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不锈钢冷弯成型技术技术简析

  

      金属加工的方法总的来说可以分为冷加工和热加工两种方式。顾名思义,热加工就是将金属型材加热后进行加工,比如热轧。相对的,冷加工方法主要是在室温下对金属进行加工的方法,例如传统上的车铣刨磨。冷弯加工技术也属于冷加工技术。作为一种加工技术已经存在很久,但是基本上还属于一种经验学科。


        绝大多数冷加工成型技术通用于所有金属,但不锈钢的冷加工成型方法却不同于一般金属,主要区别一是不锈钢具有更高的强度和冷作硬化特性,二是因为冷加工成型后的不锈钢工件在兼具功能性的同时还具有装饰性,因此保护其表面不受损伤和保持其不锈性至关重要。因此,应该选用合适的工艺来进行不锈钢冷加工成型生产。


一、不锈钢常用的冷加工成型种类

        在不锈钢产品加工成型过程中,主要运用冷轧技术和热轧技术两种方式。即使是冷加工成型,也有许多不同的方法实现。以下将会简单的介绍一些不锈钢在生产过程中常用的冷加工成型的方法种类。

(1)冷弯成型

        传统上来说,冷弯广泛用于不锈钢薄板和带钢制作部件。冲床基本上是开式单动、机械或液压传动的,有一个狭长的工作台。该机仅能生产直线部件,但是熟练的工具设计人员也可用该机生产形状复杂的部件。冷弯冲床所生产的部件长度取决于不锈钢原来的类型和厚度以及机器的功率和所能安装工具的尺寸。有些大型冲床如长11米、标准的900吨冷弯冲床,可以生产长度为9m,厚度为8.0mm的奥氏体不锈钢冷弯件。为了尽量降低不锈钢的擦伤,冷弯冲床的工具通常用铬含量为12%的热作模具钢制造,而且还可使用塑料膜来作为进一步的保护措施。

        利用冷弯冲床的通用模具生产小批量的通用部件是相当经济的,但如果使用专用模具来生产特殊形状要求的部件,就需要大的批量来降低模具加工费用,以满足其经济性。随着技术的发展,现在越来越多的企业开始利用冷弯成型技术来制造大批量的部件。

(2)辊轧成型

        辊轧成型方法是使用一组连续机架把不锈钢轧成复杂形状的产品,适用于板材和异型线材的生产。轧辊的顺序是按照让产品渐次形变的原则进行设计的,轧机采用自动化控制,每个机架的辊型可渐进连续轧压,直到获得所需的产品形状。如果部件的形状复杂,多可用三十六个机架,但形状简单的部件,三、四个机架就可以了。轧辊常采用冷作模具钢制作,硬度一般在HRC62以上,同时为了保证轧压后工件表面的光洁度,对轧辊表面的光洁度要求也很高。

        采用辊轧成型技术生产大批量的长型件是经济的。对于常规的板材轧机来说,可以加工的带钢宽度范围是2.5 mm~1500mm,厚度是0.25 mm~3.5mm;对于常规的线材轧机来说,可以加工的线材宽度范围是1 mm~30mm,厚度是0.5 mm~10mm。采用辊轧成型方法所加工部件形状多样,可以从简单的平面到复杂的、闭合的断面。

        一般来说,由于刀具、模具加工和设备成本高,对于不锈钢板材月产量在30000米以上时采用辊轧成型工艺才经济,对于不锈钢线材月产量则要达到1000T以上。无论是板材还是线材的辊轧生产,都须保证原材料的表面光洁,并定期检查模具表面,以防表面污染和擦伤,而且设备还需要具有承受不锈钢冷作硬化和较高的回弹余量的能力。

(3)冲压成型

        该技术采用冲床和模具来生产所需的产品形状,国内的不锈钢冲压成型生产常见于不锈钢厨具生产企业,不锈钢锅、盆需要深冲压成型,厨具的手柄也需要冲压折弯、拍扁。冲床可以是机械传动的,也可以是液压传动的,但是深冲时好还是用液压传动的,因为在冲程全长上液压冲床都能提供满载压力。

        绝大多数传统技术可用于不锈钢的冲压成型,但因为冲压不锈钢所需要的力量要比冲压低碳钢所需的力量大60%以上,所以冲床的机架应能承受如此大的冲击力量。而且,解决划伤问题也很关键,特别是冲压不锈钢时的高摩擦力和高温所造成工件表面的划伤。常用的肥皂液或乳化液效果不好,应使用专用的冲压润滑油或含有特高压添加剂的润滑油,但因为这种特高压添加剂会对不锈钢表面造成腐蚀,所以在冲压成型后应当清除掉工件表面的油迹。

        由于冲压模具加工成本较高,只有在大批量生产时才采用冲压成型的技术。

(4)橡胶衬垫成型

        采用橡胶衬垫成型技术可以大幅度降低模具加工成本,可用来生产小批量的产品。

        该技术采用的成型机构是使用成本不高的材料制成的,例如用硬木或钢筋环氧树脂来作阳模,利用橡胶垫来制作阴模。橡胶可以是实心橡胶块,也可以是层状橡胶块,其深度要比成型机构高出30%左右。在成型机构闭合时,橡胶块将不锈钢坯料挤压成型,当成型机抬起时,橡胶垫复原,橡胶衬垫可以反复使用。

        利用橡胶衬垫成型的工艺特性决定了其无法用来生产复杂形状的产品,而且所生产部件的大深度也受到限制,这种工艺通常用来生产厚度在1.5mm以下的小批量不锈钢部件。

(5)折边成型

        折边机作为简单的弯曲机,既可以是手动的,也可以是机动的。简单的方法是用有弯曲半径的模型把钢板牢固地固定在机床工作台上,伸出的部分材料放在另一个工作台上,该工作台能沿弯曲半径中心旋转。当活动工作台上升时,它把不锈钢弯曲到所需的角度,很明显,当进行弯曲时,不锈钢在工作台上滑动。所以,为防止划伤不锈钢,工作台表面须平滑。在实际加工过程中,通常用塑料膜保护不锈钢表面。

        上梁片通常做成楔形以便形成间隙,这样就可用适当形状的坯料折边成四边形箱或槽。折边机曾经用于生产大尺寸形状简单的不锈钢薄板制品,但是这些产品目前更多是用冷弯冲床生产的。

(6)筒体成型

        通常采用弯板方法来生产各种用途的用薄板制造的筒体或筒体段。

        传统的卷板机有一对可调辊,可根据钢板厚度进行调整,第三个辊,即弯曲辊,控制成型筒体的直径。还有一种这种机器的变型,采用的也是三个辊,辊的配置是宝塔形。底辊为传动辊,顶辊是通过顶辊和工件间所产生的摩擦进行旋转的。底辊直径常为顶辊直径的一半。

        采用上述两种设备所生产的筒体的小直径为顶辊直径加50mm,所生产的筒体大直径取决于来料的尺寸、机器及成型件的刚性,在特殊情况下还需要用外部支架来对筒体进行支撑。

        在现实生活中,每种产品的加工方法不是单一不变的,往往需要多种方法的结合或者说不同的加工方法都可以形成同质量的产品。所以我们一定要正确的理解和认识不锈钢冷加工成型的方法,学会在生活中合理的运用。


二、不锈钢冷加工成型过程中的常见问题及处理措施

        (1)因待加工坯料表面存在脏污、划伤、凹坑、麻点或重皮等缺陷,在冷加工成型过程中,这些缺陷随着坯料的加工变形而被放大,直接导致产品脏污锈蚀、模具划伤、产品局部开裂等现象,大大降低成品率。因此在成型加工前,首先要仔细检查坯料的表面状况,保证其干净清洁、无表面缺陷,再进行加工生产。

        (2)因成型模具、工作平台脏污,其表面所粘附的金属碎屑未能及时清除而导致加工后工件表面脏污、锈蚀及表面出现凹坑、划伤现象。为避免这种现象,要定期修磨加工模具,保证其工作面的光洁,同时还要保持加工设备及加工车间的整洁。

        (3)有些成型工艺使金属间有滑动接触,成型过程中的局部高压会使保护不锈钢的钝化膜破坏,而且有可能发生把无保护层的不锈钢表面冷焊到工具表面的危险。该焊点在下一步滑动中断裂时,已经沾染碎屑的工具、模具表面就会在不锈钢表面上造成严重划伤。这就需要保证成型设备的完好,同时要求操作工人熟练操作工艺,谨慎操作,避免出现滑料现象。

        (4)不锈钢具有较高的强度,其中奥氏体不锈钢还具有明显的冷作硬化特性,如果在冷成型过程中,变形量过大,会导致工件断裂,严重的甚至会损伤模具和机器设备。因此在生产过程中,应该检测工件硬度,并保持合理的变形量,在保证产品质量的情况下满足生产效率的需求。

        (5)不锈钢工件在冷加工成型后,表面钝化膜会受到损伤,同时还会粘附冲压用油、模具及其他金属的碎屑等,很容易造成锈蚀现象。为了使成型后的工件具有良好的不锈性和光洁度,还要对其进行清洗去油污和钝化处理,有条件的还可以使用塑料膜保护工件表面。

        随着国内不锈钢消费数量的不断增长,不锈钢冷加工成型技术的应用也越来越广,我们应该根据不同的产品特性来选用适宜的成型工艺,在保证产品质量的情况下大限度地提高生产效率,降低生产成本,让普通消费者购买到物美价廉的不锈钢制品。

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