沖壓成型技術(shù)就是采用沖床和模具來(lái)加工成型所需產(chǎn)品的形狀，國(guó)內(nèi)的不銹鋼沖壓成型生產(chǎn)常見(jiàn)于不銹鋼廚具生產(chǎn)企業(yè)的不銹鋼鍋、盆需要的深沖壓成型，廚具的手柄所需要沖壓、折彎、拍扁等成型。成型用的沖床可以是機(jī)械傳動(dòng)的，也可以是液壓傳動(dòng)的。但是，深沖壓成型時(shí)最好還是使用液壓傳動(dòng)的，因?yàn)樵跊_程全長(zhǎng)上液壓沖床都能提供滿載壓力。
絕大多數(shù)傳統(tǒng)的成型技術(shù)，都可用于不銹鋼的沖壓成型，但因?yàn)椴讳P鋼沖壓成型所需要的力要比沖壓低碳鋼所需的力大60%以上，所以用于不銹鋼成型的沖床機(jī)架應(yīng)能承受更大的沖擊力。另一方面，解決成型過(guò)程的擦劃傷問(wèn)題是不銹鋼成型的關(guān)鍵，這是因?yàn)樵跊_壓不銹鋼時(shí)，所產(chǎn)生的高摩擦力和高溫會(huì)造成工件表面的擦劃傷。常用的肥皂液或乳化液的潤(rùn)滑效果都不理想，應(yīng)使用專用的沖壓潤(rùn)滑油或含有特高壓成型添加劑的潤(rùn)滑油，但因?yàn)檫@種特高壓成型添加劑會(huì)對(duì)不銹鋼表面造成腐蝕，所以在沖壓成型后必須立即將工件表面的油跡清除掉。
由于沖壓用價(jià)格模具加工成本很高，沖壓用設(shè)備昂貴，所以只有在大批量加工生產(chǎn)時(shí)才采用沖壓成型的技術(shù)。
1. 沖壓機(jī)械
用于不銹鋼深沖成型的沖壓機(jī)和低碳鋼深沖成型相比，僅在電機(jī)功率和機(jī)器剛度方面有所不同。這是因?yàn)椴讳P鋼一方面加工硬化速度高，另一方面具有較高的強(qiáng)度，這樣不銹鋼深沖壓成型所用的沖壓機(jī)常常要承受滿負(fù)荷以上的沖壓力，這就要求沖壓機(jī)必須有足夠的剛度和沖壓力。
前面已經(jīng)提到，不銹鋼沖壓成型所用的設(shè)備類型和低碳鋼相同。盡管所有不銹鋼的強(qiáng)度和延伸率都不相同，但是它們成型所需的力量都比碳素鋼大。一般來(lái)說(shuō)，沖壓不銹鋼設(shè)備的沖壓力應(yīng)比加工同等尺寸的低碳鋼所需的壓力要大60%以上。此外，沖壓設(shè)備的機(jī)身應(yīng)該是非常堅(jiān)固，并做成整體形式，以便能承受更大的沖壓力而不變形。
沖壓機(jī)每秒鐘沖壓的次數(shù)為成型速度，成型速度將影響到坯料與模具間的相對(duì)滑動(dòng)速度，產(chǎn)生摩擦熱及變形熱。這些作為媒介將影響到潤(rùn)滑效果。沖壓時(shí)潤(rùn)滑效果的好壞，大多數(shù)是以潤(rùn)滑使沖壓成型力的減小量來(lái)評(píng)價(jià)的，而摩擦系數(shù)的降低又直接關(guān)系到模具的磨損與產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生。但是，當(dāng)人們重新認(rèn)識(shí)到摩擦系數(shù)與磨損之間的正比關(guān)系之后，將來(lái)研究沖壓速度對(duì)薄板及模具表面損傷的影響時(shí)，就必須同時(shí)重視潤(rùn)滑劑的研究。研究應(yīng)變速度對(duì)薄板變形強(qiáng)度和變形能之間的相互關(guān)系時(shí)，也需要把材料及模具的溫升一并考慮進(jìn)去并且給予解決和處理。
這種沖壓速度的高速化，會(huì)帶來(lái)沖壓機(jī)械能效的降低和由于噪聲增加而引起操作環(huán)境的變壞，今后應(yīng)該對(duì)沖壓速度高速化的動(dòng)向重新加以認(rèn)識(shí)。也就是說(shuō)，從節(jié)能、降低噪聲對(duì)策以及機(jī)械化高速操作等方面一起考慮，可以預(yù)料到進(jìn)一步高速化與經(jīng)濟(jì)性之間將會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的關(guān)系。壓力機(jī)的速度特性是向縮短浮動(dòng)行程的方向發(fā)展，已經(jīng)研制了一些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以減慢其后的成型行程速度和減少與此相應(yīng)的浮動(dòng)行程時(shí)間。這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)雖然能起到降低噪聲的作用，但今后的問(wèn)題還是要研究包括減少在裝模和脫模所發(fā)生的噪聲在內(nèi)的總的對(duì)策。
2. 模具
不銹鋼成型加工用模具與低碳鋼或中碳鋼比較，沖模除磨損較快外，破損也是經(jīng)常發(fā)生的，究其原因是加工不銹鋼要求的沖壓力較大的緣故。
為了提高沖模在大規(guī)模生產(chǎn)中的使用壽命，沖模的易磨損部件應(yīng)該采用碳化物、高碳高鉻工具鋼或者高強(qiáng)度鋁青銅制作。碳化物比普通工具鋼的使用壽命長(zhǎng)10倍，但碳化物價(jià)格較昂貴，而且沒(méi)有工具鋼或鋁青銅模具所具有的抗沖擊性能。當(dāng)同時(shí)要求具有抗沖擊性和抗磨性時(shí)，則最好采用像高碳高鉻的工具鋼模具。
鋁青銅模具對(duì)工件的擦傷和刮傷可以起到良好的保護(hù)作用。油淬工具鋼成型模具，只能用于那些加工批量較小的生產(chǎn)中。
在成型模具的領(lǐng)域內(nèi)，除模具材質(zhì)外，還包括成型工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)（成型形狀設(shè)計(jì)）、模具加工制造等。模具是直接控制成型形狀和尺寸的。因此，屬于這個(gè)領(lǐng)域的形狀、尺寸及成型方式，是這個(gè)領(lǐng)域間相互關(guān)的解析及其體系化的重要因素。
高速成型時(shí)，為了確保模具與模具間相對(duì)位置具有很高的精度，其導(dǎo)桿就必須堅(jiān)固、耐用，整個(gè)模具的剛性就要很高，與此同時(shí)模具還必須具有相當(dāng)?shù)闹亓俊榱藢?shí)施高速作業(yè)，在考慮模具結(jié)構(gòu)時(shí)，還要把加工件的裝模和脫模裝置一并考慮進(jìn)去。這樣模具的體積尺寸就要增大，沖壓機(jī)的占地面積和操作空間也會(huì)相應(yīng)增大。這種不經(jīng)濟(jì)性可以通過(guò)使用單一模具進(jìn)行多次成型的辦法得以解決，越是成型尺寸大的制品，這種辦法就越顯得重要和可行。
不銹鋼沖壓成型的模具必須能經(jīng)受較高的沖壓力，同時(shí)還需具有抗擦傷的能力。對(duì)于普通用途的沖壓件來(lái)說(shuō)，工具鋼模具就具有良好的綜合性能，如硬度和韌性等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，碳化物沖壓環(huán)的使用壽命最長(zhǎng)；在摩擦與擦傷是主要問(wèn)題的場(chǎng)合下，沖壓環(huán)有時(shí)選用高強(qiáng)度的鋁青銅來(lái)制作。
為了使工件在沖壓成型過(guò)程中避免擦劃傷，而且模具還保持一定的使用壽命，對(duì)模具材料的選擇是非常嚴(yán)格的。
推薦使用一種由燒結(jié)碳化物制成的沖壓模具，其成分為81%碳化鎢、15%鈷及4%鉭。這種新型模具與氯化油基潤(rùn)滑劑同時(shí)使用，可承受在劇烈沖切和沖壓成型過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量和壓力，從而能生產(chǎn)加工出無(wú)劃痕的工件。這種模具的維修工作可以忽略不計(jì)，即使在三年內(nèi)加工180000個(gè)工件，其磨損也很小。
3. 模具間隙
模具（沖切、沖壓）的間隙對(duì)沖裁件斷面和成型質(zhì)量有著極其重要的影響。此外，模具間隙還影響模具的壽命，卸料力、推件力、沖裁力（沖壓力）和工件的尺寸精度。因此，模具間隙是一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。
沖切時(shí)沖頭和沖模之間的間隙每邊為0.051mm;沖壓成型時(shí)沖頭和沖模之間的間隙為0.851mm,同時(shí)沖壓所用的沖頭每邊還帶有3°的斜度。沖頭端部的圓角半徑最小為0.381mm,沖壓半徑不小于2.362mm.
在沖壓變形量較大的情況下，對(duì)于奧氏體不銹鋼而言，其間隙比原始坯料厚度大35%~40%;對(duì)于鐵素體不銹鋼，則一般比原始坯料厚度大10%~15%。
圖4-10所示為某一奧氏體不銹鋼沖壓件的斷面形狀和厚度變化情況。從該圖中可以明確地看出，材質(zhì)為06Cr19Ni10(304)的沖壓杯的斷面厚度的情況以及沖壓成型后硬度分布情況。
在不銹鋼沖壓成型中，通常不使用間隙小于材料厚度的方法進(jìn)行沖壓成型，因?yàn)檫@樣將會(huì)使金屬在凸模和凹模之間產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象。由于奧氏體不銹鋼加工硬化速度較高，擠壓會(huì)使模具產(chǎn)生劃痕并加快模具的磨損。所以，在不銹鋼沖壓成型時(shí)，不適宜采用小間隙、減厚深沖的成型方式。同時(shí)，在奧氏體不銹鋼的沖壓過(guò)程中，如產(chǎn)生較大的減厚深沖，則工件斷裂的可能性也會(huì)大大增加。
表4-4是模具半徑對(duì)奧氏體不銹鋼深沖變形率的影響。當(dāng)鐵素體不銹鋼沖壓成型時(shí)，由于模具間隙過(guò)大，坯料在模具人口處將會(huì)產(chǎn)生收縮性皺折。為了控制這一皺折的出現(xiàn)，可以采用剪去毛坯的角部、改變潤(rùn)滑劑的黏度并精確調(diào)正壓緊力等方法。
表4-5是不同鋼種模具間隙配合表。
4. 沖壓速度
沖壓速度對(duì)沖壓成型能否成功有著重大影響。從加工硬化率和應(yīng)力均勻分布的觀點(diǎn)來(lái)看，采用每分鐘508~635mm的沖壓速度是比較適宜的。如果采用專門(mén)的成型技術(shù)，在這種速度下成型工件的開(kāi)裂往往小于2%。
5. 潤(rùn)滑
提高沖壓加工生產(chǎn)能力，保證沖壓成型產(chǎn)品的質(zhì)量，固然需要良好的設(shè)備、合理的模具設(shè)計(jì)、正確的操作調(diào)整，同時(shí)也需要采取合適的工藝?yán)鋮s潤(rùn)滑。
在薄板成型加工中最大的損耗（原材料損耗、能耗等）來(lái)自摩擦，摩擦力是成型中必然出現(xiàn)的外載荷之一，恰當(dāng)?shù)乩媚Σ粒梢云鸬礁纳瓢宀某尚托阅芎吞岣弋a(chǎn)品質(zhì)量的效果，否則可造成模具損耗加快、廢品率高、能耗過(guò)大等一系列問(wèn)題，摩擦問(wèn)題日益成為成型加工中的一個(gè)突出問(wèn)題。
摩擦是由物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因而隨之也一定會(huì)帶來(lái)磨損。只要材料與其環(huán)境存在著相對(duì)主動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生摩擦，出現(xiàn)材料的磨損問(wèn)題。模具選用工具鋼就是需要其耐磨性，這是因?yàn)槟＞咴谶\(yùn)動(dòng)中完成沖壓。磨損與腐蝕很類似，它們都從表面破壞材料，并且是普遍存在的現(xiàn)象。但是產(chǎn)生破壞的主要原因，磨損與腐蝕卻是有區(qū)別的，前者是力學(xué)的摩擦作用；而后者是電化學(xué)或化學(xué)的侵蝕作用。
潤(rùn)滑是指在兩摩擦表面間加入某種物質(zhì)，如油脂類等，是減小摩擦和磨損的一種有效措施。
潤(rùn)滑的作用表現(xiàn)，在相互摩擦金屬之間加入潤(rùn)滑油，如能使它們不相接觸，不僅可減少運(yùn)動(dòng)所需的力，也可有效地降低金屬的磨損。
不銹鋼成型時(shí)，對(duì)滑潤(rùn)的要求比碳鋼和合金鋼更為嚴(yán)格。通常由于不銹鋼成型時(shí)要求必須保持高質(zhì)量的表面，此外其強(qiáng)度、硬度較高，而導(dǎo)熱性差、摩擦系數(shù)又較高，潤(rùn)滑就顯得極其重要。
不銹鋼成型時(shí)很容易產(chǎn)生黏結(jié)，而且工件的大部分溫度可升得很高。局部和整體的過(guò)熱無(wú)疑就會(huì)引起工件性能的變化。因此，不銹鋼成型所需要的潤(rùn)滑比碳鋼和合金鋼就顯得更為重要。
不銹鋼沖壓成型使用潤(rùn)滑劑，可以防止模具與薄板表面的損傷，還可以調(diào)節(jié)接觸面的摩擦系數(shù)。即使在薄板成型方面，沖壓過(guò)程中的潤(rùn)滑作用是極為有利于成型的一種輔助手段，同時(shí)還具有克服某些成型缺陷的作用。但是，現(xiàn)在人們已經(jīng)不只局限于這種認(rèn)識(shí)，而是將其認(rèn)定為沖壓技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。
潤(rùn)滑是保證高質(zhì)量的不銹鋼表面的需要，但是在鋼種之間這種潤(rùn)滑又有極大差別。另外，不銹鋼強(qiáng)度高、硬度高、熱傳導(dǎo)性低和摩擦系數(shù)高，造成工件、模具擦劃傷和模具磨損是極其平常的，特別是當(dāng)使用較大沖壓力時(shí)，尤其對(duì)于奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)更應(yīng)該高度注意。
表4-6列舉了不銹鋼使用不同工藝成型時(shí)，常采用的潤(rùn)滑劑。除特殊目的外，石墨及二硫化鉬潤(rùn)滑劑一般是用來(lái)減少黏結(jié)摩擦的，表4-6在評(píng)價(jià)潤(rùn)滑劑時(shí)也考慮了良好流動(dòng)性和易分離性等其他因素。
作為一般用途的可溶性油，如礦物油、肥皂溶液和水乳液可以不加考慮，因?yàn)樗鼈儗?duì)大多數(shù)不銹鋼成型是不起作用的。
作為一種保證工件表面質(zhì)量的預(yù)防措施，不銹鋼薄板在完成成型加工工序后，潤(rùn)滑劑應(yīng)全部加以清除，使工件保持完全干燥狀態(tài)。在成型工序中間熱處理前，必須將潤(rùn)滑劑全部清除掉，這對(duì)于含有不溶解 固體、硫或氯的潤(rùn)滑劑尤其重要。
為不銹鋼成型選擇潤(rùn)滑劑，基于兩個(gè)主要因素：
①. 潤(rùn)滑油必須有效，即它必須有助于再形成，并能減少?gòu)U料和過(guò)度劃傷；
②. 潤(rùn)滑油必須最大限度地提高工具使用的壽命。
另外，適用的潤(rùn)滑油還取決于沖壓成型的原材料和沖壓工具表面粗糙度等因素。
不銹鋼冷軋后退火酸洗表面（NO、2D)是最適合于沖壓成型的。潤(rùn)滑劑在這種相對(duì)粗糙的表面上附著能力比在光滑或者經(jīng)過(guò)拋光的表面更強(qiáng)，因此潤(rùn)滑劑可以在兩個(gè)接觸的表面之間均勻分布。當(dāng)然，較為光滑的2B表面，幾乎適合于所有的成型加工。
成型后，如何簡(jiǎn)便快捷地將潤(rùn)滑劑去除，也是一項(xiàng)十分重要的工作，尤其是當(dāng)這些零部件處在高溫下時(shí)，如退火、去應(yīng)力熱處理或焊接。如果工件上的潤(rùn)滑劑沒(méi)有全部去除，在高溫作用下將會(huì)快速擴(kuò)散進(jìn)入鋼中，引起敏化和隨后耐蝕性的受損。
潤(rùn)滑劑的選擇將關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和成型加工的成本。潤(rùn)滑劑必須具有加工工藝所要求的性能，但是使用超過(guò)加工要求所需要的潤(rùn)滑劑時(shí)，這將會(huì)使得去除潤(rùn)滑油費(fèi)用上升，經(jīng)濟(jì)性不好。
不銹鋼和高強(qiáng)度鋼板沖壓成型時(shí)，為了增加接觸部的面壓力及溫度，防止模具與薄板表面的損傷是非常困難的。雖然從模具材料和表面加工來(lái)考慮防止損傷的對(duì)策仍然是基本和重要的，但也不能忽視依靠潤(rùn)滑來(lái)防止損傷的對(duì)策。弄清楚固體的塑性接觸以及這種接觸的物理化學(xué)現(xiàn)象，是有待于將來(lái)研究的一個(gè)重大課題。
從成型后的脫脂所帶來(lái)的廢液處理和從操作的觀點(diǎn)來(lái)考慮（例如脫模的容易程度），薄板成型通常都使用水溶性或者低黏度油作潤(rùn)滑劑。對(duì)于軟鋼板來(lái)說(shuō)，越來(lái)越迫切地要求既防銹又潤(rùn)滑的板材，而且經(jīng)這種處理的板材已經(jīng)開(kāi)始試用。
在不銹鋼沖壓成型過(guò)程中，最常用的潤(rùn)滑劑是氯化型潤(rùn)滑劑。EP(耐高壓潤(rùn)滑劑）化學(xué)活性并不好，但是它具有調(diào)整這種活性的能力，而且其黏度也可在很大范圍內(nèi)變化，因而是不銹鋼沖壓成型中最通用的一種潤(rùn)滑劑。另外，所有氯化潤(rùn)滑劑在脫脂劑或一般劑中均容易清除。同時(shí)，為了易于從水基清潔劑中將其除去，還可加入一些乳化劑。
如表4-6所列出的糊狀顏料、硫化或硫化氯化油類，干燥蠟或肥皂硼砂膜也是沖壓成型過(guò)程使用的高效潤(rùn)滑劑，但是它們使用起來(lái)不太方便。由于耐重負(fù)荷乳液具有優(yōu)良的冷卻性能，因此常用于高速?zèng)_壓過(guò)程。
