压和强力旋压, 强力旋压成型的工件表面比较粗糙需要后 续的表面处理使其变的光滑和明亮;按使用工具,可以分为辊旋 压和导板旋压,辊旋压成型的加工件表面容易留下螺旋形的凹槽, 对加工件表面也造成了一定程度的损伤; 润滑剂被用来减少摩擦力并且提供冷却.对于手工旋压,推荐使 用强粘性的润滑剂;在强力旋压时润滑剂的冷却功能变的相当的 重要.通常避免使用硫化的润滑剂因为它们去除比较困难,残留 在材料上对材料的抗腐蚀性能有害.
三、不锈钢冷成型工艺
(冲)压弯(曲)成型
压弯成型主要用于小批量和相对简单的部件,压弯成型通常使用 标准的V形模具,通过调整冲压机的冲程来控制回弹的发生程度;
几乎所有的奥氏体不锈钢在退火状态下都能够进行180°折弯 (半径略大于1T),但是需要的力比碳素钢高50%以上.奥氏体不 锈钢压弯过程回弹发生的很厉害所以一定量的回弹是允许的;
因此,加工硬化的反映以及对机械性能的影响,在钢的成型性方 面扮演了一个很重要的角色;
一、不锈钢冷成型特点
奥氏体不锈钢成型性
奥氏体不锈钢即Cr-Ni不锈钢.Ni合金元素的添加有利于提高成 型性,稳定性,有利于奥氏体晶体结构的形成.Ni/Cr比越高,奥氏 体越稳定; 301钢种在奥氏体不锈钢中有最低的Ni含量(6.5%),因此它有最 快的的加工硬化速率.尽管301钢种在退火状态下有完全的奥氏 体微观结构,但是由于其较低的Ni含量,在塑性变形中也有较快 的形成马氏体的比例.这将帮助材料抵抗缩颈使其有更多的均匀 变形;
二、不锈钢冷成型注意因素
润滑剂
为了保护不锈钢高质量的表面,在不锈钢成型过程中润滑剂的使 用是非常重要的.另外,不锈钢有高的强度,高的硬度,低的导热能 力和高的摩擦系数,磨损和划痕是很普遍的问题,尤其对奥氏体 钢,在高压作业中更应该注意; 成型工艺中润滑剂的选择主要基于两个方面的考虑:
－润滑剂必须有效.比如,它必须对成型过程有帮助,使废品和划痕缺陷 最小化等; －润滑剂必须有利于延长模具的使用寿命.主要是磨损和维护.
三、不锈钢冷成型工艺
(冲)压弯(曲)成型
典型的压弯成型工艺(一)
模具常用D2工具钢:D2是一种高碳高铬的工具钢,基本成分为1.5%C,12%Cr,0.5%Mn,0.8%Mo,0.9%V
三、不锈钢冷成型工艺
(冲)压弯(曲)成型
典型的压弯成型工艺(二)
三、不锈钢冷成型工艺
旋压加工成型
旋压加工,也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到 线由线到面,同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这 一方向变形和流动而成型某一形状的技术.主要加工一些旋转对 称体,如:杯子,碟子,锥形物等.
铁素体不锈钢和极少牌号的马氏体不锈钢可以通过提高其温度在 120~200℃来提高其冲压性能.在这个温度区间,金属延展性增加,成型 需要的力减少,加工件产生开裂的几率变少;
用于压弯成型的模具的材料一般包括铝青铜合金、D2工具钢和其他一 些硬质金属合金; 氯化润滑剂经常在压弯成型中使用,主要是因为其粘性和流动性可以在 一个较宽的范围内进行调整,而且该类润滑剂的去除也比较容易;
1. 长盘 2. 胎具 3. 工件（毛坯） 4． 后压板 5. 活络顶尖 6. 滚轮
锥形及碟形等零件加工原理图
三、不锈钢冷成型工艺
旋压加工成型
手工旋压可以加工几乎所有的奥氏体不锈钢和小部分的铁素体 不锈钢.但是通常铁素体不锈钢除430钢种外不使用旋压加工成 型方法,因为它们的延展性相对较低,可能在成型工具的高压下 引起加工件的局部激烈形变导致材料过早的变薄产生破坏; 在旋压加工过程中奥氏体不锈钢加工件边部的开裂是个主要的 问题.这主要是局部的加工硬化和边部的微小裂口缺陷引起.在 旋压处理前对裂口缺陷进行修整和研磨处理可以克服该问题.破 裂和扭曲变形可以通过预留加工件边部窄带加以解决.边缘不良 部分可以在最后的操作中进行剪切处理.
不锈钢冷成型性
----cold forming stainless steel
内容概要
不锈钢冷成型性特点(组织别区分) 不锈钢冷成型注意要素

力 润滑剂 回弹 弯曲半径 压弯成型 旋压加工 三辊成型 拉伸-卷缩成型 爆炸成型 管弯曲成型
不锈钢冷成型工艺

结论
一、不锈钢冷成型特点
三、不锈钢冷成型工艺
旋压加工成型
导板旋压示意图
三、不锈钢冷成型工艺
三辊卷取成型
传统夹送辊形式
--上辊固定,下辊可以 依据板厚进行垂直调 节,尾辊进行有角度的 调节决定圆桶形的半 径。通常是上下辊驱 动，也有一些三辊驱
动。
三、不锈钢冷成型工艺
三辊卷取成型
垫座形式
-垫座形式是夹送辊 形式的改进型，有相 同的弯曲原理。成型 垫座与弯曲辊之间的
一、不锈钢冷成型特点
奥氏体不锈钢成型性
通常,奥氏体不锈钢由于Ni含量的降低而成型变得困难.奥氏体 稳定化元素Ti、Nb 、Ta包括高的C含量的存在对钢种的成型性 有有利的影响.这是因为在微观结构中TiC等二次强化相的形成. 快削钢(free machining steel)象303钢种由于延展性很差甚至 连很轻的成型操作能不能承受.200系列奥氏体不锈钢由于其较 大的初始强度和大的加工硬化所以需要大的力.成型操作中他们 比相当的300系列有更大程度的回弹.
对于要求比较严格的成型,冷轧退火酸洗后的表面(2D表面)是最 合适,因为相对粗糙的表面保留润滑剂的效果比光滑的或研磨的 表面要好.但是有些2B表面几乎能够满足所有的冷成型操作.
二、不锈钢冷成型注意因素
润滑剂
加工后润滑剂是否能够很容易地去除也是应该考虑的非常重要 的问题,尤其是当该加工件将使用在高温环境中时. 退火或热处 理去除应力或是焊接过程,如果润滑剂不能被完全地去除,在高 温环境下碳将快速扩散进入钢材,这将引起敏化和对抗腐蚀性的 损害; 无论执行的操作是什么,润滑剂的选择对质量和成本都有很大的 影响. 下页表中列举了具体冷成型工艺推荐使用的润滑剂.
奥氏体不锈钢通常比其他牌号的不锈钢更容易进行压弯成型,它 们的加工硬化特性被认为是对压弯成型非常的有利.因为高硬度 提高了抗疲劳性能; 铁素体不锈钢由于使用的力较大易于产生疲劳进行形成裂纹.
三、不锈钢冷成型工艺
(冲)压弯(曲)成型
不锈钢(尤其是奥氏体不锈钢)有高的延展性但是在冲压成型中边缘部 分易于起皱,这主要是材料形变过程中切向压应力的作用导致材料失稳 产生,可以通过使用压边装置以及调整适当的压边力加以解决;
关系决定了圆桶形的
直径。尾部平坦区域 和传统形式相比有所 减少。
三、不锈钢冷成型工艺
三辊卷取成型
金字塔形式
-下面两个辊直径相同
的且是上面辊直径的一 半。下面的两个辊是驱
动辊且是固定的，上面
辊可以在垂直位置进行 调整以获得不同的圆桶 形直径。加工件尾部的 平坦区域通过这种安排 可以基本被消除。 成型性决定因素冷加工对材料机械性能的影响
一、不锈钢冷成型特点
成型性决定因素
在材料冷加工时其成型性很大程度上取决于屈服强度以多大的 速率接近最终的抗拉极限.在屈服强度曲线与抗拉强度曲线之间 的窄带表明成型性是被限制的.窄带显示了可以变化的最大的屈 服,任何更进一步的形变都会导致材料的破坏.换言之,屈服强度 曲线与抗拉曲线的不收敛显示了材料加工性能的增加,这种材料 在相同的冷加工条件下有较高的延展性,因而它允许在成型过程 中有较大的形变;
一、不锈钢冷成型特点
奥氏体不锈钢成型性
304Cu钢种包含0.02%或是更低的C,以及9%左右的Ni,3%左右 的Cu.该钢种是普通奥氏体不锈钢中加工硬化最低的.冷加工中 的抗拉强度曲线与屈服强度曲线的明显的收敛表明在断裂前总 的变形量比高加工硬化钢种301要少.该钢种屈服强度低故在加 工该钢种时需要的初始力也较低; 奥氏体不锈钢比铁素体的变形量大主要是因为奥氏体高的延展 性(允许单次操作中的大的变形量). 在奥氏体不锈钢中,加工硬 化越快的钢种如301或304都能够承受单次的大的变形量.进行 过冷加工操作的奥氏体不锈钢允许不退火进行冷成型,但是中间 退火可能是需要的在一个连续进行的操作中恢复钢的初始延展 性.