動力旋壓成型一般用于大變形和一些人工無法完成的成型加工。當采用動力旋壓成型方法,對300和400系列不銹鋼工件進行成型加工是非常容易實現的。如對加工硬化較低的12Cr19Ni9(302)和10Cr18Ni12(305)鋼成型加工,其效果會更好。10Cr17(430)鋼采用動力旋壓成型時,其變形量可以比人工旋壓時更大一些。


  旋壓成型可以在冷態下進行,也可以在熱態下進行。實際上動力旋壓成型時,由于急劇變形本身就會產生很高的熱量,這就使得旋壓過程由開始的冷加工逐漸變為溫加工。


  溫度高于788℃的熱旋壓成型,一般用于加工厚度為4.763~12.7mm的工件。在熱旋壓過程中必須對溫度精確加工控制,因此用這種方法旋壓加工厚度小于6.35mm的工件是比較困難的。對比較厚的不銹鋼工件而言,則采用熱旋壓加工將和低碳鋼一樣容易成型。奧氏體不銹鋼采用動力旋壓成型的主要問題是工件邊部容易產生裂紋。為了防止裂紋產生,常常將坯料邊緣部研磨的平滑一些,并留有較大的切邊余量,這些對防止裂紋產生是十分有利的。如果產生邊部裂紋,一定要將其切除。另外,使工件保持較窄凸緣的方法也可防止裂紋和扭曲的產生。


  如果旋壓工件冷卻后的尺寸不符合要求(由于彈性后效和熱膨脹引起),而此時的工件溫度仍在149℃以上時,可將其退火再進一步旋壓加工至要求的尺寸。


  動力旋壓成型時,工件將會產生較大的減薄現象,如圖4-22所示的某深旋壓成型容器,其橫斷面就是如此。在一次旋壓加工成型工序中,該容器的厚度即由1.905mm減薄至0.660mm.坯料在普通的沖壓機上沖壓成直徑152.4mm、深76.2mm的半成品杯,容器的頂部要比側壁厚一些。雖然邊緣的增厚現象發生在沖壓成型過程中,但是旋壓成型時由于該區域基本上未發生變形,所以比旋壓處仍然較厚。


圖 22.jpg


 動力旋壓成型工件的表面是比較粗糙的,因此需要對工件進行大量的精整加工使其表面光滑發亮。旋壓成型工件表面粗糙的原因是由于壓輥接觸金屬轉動時會在工件表面上留下螺旋形槽痕。除此缺點以外,動力旋壓成型則是不銹鋼工件成型的一種最佳方法。


1. 潤滑


 旋壓成型使用潤滑劑的目的是為了盡可能減少黏結和工具滯動,同時也為旋壓加工過程提供冷卻條件。對于人工旋壓成型形式,附著性強的潤滑劑最理想。對于動力旋壓成型,由于速度快,加工量大,冷卻作用就顯得更為重要。通常應避免使用含硫或氯的潤滑劑,因為該潤滑劑不易清洗,而且對加熱后的不銹鋼表面還會產生不利影響。旋壓用潤滑劑,參見表4-6。


表 6.jpg


2. 應用實例


 對于較深的工件來說,采用動力旋壓成型方法是比較合適的。下面兩例即可說明這一點。


  ①. 圖4-23是用動力旋壓成型方法生產缽的示意圖


圖 23.jpg


  該坯料面積為5564.5m㎡,厚度為0.889mm,坯料是從具有2B表面光潔度的10Cr17(430)型不銹鋼卷板上剪切下來的。旋壓加工一個缽需經四道工序,其中包括兩道預沖壓工序、切邊和壓印標記工序。


 由于缽邊部和旋壓模之間有20°的夾角,因此用平板坯料進行旋壓時可以一次成型。然而如夾角為15°或更小時,則必須經過兩次旋壓才能旋壓成型為成品。


 過去曾用深沖方法生產缽,而現在大多用旋壓成型方法生產。這是因為這種工件的年需求量太低,如果采用深沖成型,則沖切模和沖壓工具的成本較高。


 所用的工具是由工具鋼制作的。坯料在旋壓成型前,必須對表面進行處理。


 a. 成型工序:a.從寬為219.08mm的鋼卷上,按長度為219.08mm的定尺長度下料;


 b. 用一臺60t沖壓機將219.08mm 見方的坯料落料成圓形毛坯,并預沖壓成型;


C. 在一臺自動機床上進行動力旋壓成型;


d. 在另一個缽進行自動旋壓時,對已旋壓完畢的缽進行切邊和壓印。


②. 雞尾酒攪拌杯的旋壓成型。


雞尾酒攪拌杯過去曾用五次深沖和一次整形方法來生產,現在改用一次沖壓和整形預成型后再采用旋壓成型的方法,這樣可降低加工成本。


旋壓成型的杯除其強度較高外(因旋壓中的劇烈冷加工的作用),成型工序還減少了中間退火工序。


當這種杯子用12Cr18Ni9(302不銹鋼)沖壓而成時,表面具有2B光潔度。


 沖壓和旋壓這兩種成型方法所用鋼卷原料的厚度和寬度是不同的。沖壓杯所用的原料厚度為0.635mm,寬度為255.59mm,坯料直徑為 252.41mm.旋壓杯所用的原料厚度為1.575mm,寬度為160.34mm,坯料直徑為153.99mm.所以僅就原料來說,旋壓成型所用原料明顯要比沖壓成型少得多。


 旋壓杯制造之所以必須采用預沖壓成型工序,這是因為該杯壁與軸線幾乎是平行的。如果杯壁傾斜角較大(大于15°)時,則可用旋壓成型方法,由平板坯料一次成型為成品。


表 8.jpg


表4-8給出了一些鋼種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要小8%,工件各部位的拉伸量并不需要完全一致,它是根據成型程度的不同而變化的。