在人工旋壓成型過程中,產(chǎn)生的減薄量與成型變形量有關(guān)。人工旋壓件的斷面減薄至如圖4-20所示的那種程度時,工件常會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。其原因是由于加工量過大,而且中心區(qū)的加工硬化程度超過材料的承受能力,因而導(dǎo)致工件開裂。如果在旋壓成型之前,工件在沖壓機上沖壓成類似半球形杯體再旋壓出變化劇烈的喇叭形寬邊(見圖4-20),旋壓會容易一些。
下面介紹10Cr18Ni12(305)型不銹鋼的旋壓成型。
材質(zhì)為10Cr18Ni12(305)型不銹鋼的錐形體的4次人工旋壓成型,如圖4-20所示。直徑為366.6mm的錐形體是經(jīng)一道預(yù)沖壓成型和4道人工旋壓成型而完成的。該工件所使用的坯料厚度為0.940mm、直徑為406.4mm的10Cr18Ni12(305)型不銹鋼,這種不銹鋼坯料可具有2D(薄板)表面或1號(帶鋼)表面光潔度。該工件也可用其他型號的奧氏體不銹鋼來生產(chǎn),但是其每道工序的變形量隨著加工硬化程度的提高而降低。
如圖4-20所示,旋壓成型所用的型芯是用木材或鋼做成的,旋壓成型輥則是用淬火鋼材制成的。在第一次旋壓成型時,壓力作用在整個坯料上。在其他三次加工中,壞料邊緣不進(jìn)行旋壓,這就會引起毛坯邊部增厚至1.778mm,同時希望所得到的工件外形錐形體中部的減薄量最大,可使壁厚尺寸達(dá)到0.686mm(變形率為28%).與此同時,工件表面積將比原來增加40%.由于工件減薄和面積增加,這些急劇的變化會給加工變形帶來極大影響,因此工件在加工過程中,必須進(jìn)行兩次退火加工工序。
操作程序如下:
①. 首先在坯料(尺寸為:厚度0.94mm;直徑408.4mm)中心部位,開一個直徑為6.35mm的中心孔,并預(yù)沖壓成型;
②. 采用人工的方法,通過成型輥對旋轉(zhuǎn)的芯棒施加壓力,使坯料凹深達(dá)到76.2mm,旋壓加工速度為300r/min;
③. 用第二個層狀硬木型芯將坯料凹深處旋壓至127mm,邊部深度在50.8mm以內(nèi);
④. 在1038℃的氫氣氛中進(jìn)行中間退火,然后空冷,用鋼型芯將坯料凹深旋壓至177.8mm邊部,深度在25.4mm以內(nèi);
⑤. 在與工序③相同的條件下退火,用鋼型芯將坯料凹深旋壓至203.2mm,并最后加工成型;
⑥. 在車床上對工件的頂部和底部進(jìn)行加工,使喇叭口的高度達(dá)到196.86mm;
⑦. 成品,上口直徑101.6mm,下口直徑 366.60mm,高196.85mm.
由于400系列不銹鋼的延伸性能較差,所以不適宜用人工旋壓的方法成型,特別是當(dāng)變形劇烈時更是如此。另外還要注意,對成型模具施加過大壓力,會引起加工表面的磨損,從而導(dǎo)致工件過早地減薄和開裂。
由于工具對金屬的作用,急劇旋壓成型件的表面往往比較粗糙。這樣,用400系列不銹鋼旋壓加工成型后的工件,拋光和高精度研磨的成本就顯得非常高。因此,在研磨和拋光之前,須對凹凸不平的工件先進(jìn)行粗磨,使其表面變得平滑一些。
表4-7給出了人工旋壓時拉伸的近似極限。該表適用于厚度為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,它是根據(jù)成型變形量的不同而有變化的。
所有300系列的不銹鋼均可采用旋壓成型方法,但是加工硬化較低的 12Cr18Ni9(302)、06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12(305)型鋼在中間退火前的旋壓加工量比其他不銹鋼大。退火后的工件必須經(jīng)酸洗清除氧化鐵皮,以恢復(fù)其光潔的表面。1號(帶鋼)或2D(薄拉)表面光潔度最適于大變形旋壓工藝,因為此時金屬處于最軟和無應(yīng)力狀態(tài),其加工量可達(dá)到最大程度。
人工旋壓成型時,一般采用較低的加工速度,圖4-21顯示出加工速度和厚度之間的關(guān)系。因此,在成型工具的作用下,將會引起成型金屬的表面嚴(yán)重磨損,同時也會產(chǎn)生較大加工硬化。
雖然0.127mm的薄料到6.35mm的厚料都可以采用人工旋壓方法成型,但是一般情況下,人工旋壓成型時不銹鋼原料的厚度在0.305~3.175mm之間。此時角部倒圓至少應(yīng)為被加工金屬厚度的5倍。由于彈性回彈和熱脹冷縮的影響,芯模尺寸和要求的形狀尺寸必須預(yù)留一定的加工余量。