在封頭沖壓成型時,為了降低坯料與模具間的摩擦力,沖壓成型時大都在下模的表面涂以潤滑劑。不銹鋼封頭沖壓成型,一般使用的潤滑劑為55%石墨+45%機油。封頭沖壓設備及成型過程見圖4-30.
壓力機噸位的選擇:毛坯厚度8=30~40mm,壓力機噸位應≤400噸,毛坯厚度8=70~80mm,壓力機噸位應≥1500噸。
1. 封頭沖壓時的應力和應變
沖壓封頭時、沖頭將坯料的中心部位壓入下模,中心點O處附近的坯料,處于雙向拉伸應力狀態(tài),切向拉應力會隨著距O點距離的增加而減小,當?shù)竭_某一直徑時就會減小為零,然后就會由拉應力轉變?yōu)閴簯Α?/span>
由于坯料的連續(xù)性,中心部位的拉伸位移將沖頭的作用力傳到還料平直的法蘭部位,使其產(chǎn)生足以發(fā)生拉伸變形的拉伸應力σr,平直的法蘭在σr的作用下就會向中心部位流動,逐漸流人沖頭和下模之間形成的間隙,最終成型橢圓面和直邊,形成橢圓形封頭。由于法蘭圓環(huán)面在向心流動,致使法蘭圓周方向的尺寸逐漸減小,這時相鄰部分的金屬相互作用就會產(chǎn)生環(huán)向的壓縮應力σt。
在沖壓過程中,坯料的徑向拉伸是貫穿于成型過程的始終。而環(huán)向的變形則是隨著到中心距離而變化,因而使得工件的壁厚發(fā)生變化,如圖4-31所示。至于工件是減薄還是增厚,取決于σr和σt的比例關系。
2. 薄壁封頭沖壓
夾板成型法,如圖4-32所示。該方法僅用于貴重金屬成型如鈦金屬成型。
3. 厚壁封頭的沖壓
當毛坯直徑(Do)-沖頭直徑(Dm)<6壁厚(δ)時,該封頭就為厚壁封頭。
變形后邊緣會變得特別厚,所以在成型過程中,通過下模圓角處的阻力也就特別大。
當封頭坯料直徑大于沖壓機的開擋(口),不可能進入沖壓機時,或成型所需的沖壓力超過沖壓機能力時,就要考慮采用將坯料分瓣的方法,采用分瓣沖壓成型方法進行沖壓成型,成型后再經(jīng)拼焊完成封頭制造。