JFE443CT不鏽鋼管件成形技術

JFE443CT不鏽鋼管件成形技術

來源:本站原創 發布日期:2016年03月31日 

       SUS430(16%Cr)為代表的鐵素體係鏽鋼與SUS304(18%Cr-8%Ni)為代表的奧氏體係不鏽鋼彎頭管件相比,雖然價格便宜,但耐蝕性差,且加工性也低。然而最近,如JFE443CT(21%Cr-0.4%Cu-0.3%Ti)這樣耐蝕性與SUS304相當的鐵素體係鋼正在不少應用領域持續普及,特別是在鎳價格高漲的情況下,其降低成本的作用是顯著的。但是,若將原來使用奧氏體材料加工的部件,仍以原來的工具和工藝改用JFE443CT這樣的鐵素體材料進行加工,有時是困難的。這是由於兩者本質的結晶結構不同造成加工特性的較大差異,特別是延性的不同。雖然JFE443CT較SUS430有所改善,但仍與SUS304明顯不同。然而,沒有必要因加工方麵的問題而放棄鐵素體係材料的低成本特性。隻要深入研究材料基本加工特性,選擇合適的加工方法,分情況設計部件,即可對JFE443CT等鐵素體係材料進行複雜的成形加工。
        2 材料的力學性能
        SUS304因產生了加工感應相變而顯示了較高的加工硬化特性,故拉伸強度較高,延伸率高達50%以上,顯示了極高的特性。而由鐵素體組成的JFE443CT與其它SUS430等鐵素體係不鏽鋼彎頭管件一樣,加工硬化小,拉伸強度低,延伸率30%左右。
關於表示材料各向異性的蘭克福特值—即板狀拉力試樣的寬厚變形比,若觀察三個方向的平均r值,則SUS304的r=1.0而JFE443CT的r=1.3,表明後者比前者具有更優良的深衝特性。
   JFE443CT的加工性小結。根據前述的兩鋼種加工特性優劣的比較,現歸納JFE443CT應注意的加工性如下:
   1.深衝特性優良而凸肚特性差;b.加工硬化(量)小;c.應變容易局部集中;d.在彎曲等變形中表麵易產生折皺(白化);e.剪切、衝裁加工時毛邊高;f.擴孔(衝孔)特性極為優良;g.在大R轉角彎曲中彈回大,而在小R轉角彎曲中的彈回小;h.即使進行大應變加工也不產生自裂。
    2. 結語
  作為通用不鏽鋼SUS304的替代鋼種,降低了成本的JFE443CT顯然有較強的競爭力。然而,因其是鐵素體係鋼種,故成形性與奧氏體不鏽鋼有較大差異。經過一係列試驗研究,查明了開發鋼的優缺點,特別是在加工性和加工技術方麵與奧氏體鋼的差別,從而指出了開發鋼的最佳加工工藝。 采用該技術已促進了JFE443CT的擴大應用,並不斷取代SUS304。
        深衝、凸肚特性。進行極限深衝比(LDR)試驗的結果表明,JFE443CT具有比SUS304更高的加工極限。這是由於前者的加工硬化程度小,r值高,凸緣的深衝抗力相對於縱壁強度而言較小的緣故。
利用杯突試驗進行的球底凸肚試驗結果表明,在這樣單純的凸肚加工中,加工性的優劣基本上由材料的延性值高低來決定。由於JFE443CT的延伸率僅約為SUS304的1/2。故前者的凸肚加工性要差些。
兩種鋼的圓錐模杯突試驗結果可知,二者的深衝和凸肚的複合成形性基本上是同等的。 
        粘合彎曲特性。將兩種鋼的1.5mm厚度的2B級板材進行180°粘合彎曲試驗後,對彎曲部斷麵的觀察結果表明,JFE443CT和SUS304均可同樣彎曲180°而沒有問題。但在嚴格的彎曲場合,JFE443CT材有時會在外表麵產生微小的皺折而使表麵粗糙(白化), 甚至發生內表麵折進去的現象。這是因為其晶粒直徑比SUS304的要大,易在自由表麵產生不均勻皺折,且因加工硬化小而應變易於集中之故。但因開發鋼的加工硬化小,故其密合度一般是優良的。
        剪切、衝裁特性。對SUS304和JFE443CT進行衝裁試驗後的斷麵和外觀的觀察結果表明,較之SUS304,JFE443CT的剪切斷麵比率大, 斷裂麵比率小,這是由前述的二者的加工硬化特性有明顯差異造成的。通過衝裁試驗查明毛邊高度與衝裁間隙之間的關係:衝裁SUS304時,在間隙為10%附近有毛邊高度成為零的條件;而在衝裁JFE443CT時的毛邊高度整體較高,為消除毛邊須將衝裁間隙降至最低限度。這也是由兩種鋼的加工硬化特性的差異引起的;特別是由於在局部延伸率方麵,SUS304的小而JFE4443CT的大,從而造成了二者斷裂分離行為的不同。
        擴孔特性。
        通過采用.10mm凸模衝孔求出擴孔率(λ值)的試驗,查明了凸模與凹模間隙與λ值之間的關係而得知:SUS304的λ值約等於50%左右,而JFE443CT的λ值約200%,即後者的擴孔性要優良的多。這是由於前者因加工感應相變而使加工後的組織軟硬二層化,由於不均勻而使剪切斷麵不對稱,對裂紋敏感,從而惡化了擴孔性。另外,JFE443CT比同為單相鐵素體組織的SUS430擴孔性優良的原因,是更高的純淨化而提高了鋼材的局部延性之故。 
         彈回特性。從將鋼材進行90°模型彎曲並脫模後的彈回量觀察結果可知,由於彎曲部曲率半徑(R)的不同,彈回量呈現相反地情況:R=100的大曲率轉角時,JFE443CT的彈回量較之SUS304的大;而當R=4或10的小曲率轉角時,則是後者的彈回量大些。
        彈回量與加工終了時的材料強度和楊氏彈性模量之比成正比例。轉角曲率半徑大則應變量小,而應變量小的區域正是JFE443CT的高屈服應力範圍,故其彈回量就增大了。另一方麵,在轉角曲率小時,SUS304的屈服應力變高了,故其彈回量也增大了。
        多級成形特性。從將兩鋼種的2B材以8道工序圓筒深衝進行深衝比達5.6的高應變加工結果可知:兩種鋼材都可進行最終階段加工,但SUS304材上加工數小時後發生了自生裂紋,這是奧氏體係材料特有的現象;而鐵素體係的JFE443CT上卻無此問題。另外,影響這種加工的主要因素有在大應變區域的延性(或加工硬化性)和二次加工脆性。雖然在這些方麵,SUS304並不差,但在多極成形加工時,為了避免自生裂紋,還是選擇高純淨化的鐵素體係材料更為有利。

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