影響不銹鋼成型性的主要因素包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率以及加工硬化,除此之外,不銹鋼的化學(xué)成分也是影響其成型的重要因素之一。
1. 加工硬化
不銹鋼的加工硬化率(系數(shù))是影響成型性能的另一重要因素。如果某種鋼具有高的加工硬化率,則它就需要較大的成型力,這將不可避免地造成工具和沖模的較大、較快的磨損。
如加工硬化系數(shù)降低,則會(huì)使均勻應(yīng)變、變形力及最大負(fù)荷下的應(yīng)力都隨之而降低,這些因素的互相影響,又會(huì)最終導(dǎo)致成型性能的下降。最佳成型性能是低的加工硬化率和所能得到的最長(zhǎng)模具使用壽命相互矛盾因素的統(tǒng)一,但在同一種鋼上,這兩者是不可兼顧的。
2. 彈性(回彈)
沖壓成型時(shí)的第二個(gè)重要因素是彈性效應(yīng),即某種金屬在成型后的彈性回復(fù)。人們希望彈性效應(yīng)最小為好。當(dāng)某種金屬在塑性區(qū)變形時(shí),如成型應(yīng)力消除后,會(huì)出現(xiàn)一條平行于拉伸曲線的彈性部分的直線,這就是彈性回復(fù)線。降低屈服應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致彈性后效值下降,而增加加工硬化系數(shù)則會(huì)使彈性后效值提高。
回彈可以通過(guò)減小彎曲半徑或者少量的過(guò)彎曲來(lái)控制。
3. 彎曲半徑
對(duì)于任何金屬,成型而沒(méi)有開(kāi)裂的最小的半徑稱為最小彎曲半徑。最小彎曲半徑可以按照鋼板或鋼帶厚度的增加按比例增加。對(duì)于大多數(shù)軟金屬或者塑性鋼來(lái)說(shuō),如退火后的不銹鋼,零半徑彎曲(對(duì)折)成型是可能的。當(dāng)接觸處180°彎曲,沿著兩張鋼板的邊部成型一個(gè)聯(lián)合結(jié)合部。所用的彎曲工具邊緣必須是圓滑而不是尖銳的,否則在成型時(shí)會(huì)割傷鋼板。
通常,對(duì)于退火材料,彎曲半徑(R)等于材料厚度(δ)時(shí),能滿足大部分工程需要。冷加工材料,需要較大的彎曲半徑,如1/4H材料的彎曲半徑R=(1~1.5)δ,3/4H材料彎曲半徑R=(3~6)δ。彎曲半徑的選擇必須考慮鋼種的等級(jí),如雙相不銹鋼就需要較大的半徑。
4. 冷成型性的改善
提高不銹鋼成型性能的最佳辦法是降低屈服應(yīng)力。利用提高最大均勻應(yīng)變的方法將會(huì)改善成型性能。此外,彈性效應(yīng)的附加影響將會(huì)被削弱而工具壽命不受影響。同時(shí),加工硬化率(系數(shù))的增加也可改善成型性能,但卻會(huì)帶來(lái)加劇彈性效應(yīng)和縮短工具使用壽命的不利影響。
拉伸性能變化對(duì)不銹鋼成型性能的影響是確定無(wú)疑的。為了應(yīng)用這一常識(shí),我們必須找出改變和控制拉伸性能的方法。然后,對(duì)這些性能指標(biāo)加以修正,則可使一些特殊零件具有最佳的成型性能和加工性能。化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝的微小變化,均可在很大程度上改變不銹鋼的力學(xué)性能。
如果其他性能保持不變,要想降低屈服應(yīng)力則應(yīng)提高最大均勻應(yīng)變,這樣也就降低了成型性因數(shù)(改善了成型性能)。
改變化學(xué)成分可以改變屈服應(yīng)力。但是,為降低屈服應(yīng)力而改變某一鋼種中某一化學(xué)成分,這將超出該鋼種所規(guī)定的化學(xué)成分范圍。但是,改變?cè)谀骋讳摲N所規(guī)定的成分,而又不使其他性能有明顯變化,這正是我們所希望的。
常用不銹鋼對(duì)各種成型方式的適應(yīng)性,見(jiàn)表4-2。