首先想了解不銹鋼沖壓、彎曲和連續沖裁加工工藝,必須要知道以下幾點:
a. 極限拉深比--拉深加工時,相對于容器直徑d可能拉深的最大原料板直徑為Dmax時,Dmax/d則稱為極限拉深比(LDR).
b. 平均(jun)r值(zhi)--塑性(xing)為異向性(xing)的材料(liao)深(shen)拉(la)深(shen)成形特(te)性(xing)評(ping)價(jia)的重要指標(biao)。鐵素體系列不(bu)銹鋼中(zhong),其平均(jun)r值(zhi)越大,其極限拉(la)深(shen)比就越高。
c. 拉(la)深(shen)皺(zhou)折-鐵素體系列不銹鋼在沖床上(shang)進行深(shen)拉(la)深(shen)加工時,在其表面上(shang)容易產生凹凸(tu)不平的皺(zhou)折。可認為是組合結構不同(tong)而引起的塑性異向性。
d. 時(shi)效性(xing)(xing)斷(duan)裂-奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)SUS304等準穩定(ding)型奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang),在加工后有發生(sheng)時(shi)效性(xing)(xing)裂紋的現(xian)象。它與晶界晶粒無關。一(yi)般認(ren)為(wei)是由(you)于加工感(gan)應而引起(qi)的馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)、氫和殘余應力所(suo)致。
1. 沖壓加工(gong)
沖(chong)(chong)壓加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)行業(ye)是家庭式作(zuo)(zuo)坊工(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)代表性(xing)產(chan)業(ye),多是從(cong)單獨一(yi)個(ge)一(yi)個(ge)地加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)西餐具、器皿等(deng)所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)(de)“洋人筷子”等(deng)開始,發展到餐飲業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)廚(chu)房用具以(yi)及廚(chu)房中所(suo)使用的(de)(de)(de)(de)(de)水槽(cao)、洗滌盆、深(shen)(shen)(shen)(shen)拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)澡盆以(yi)及汽車(che)、電機領域中的(de)(de)(de)(de)(de)零部(bu)件等(deng)。主要工(gong)(gong)藝方法是采用剪切、沖(chong)(chong)孔、拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)等(deng)進行連續加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)。洋餐具、器皿和鍋(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)壓加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong),基(ji)本上是屬(shu)于(yu)圓筒拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)制成。原材料(liao)板直(zhi)徑(jing)(jing)D對容器(產(chan)品)直(zhi)徑(jing)(jing)d之(zhi)比(bi),D/d稱為拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)比(bi)。以(yi)可能拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大原材料(liao)板直(zhi)徑(jing)(jing)為Dmax時,則(ze)Dmax/d稱為極限拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)比(bi)(LDR: Limiting Drawing Ratio)作(zuo)(zuo)為衡量加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)標。不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)產(chan)品得以(yi)大幅度的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)需求與沖(chong)(chong)壓加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)發展有(you)很大關系(xi)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)產(chan)品生產(chan)廠家在(zai)深(shen)(shen)(shen)(shen)拉(la)深(shen)(shen)(shen)(shen)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)等(deng)方面,由于(yu)塑性(xing)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)技術(shu)(shu)和材料(liao)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)進展。使得鐵素體系(xi)列(lie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)高(gao)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)性(xing)鋼(gang)(gang)種,已經產(chan)品化了。可以(yi)選定平均(jun)r值在(zai)1.2~1.8,LDR為2.2~2.5的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種。
在(zai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)制品的(de)(de)沖(chong)壓加(jia)工(gong)中,如果使(shi)用奧氏體(ti)(ti)系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang)或鐵素體(ti)(ti)系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)高(gao)加(jia)工(gong)性能鋼(gang)種時,可以(yi)進(jin)行一定程(cheng)度的(de)(de)深拉深加(jia)工(gong)。奧氏體(ti)(ti)系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)代(dai)表(biao)型鋼(gang)種 SUS 304(18Cr -18Ni),因(yin)為(wei)它的(de)(de)LDR為(wei)2.5,可以(yi)進(jin)行相(xiang)對(dui)較大的(de)(de)深拉深加(jia)工(gong)。
但由于加(jia)工硬化(hua)傾(qing)向大而急劇(ju)地增加(jia)了(le)加(jia)工難度,有時竟發生裂(lie)紋或(huo)斷裂(lie)。為此,沖(chong)壓廠家(jia)就(jiu)在中間(jian)加(jia)上一道(dao)熱處理工序之后(hou)再(zai)進行深拉(la)深加(jia)工。還必須注(zhu)意,奧(ao)氏體(ti)系列不銹(xiu)鋼的(de)奧(ao)氏體(ti)穩定度低的(de)鋼種經(jing)過拉(la)深后(hou),有可能發生時效斷裂(lie)現象。
近年來,新潟縣燕市(shi)的沖(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)(gong)廠和新鴻縣工(gong)(gong)業技術(shu)(shu)中心共同開發不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱(re)沖(chong)壓(ya)技術(shu)(shu),實現了超深(shen)拉(la)深(shen)加(jia)工(gong)(gong)。熱(re)沖(chong)壓(ya)技術(shu)(shu)就是將凹模(mo)或(huo)者(zhe)凸模(mo)其(qi)中之(zhi)一進(jin)行加(jia)熱(re),這樣不(bu)銹(xiu)鋼(gang)原來的拉(la)深(shen)程度就可以提高(gao)1.5~2.0倍(bei)。熱(re)沖(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)(gong)設(she)備的工(gong)(gong)作原理如圖6-9所示。其(qi)加(jia)工(gong)(gong)特(te)性(xing)如圖6-10所示。
2. 彎曲與連續沖裁(cai)
奧氏(shi)體(ti)系列不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)進行彎(wan)(wan)曲(qu)加(jia)工(gong)(gong)是件簡單(dan)之事,可以(yi)制(zhi)作角(jiao)鋼(gang)、槽鋼(gang)等(deng)型(xing)材使(shi)用(yong)。鐵素體(ti)系列,馬(ma)氏(shi)體(ti)系列不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)作為(wei)(wei)(wei)型(xing)材加(jia)工(gong)(gong),一(yi)(yi)(yi)(yi)般情況下沒有問(wen)題(ti),但當彎(wan)(wan)曲(qu)半(ban)徑R小的(de)(de)時(shi)候,在(zai)折彎(wan)(wan)處(chu)有時(shi)會發生斷(duan)裂。在(zai)JIS標準中(zhong),對鐵素體(ti)、馬(ma)氏(shi)體(ti)系列的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)彎(wan)(wan)曲(qu)試驗標準規定,彎(wan)(wan)曲(qu)半(ban)徑R為(wei)(wei)(wei)1.0t(t為(wei)(wei)(wei)板材厚度)不(bu)(bu)(bu)應發生彎(wan)(wan)曲(qu)斷(duan)裂。還有,必須注意不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)彎(wan)(wan)曲(qu)加(jia)工(gong)(gong)回彈量大的(de)(de)特點。落(luo)料(liao)(liao)(liao)(俗稱下料(liao)(liao)(liao))或稱為(wei)(wei)(wei)沖裁加(jia)工(gong)(gong),大多數是采用(yong)沖床連續加(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)方(fang)式,有時(shi)在(zai)沖切斷(duan)面(mian)(mian)上,發生塌邊(bian)現象(xiang)(即(ji)沖切面(mian)(mian)與(yu)基準平面(mian)(mian)不(bu)(bu)(bu)垂(chui)直)。精(jing)(jing)(jing)密落(luo)料(liao)(liao)(liao)是從變壓器等(deng)使(shi)用(yong)疊層的(de)(de)電(dian)磁鋼(gang)板的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)技術(shu)開展起來(lai)的(de)(de)技術(shu),對粒子加(jia)速器的(de)(de)套環(collar)或電(dian)子零部(bu)件中(zhong)的(de)(de)引線(xian)框(kuang)(lead frame)等(deng)等(deng),從較厚的(de)(de)板材到超薄材,精(jing)(jing)(jing)密落(luo)料(liao)(liao)(liao)得(de)到廣(guang)泛(fan)應用(yong)。沖壓加(jia)工(gong)(gong)機械亦可以(yi)進行精(jing)(jing)(jing)密沖壓(落(luo)料(liao)(liao)(liao))加(jia)工(gong)(gong),但由于(yu)沖壓塌邊(bian)的(de)(de)問(wen)題(ti),一(yi)(yi)(yi)(yi)般不(bu)(bu)(bu)能作為(wei)(wei)(wei)成(cheng)品(pin)直接(jie)使(shi)用(yong)。在(zai)精(jing)(jing)(jing)密沖壓中(zhong),為(wei)(wei)(wei)控制(zhi)塌邊(bian),就需加(jia)一(yi)(yi)(yi)(yi)道機械控制(zhi)的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)措施,這(zhe)需要按產品(pin)用(yong)途(tu)以(yi)及成(cheng)本兩方(fang)面(mian)(mian)來(lai)權衡。在(zai)加(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)競爭上,還有一(yi)(yi)(yi)(yi)種“蝕(shi)刻(ke)”方(fang)法(fa),在(zai)電(dian)子產品(pin)的(de)(de)接(jie)線(xian)框(kuang)等(deng)超薄產品(pin)中(zhong),在(zai)加(jia)工(gong)(gong)廠家的(de)(de)技術(shu)競爭中(zhong),兩者幾(ji)乎(hu)各占一(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)。
3. 加工(gong)油、表面保護薄(bo)膜和其他潤(run)滑
a. 表面保(bao)護薄膜(mo)-為了保(bao)持不銹鋼的(de)(de)匠(jiang)藝(yi)性、防止產生瑕疵以(yi)及作(zuo)為潤滑而敷于(yu)材料表面的(de)(de)聚(ju)氯乙烯或聚(ju)乙烯等薄膜(mo)。
b. 揮(hui)(hui)發(fa)(fa)性(xing)加(jia)工(gong)油--加(jia)工(gong)時有潤(run)滑效果而后又能揮(hui)(hui)發(fa)(fa)掉的加(jia)工(gong)油。使用完全揮(hui)(hui)發(fa)(fa)型的,可以省掉清洗工(gong)序。
c. 潤滑不(bu)銹鋼(gang)板-具有(you)透明石(shi)蠟涂裝的(de)不(bu)銹鋼(gang),它(ta)比加工油或表面(mian)保(bao)護膜(mo)有(you)更好的(de)加工性。
在(zai)(zai)沖(chong)床(chuang)上進行(xing)不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)彎曲、沖(chong)裁(cai)(落料)等加(jia)(jia)(jia)工時,可使(shi)(shi)(shi)用(yong)加(jia)(jia)(jia)工油(you)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)或(huo)直接使(shi)(shi)(shi)用(yong)潤(run)滑鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)。在(zai)(zai)表(biao)(biao)6-1中,對(dui)加(jia)(jia)(jia)工油(you)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)和(he)潤(run)滑鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)進行(xing)比較。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)是(shi)(shi)不銹(xiu)鋼(gang)保(bao)(bao)(bao)持匠(jiang)藝性(xing)的一項重要措施。所(suo)用(yong)樹脂為聚氯乙烯系(xi)列或(huo)聚乙烯系(xi)列。材(cai)(cai)料運轉(zhuan)自始至終都是(shi)(shi)用(yong)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)對(dui)材(cai)(cai)料表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)施行(xing)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)。使(shi)(shi)(shi)用(yong)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo),最(zui)容易發生(sheng)(sheng)的問題(ti)就是(shi)(shi)殘(can)留糊狀(zhuang)物,貼(tie)附(fu)后(hou)長期保(bao)(bao)(bao)存在(zai)(zai)倉(cang)庫內的或(huo)者是(shi)(shi)不具備(bei)耐候性(xing)能的薄(bo)膜(mo)放置在(zai)(zai)室(shi)外的,則容易發生(sheng)(sheng)損壞。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)要根據用(yong)途和(he)加(jia)(jia)(jia)工方法選定。主要廠家生(sheng)(sheng)產的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)性(xing)能及其有關事項如表(biao)(biao)6-2所(suo)示(shi)。不使(shi)(shi)(shi)用(yong)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)薄(bo)膜(mo)時,一般情況下要使(shi)(shi)(shi)用(yong)加(jia)(jia)(jia)工油(you)。當(dang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)加(jia)(jia)(jia)工油(you)加(jia)(jia)(jia)工后(hou),需進行(xing)洗凈。洗凈的方法有多種,最(zui)近在(zai)(zai)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)地(di)球環境問題(ti)當(dang)中,規定了(le)保(bao)(bao)(bao)護(hu)(hu)環境條例,對(dui)于破壞臭氧層(ceng)的清洗劑做(zuo)出了(le)限制。
因此,當使用(yong)(yong)加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)時,要考慮到(dao)洗(xi)凈和存(cun)放問題。在加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)選(xuan)定(ding)方(fang)面,從前認為(wei)由于不(bu)(bu)銹鋼硬度比普通鋼要高,加(jia)(jia)(jia)工不(bu)(bu)銹鋼比普通鋼困難(nan),所(suo)以(yi)要選(xuan)用(yong)(yong)有(you)黏(nian)性的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)。具有(you)黏(nian)性的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)往(wang)往(wang)是黏(nian)糊(hu)糊(hu)的(de)(de),在加(jia)(jia)(jia)工過程(cheng)中(zhong)不(bu)(bu)但變黑而且難(nan)以(yi)清洗(xi)。另外,其(qi)中(zhong)多數情況下加(jia)(jia)(jia)入氯系(xi)列添加(jia)(jia)(jia)劑。因此,更有(you)必要進行充分地清洗(xi)。近年來(lai),開發了許多水溶性加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you),在深(shen)拉深(shen)等(deng)加(jia)(jia)(jia)工中(zhong),其(qi)潤滑性堪比原用(yong)(yong)油(you)(you)(you)(you)性的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)。水溶性加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)比較(jiao)容易清洗(xi),應(ying)用(yong)(yong)效果很好。作為(wei)新(xin)技術,雖然加(jia)(jia)(jia)工條(tiao)件受到(dao)某種程(cheng)度的(de)(de)限(xian)制(zhi),免清洗(xi)的(de)(de)揮發型(xing)加(jia)(jia)(jia)工油(you)(you)(you)(you)仍得到(dao)推廣。
在揮發性加(jia)(jia)工(gong)(gong)油(you)中(zhong)(zhong),有完全(quan)揮發型(xing)(xing)和(he)(he)部分殘(can)留型(xing)(xing)等(deng)產品(pin)。需根(gen)據加(jia)(jia)工(gong)(gong)條件選(xuan)擇,使用(yong)完全(quan)揮發型(xing)(xing)的可(ke)以省(sheng)掉加(jia)(jia)工(gong)(gong)后的清洗(xi)。在家電生產廠中(zhong)(zhong),沖(chong)制全(quan)自動洗(xi)衣機不銹鋼洗(xi)衣桶時就(jiu)是采用(yong)完全(quan)揮發型(xing)(xing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)油(you)。在其他領域(yu)中(zhong)(zhong),完全(quan)揮發型(xing)(xing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)油(you)已實(shi)際運用(yong)到沖(chong)孔、內緣翻邊、壓制筋板(ban)、彎曲和(he)(he)卷邊等(deng)沖(chong)壓工(gong)(gong)藝中(zhong)(zhong)。
由(you)(you)于使用揮(hui)發性(xing)加工油(you)(you)可(ke)以省掉清洗工序,在流水加工作(zuo)業線上(shang)使用,可(ke)以降低成本(ben)。主(zhu)要生(sheng)產廠家的(de)揮(hui)發性(xing)加工油(you)(you)產品如表6-3所(suo)示(shi)。如將揮(hui)發性(xing)加工油(you)(you)的(de)涂敷方(fang)式(shi)和加工條件進行改進時(shi),即可(ke)以完(wan)全省掉清洗工作(zuo)。但是,揮(hui)發性(xing)加工油(you)(you)涂敷方(fang)式(shi)、加工條件及(ji)加工夾具的(de)質量管理不善(shan)時(shi),由(you)(you)于加工夾具的(de)磨損等可(ke)能(neng)產生(sheng)對不銹(xiu)鋼的(de)鐵粉銹(xiu)蝕事故。關于鐵粉銹(xiu)蝕檢查(cha)方(fang)法,可(ke)參照本(ben)書后部章節(jie)中的(de)“使用時(shi)注(zhu)意重占日惠(hui)執處理”由(you)(you)的(de)說明(ming)。
先前(qian)在(zai)沖壓加工過程(cheng)中使用(yong)加工油。為了洗(xi)(xi)凈(jing)這些(xie)加工油而使用(yong)了破壞臭氧層的(de)(de)三氯(lv)乙(yi)烷,三氯(lv)乙(yi)烯等(deng)。后來,洗(xi)(xi)凈(jing)方法改為堿(jian)性洗(xi)(xi)凈(jing)方法。在(zai)1995年,考慮到保(bao)護地球環境問題,開(kai)發了潤滑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)。在(zai)汽車、電機、燃氣器(qi)具領(ling)域中,積極推廣了省掉清洗(xi)(xi)工序的(de)(de)潤滑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)。特別是在(zai)汽車領(ling)域中的(de)(de)排氣分支(zhi)管的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)化過程(cheng)中,實踐(jian)證明(ming),加工這種形狀復雜(za)的(de)(de)工件,認(ren)為潤滑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)比(bi)以(yi)前(qian)使用(yong)潤滑油的(de)(de)加工性更優(you)越。所(suo)以(yi),潤滑不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)需要量(liang)大幅(fu)度增(zeng)加。
潤滑不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)板,根據用途亦有不(bu)(bu)涂薄膜(mo)的(de)。非脫膜(mo)型和脫膜(mo)型兩(liang)類(lei)已經(jing)產品化了。潤滑不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)板種類(lei)和特(te)性如(ru)表6-4所示。在建(jian)筑材料(liao)領域中,使用潤滑不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)板做屋頂時,非脫膜(mo)型和脫膜(mo)型一樣,其薄膜(mo)經(jing)過1~2年的(de)紫(zi)外線(xian)照射(she)就消失了。作(zuo)為工程實例(li),用于(yu)西武百貨(huo)大樓和福岡機場候機大廳。實踐證明,潤滑不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)板的(de)加(jia)工性比加(jia)工油還要優越,見表6-5。
不銹(xiu)(xiu)鋼板生產(chan)廠(chang)家的潤(run)滑(hua)不銹(xiu)(xiu)鋼板產(chan)品(pin),在透明涂裝(zhuang)不銹(xiu)(xiu)鋼項目中(zhong)有介(jie)紹。