首先想了解不锈钢冲压、弯曲和连续冲裁加工工艺,必须要知道以下几点:


 a. 极限拉深比--拉深加工时,相对于容器直径d可能拉深的最大原料板直径为Dmax时,Dmax/d则称为极限拉深比(LDR).


  b. 平均r值--塑性为异向性的材料深拉深成形特性评价的重要指标。铁素体系列不锈钢中,其平均r值越大,其极限拉深比就越高。


  c. 拉深皱折-铁素体系列不锈钢在冲床上进行深拉深加工时,在其表面上容易产生凹凸不平的皱折。可认为是组合结构不同而引起的塑性异向性。


  d. 时效性断裂-奥氏体系列不锈钢SUS304等准稳定型奥氏体系列不锈钢,在加工后有发生时效性裂纹的现象。它与晶界晶粒无关。一般认为是由于加工感应而引起的马氏体、氢和残余应力所致。



1. 冲压加工


    冲压加工行业是家庭式作坊工业的代表性产业,多是从单独一个一个地加工西餐具、器皿等所谓的“洋人筷子”等开始,发展到餐饮业的厨房用具以及厨房中所使用的水槽、洗涤盆、深拉深加工的澡盆以及汽车、电机领域中的零部件等。主要工艺方法是采用剪切、冲孔、拉深等进行连续加工。洋餐具、器皿和锅的冲压加工,基本上是属于圆筒拉深制成。原材料板直径D对容器(产品)直径d之比,D/d称为拉深比。以可能拉深的最大原材料板直径为Dmax时,则Dmax/d称为极限拉深比(LDR: Limiting Drawing Ratio)作为衡量加工性的指标。不锈钢产品得以大幅度的增加需求与冲压加工技术的发展有很大关系。不锈钢产品生产厂家在深拉深加工等方面,由于塑性加工技术和材料技术的进展。使得铁素体系列不锈钢高加工性钢种,已经产品化了。可以选定平均r值在1.2~1.8,LDR为2.2~2.5的钢种。


    在不锈钢制品的冲压加工中,如果使用奥氏体系列不锈钢或铁素体系列不锈钢的高加工性能钢种时,可以进行一定程度的深拉深加工。奥氏体系列不锈钢的代表型钢种 SUS 304(18Cr -18Ni),因为它的LDR为2.5,可以进行相对较大的深拉深加工。


   但由于加工硬化倾向大而急剧地增加了加工难度,有时竟发生裂纹或断裂。为此,冲压厂家就在中间加上一道热处理工序之后再进行深拉深加工。还必须注意,奥氏体系列不锈钢的奥氏体稳定度低的钢种经过拉深后,有可能发生时效断裂现象。


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   近年来,新潟县燕市的冲压加工厂和新鴻县工业技术中心共同开发不锈钢热冲压技术,实现了超深拉深加工。热冲压技术就是将凹模或者凸模其中之一进行加热,这样不锈钢原来的拉深程度就可以提高1.5~2.0倍。热冲压加工设备的工作原理如图6-9所示。其加工特性如图6-10所示。



2. 弯曲与连续冲裁


   奥氏体系列不锈钢进行弯曲加工是件简单之事,可以制作角钢、槽钢等型材使用。铁素体系列,马氏体系列不锈钢作为型材加工,一般情况下没有问题,但当弯曲半径R小的时候,在折弯处有时会发生断裂。在JIS标准中,对铁素体、马氏体系列的不锈钢弯曲试验标准规定,弯曲半径R为1.0t(t为板材厚度)不应发生弯曲断裂。还有,必须注意不锈钢弯曲加工回弹量大的特点。落料(俗称下料)或称为冲裁加工,大多数是采用冲床连续加工的方式,有时在冲切断面上,发生塌边现象(即冲切面与基准平面不垂直)。精密落料是从变压器等使用叠层的电磁钢板的加工技术开展起来的技术,对粒子加速器的套环(collar)或电子零部件中的引线框(lead frame)等等,从较厚的板材到超薄材,精密落料得到广泛应用。冲压加工机械亦可以进行精密冲压(落料)加工,但由于冲压塌边的问题,一般不能作为成品直接使用。在精密冲压中,为控制塌边,就需加一道机械控制的工艺措施,这需要按产品用途以及成本两方面来权衡。在加工方法竞争上,还有一种“蚀刻”方法,在电子产品的接线框等超薄产品中,在加工厂家的技术竞争中,两者几乎各占一半。


 

 3. 加工油、表面保护薄膜和其他润滑


   a. 表面保护薄膜-为了保持不锈钢的匠艺性、防止产生瑕疵以及作为润滑而敷于材料表面的聚氯乙烯或聚乙烯等薄膜。


   b. 挥发性加工油--加工时有润滑效果而后又能挥发掉的加工油。使用完全挥发型的,可以省掉清洗工序。


    c. 润滑不锈钢板-具有透明石蜡涂装的不锈钢,它比加工油或表面保护膜有更好的加工性。


   在冲床上进行不锈钢板弯曲、冲裁(落料)等加工时,可使用加工油、表面保护薄膜或直接使用润滑钢板。在表6-1中,对加工油、表面保护薄膜和润滑钢板进行比较。表面保护薄膜是不锈钢保持匠艺性的一项重要措施。所用树脂为聚氯乙烯系列或聚乙烯系列。材料运转自始至终都是用表面保护薄膜对材料表面施行保护。使用表面保护薄膜,最容易发生的问题就是残留糊状物,贴附后长期保存在仓库内的或者是不具备耐候性能的薄膜放置在室外的,则容易发生损坏。表面保护薄膜要根据用途和加工方法选定。主要厂家生产的表面保护薄膜性能及其有关事项如表6-2所示。不使用表面保护薄膜时,一般情况下要使用加工油。当使用加工油加工后,需进行洗净。洗净的方法有多种,最近在保护地球环境问题当中,规定了保护环境条例,对于破坏臭氧层的清洗剂做出了限制。


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 因此,当使用加工油时,要考虑到洗净和存放问题。在加工油选定方面,从前认为由于不锈钢硬度比普通钢要高,加工不锈钢比普通钢困难,所以要选用有黏性的加工油。具有黏性的加工油往往是黏糊糊的,在加工过程中不但变黑而且难以清洗。另外,其中多数情况下加入氯系列添加剂。因此,更有必要进行充分地清洗。近年来,开发了许多水溶性加工油,在深拉深等加工中,其润滑性堪比原用油性的加工油。水溶性加工油比较容易清洗,应用效果很好。作为新技术,虽然加工条件受到某种程度的限制,免清洗的挥发型加工油仍得到推广。


  在挥发性加工油中,有完全挥发型和部分残留型等产品。需根据加工条件选择,使用完全挥发型的可以省掉加工后的清洗。在家电生产厂中,冲制全自动洗衣机不锈钢洗衣桶时就是采用完全挥发型加工油。在其他领域中,完全挥发型加工油已实际运用到冲孔、内缘翻边、压制筋板、弯曲和卷边等冲压工艺中。


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  由于使用挥发性加工油可以省掉清洗工序,在流水加工作业线上使用,可以降低成本。主要生产厂家的挥发性加工油产品如表6-3所示。如将挥发性加工油的涂敷方式和加工条件进行改进时,即可以完全省掉清洗工作。但是,挥发性加工油涂敷方式、加工条件及加工夹具的质量管理不善时,由于加工夹具的磨损等可能产生对不锈钢的铁粉锈蚀事故。关于铁粉锈蚀检查方法,可参照本书后部章节中的“使用时注意重占日惠执处理”由的说明。


先前在冲压加工过程中使用加工油。为了洗净这些加工油而使用了破坏臭氧层的三氯乙烷,三氯乙烯等。后来,洗净方法改为碱性洗净方法。在1995年,考虑到保护地球环境问题,开发了润滑不锈钢板。在汽车、电机、燃气器具领域中,积极推广了省掉清洗工序的润滑不锈钢板。特别是在汽车领域中的排气分支管的不锈钢化过程中,实践证明,加工这种形状复杂的工件,认为润滑不锈钢板比以前使用润滑油的加工性更优越。所以,润滑不锈钢板的需要量大幅度增加。


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  润滑不锈钢板,根据用途亦有不涂薄膜的。非脱膜型和脱膜型两类已经产品化了。润滑不锈钢板种类和特性如表6-4所示。在建筑材料领域中,使用润滑不锈钢板做屋顶时,非脱膜型和脱膜型一样,其薄膜经过1~2年的紫外线照射就消失了。作为工程实例,用于西武百货大楼和福冈机场候机大厅。实践证明,润滑不锈钢板的加工性比加工油还要优越,见表6-5。


  不锈钢板生产厂家的润滑不锈钢板产品,在透明涂装不锈钢项目中有介绍。