在人工旋压成型过程中,产生的减薄量与成型变形量有关。人工旋压件的断面减薄至如图4-20所示的那种程度时,工件常会产生开裂现象。其原因是由于加工量过大,而且中心区的加工硬化程度超过材料的承受能力,因而导致工件开裂。如果在旋压成型之前,工件在冲压机上冲压成类似半球形杯体再旋压出变化剧烈的喇叭形宽边(见图4-20),旋压会容易一些。


图 20.jpg


  下面介绍10Cr18Ni12(305)型不锈钢的旋压成型。


  材质为10Cr18Ni12(305)型不锈钢的锥形体的4次人工旋压成型,如图4-20所示。直径为366.6mm的锥形体是经一道预冲压成型和4道人工旋压成型而完成的。该工件所使用的坯料厚度为0.940mm、直径为406.4mm的10Cr18Ni12(305)型不锈钢,这种不锈钢坯料可具有2D(薄板)表面或1号(带钢)表面光洁度。该工件也可用其他型号的奥氏体不锈钢来生产,但是其每道工序的变形量随着加工硬化程度的提高而降低。


  如图4-20所示,旋压成型所用的型芯是用木材或钢做成的,旋压成型辊则是用淬火钢材制成的。在第一次旋压成型时,压力作用在整个坯料上。在其他三次加工中,坏料边缘不进行旋压,这就会引起毛坯边部增厚至1.778mm,同时希望所得到的工件外形锥形体中部的减薄量最大,可使壁厚尺寸达到0.686mm(变形率为28%).与此同时,工件表面积将比原来增加40%.由于工件减薄和面积增加,这些急剧的变化会给加工变形带来极大影响,因此工件在加工过程中,必须进行两次退火加工工序。



操作程序如下:


  ①. 首先在坯料(尺寸为:厚度0.94mm;直径408.4mm)中心部位,开一个直径为6.35mm的中心孔,并预冲压成型;


  ②. 采用人工的方法,通过成型辊对旋转的芯棒施加压力,使坯料凹深达到76.2mm,旋压加工速度为300r/min;


  ③. 用第二个层状硬木型芯将坯料凹深处旋压至127mm,边部深度在50.8mm以内;


  ④. 在1038℃的氢气氛中进行中间退火,然后空冷,用钢型芯将坯料凹深旋压至177.8mm边部,深度在25.4mm以内;


  ⑤. 在与工序③相同的条件下退火,用钢型芯将坯料凹深旋压至203.2mm,并最后加工成型;


  ⑥. 在车床上对工件的顶部和底部进行加工,使喇叭口的高度达到196.86mm;


  ⑦. 成品,上口直径101.6mm,下口直径 366.60mm,高196.85mm.


 由于400系列不锈钢的延伸性能较差,所以不适宜用人工旋压的方法成型,特别是当变形剧烈时更是如此。另外还要注意,对成型模具施加过大压力,会引起加工表面的磨损,从而导致工件过早地减薄和开裂。


 由于工具对金属的作用,急剧旋压成型件的表面往往比较粗糙。这样,用400系列不锈钢旋压加工成型后的工件,抛光和高精度研磨的成本就显得非常高。因此,在研磨和抛光之前,须对凹凸不平的工件先进行粗磨,使其表面变得平滑一些。


表 7.jpg


 表4-7给出了人工旋压时拉伸的近似极限。该表适用于厚度为1.575mm的完全退火材料。退火后的二次拉伸量比第一次小8%。零件各部分的拉伸量并不需要完全一致,它是根据成型变形量的不同而有变化的。


 所有300系列的不锈钢均可采用旋压成型方法,但是加工硬化较低的 12Cr18Ni9(302)、06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12(305)型钢在中间退火前的旋压加工量比其他不锈钢大。退火后的工件必须经酸洗清除氧化铁皮,以恢复其光洁的表面。1号(带钢)或2D(薄拉)表面光洁度最适于大变形旋压工艺,因为此时金属处于最软和无应力状态,其加工量可达到最大程度。


图 21.jpg


 人工旋压成型时,一般采用较低的加工速度,图4-21显示出加工速度和厚度之间的关系。因此,在成型工具的作用下,将会引起成型金属的表面严重磨损,同时也会产生较大加工硬化。


 虽然0.127mm的薄料到6.35mm的厚料都可以采用人工旋压方法成型,但是一般情况下,人工旋压成型时不锈钢原料的厚度在0.305~3.175mm之间。此时角部倒圆至少应为被加工金属厚度的5倍。由于弹性回弹和热胀冷缩的影响,芯模尺寸和要求的形状尺寸必须预留一定的加工余量。