这个技术值得深入去研究

“深冲”背后的含义远比字面上包含的更多。不锈钢或诸如哈氏体,钛钢等特材等都非常坚固。在不加热(即“冷”态)的情况下进行深冲是对技术的重大挑战。在Mankenberg经过深冲得到的缸体部件同铸造以及自己车床或铣床加工的部件一起, 组成了阀门复杂的阀体。然后用钨极惰性气体保护焊接(TIG)将所有部件结和起来。

需要液压机进行深冲,大的外力对材料进行冷成型。 Mankenberg目前使用的压力机可施加最大 2,500 kN 的力。或者换句话说:相当于六辆满载的卡车。

主图 - 不锈钢深冲

一块钢板如何最终成为完整阀门的?

合适的的工具是成型的基础,这些工具包括中空模具(用于限定外部轮廓)和冲压模具(用于描绘内部轮廓)。两个模具之间的空间内形成冲压完成的缸体。这样圆形金属板通过三维塑性过程变成了罐形空心体,仅在底部区域发生轻微变形。由于材料不能凭空消失,金属板在压边圈和拉深环之间被压缩,并在拉深环和冲头之间再次拉伸。因此,底部通常具有金属板的原始壁厚,而靠近底板的壁厚会减小,远离壁厚的壁厚会增加。这里需要特别注意:如果拉伸力太大,材料可能会在加工过程中撕裂。

早在公元1500年左右,黄铜顶针就用深冲而不是用铸造而成。后来深冲成为批量生产工艺,比如制造不锈钢烹饪锅。如今它主要用于汽车行业的车身结构制作而闻名。Mankenberg首次在阀门制造中使用了这种工艺,其技术从设计和安全角度来看必须符合作为压力容器元件的特殊要求。阀体壁厚的尺寸由随后要求的允许负载压力所决定。

另一个困难是:冷成型除了会发生需要的提高材料强度金属改变过程, 还会导致脆性增加。因此在许多连续的深冲以后,必须通过“奥氏体化退火”减少冷加工带来的硬化。

大系列生产的基础金属板材的质量明显高于铸造材料,且铸造材料会因材料收缩、污染以及模具中的缺陷而受到影响。深冲不会影响高表面质量,这也是深冲产品的优势。另外与铸件相比,不锈钢板(深冲也一样)更易于焊接。这样我们从小批量到单个特殊部件,通过与其他部件组装的方式来完成。这使得产品特别在适应管路方面具有更大的灵活性。简而言之:不锈钢深冲是一种令人信服的制造技术。

Mankenberg - 红线

深冲的过程

深冲是将金属板坯冲压成空心体。相关工艺有金属旋压或液压成形。拉深从所谓的圆形毛坯的切割(冲压)开始,其厚度和直径决定了后续罐的几何形状。

  不锈钢拉深锅

半成品

当保持压力和冲击压力比例正确时,第一次冲压形成中等大小的罐子。在约 60 bar 的压力下把持住毛坯,冲头用约 150 bar 的压力将毛坯压入入模具。将毛坯冲压成罐状,这时母材的直径和壁厚都会被改变。

  不锈钢拉深锅

成品

第一次冲压出来的直径约为210毫米的罐子,通过进一步冲压成型为直径约为160毫米的罐。直径与杯深的比例也从大约 2:1 变为 1:1。

如果不锈钢或钛钢的变形程度过高,则应力裂纹的风险也会相应增加。作为补救措施的应力退火可以帮助生产深罐,但必须需熟练掌握技术。

第一步

金属板材毛坯在深冲模具回缩时,被放入模具和反向夹具之间。按照编程设定精准施加保持压力和冲击压力。系统卸放压力,返回至起始位,为下一次深冲工序做好准备。

 

graphic "deep drawing - first step"

接下来

在二次冲压过程中,冲压模具的形状和冲头的力作用在已经预成型的罐上。现在成形时间和作用在工件上的摩擦力对于冲压是否成功起决定性作用。Mankenberg 模具生产的经验对于优化工艺参数来说就尤为宝贵。

 

不锈钢深冲 - 一步一步
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