I. Nguyên liệu
1. Lựa chọn nguyên liệu
Mỗi loại thép không gỉ có một khả năng gia công tạo hình áp lực khác nhau phụ thuộc vào cơ tính của mỗi loại nên tính toán và lựa chọn đúng loại nguyên liệu là một vấn đề quan trọng cần phải chú ý.
Trong thị trường ngành thép không gỉ có nhiều loại thép và mỗi loại đều có độ cứng khác nhau. Chỉ riêng đối với một loại thép, sự chênh lệch giữa độ cứng thấp nhất với độ cứng cao nhất có thể đến 20Hv.
- Giả sử khi gia công dập tạo hình một khối trụ có đường kính khoảng 20in và chiều sâu 12in.
Nếu áp dụng các thông số công nghệ gia công của nguyên liệu có độ cứng cao nhất cho nguyên liệu có độ cứng thấp nhất thì sản phẩm sẽ bị nứt vỡ, và nếu cài đặt ngược lại để tạo hình được sản phẩm như mong muốn thì phối ban đầu cần có thêm kích thước dự bù (trống – blank) khoảng 20mm so với ban đầu.
2. Kích thước hạt tinh thể
Chỉ số kích thước hạt rất quan trọng, nó quyết định tính chất của vật liệu về nội lực như độ bền, độ dẻo, độ cứng, độ dai va đập hay độ giãn dài.
Khi nguyên liệu có kích thước hạt tinh thể bé nghĩa là mật độ tinh thể nhiều hơn thì khả năng gia công tạo hình tối ưu hơn. Tuy nhiên, nếu cấu trúc hạt lớn thì lớp bề mặt sẽ tiếp xúc với chày ép bị thô hơn và sẽ ảnh hưởng lớn đến chi phí mài hay đánh bóng ở những công đoạn sau, hoặc giảm khả năng chống nứt, toét khi dập liên tiếp. Cho nên cần phải lựa chọn kích thước hạt phù hợp với từng ứng dụng.
3. Biến cứng và hóa già
Biến cứng khi gia công là một vấn đề rất nghiêm trọng, hơn nữa khi hóa già thì độ cứng cũng tăng lên. Chính vì vậy mà trong quá trình gia công cần thiết kế quy trình gia công trong mức biến dạng cho phép. Nếu quá trình gia công tạo hình vượt quá mức giới hạn biến dạng cho phép nào đó thì sẽ dễ xuất hiện lỗi hay khuyết tật (tỷ lệ sản xuất cũng giảm xuống) dễ dẫn đến bị nứt trong quá trình hóa già, đây được gọi là nứt hóa già.
II. Gia công tạo hình
So với thép thường thì thép không gỉ nổi bật hơn về tính năng gia công tạo hình nhờ có độ bền và độ giãn dài cao hơn. Hạn chế lớn nhất của thép không gỉ khi gia công tạo hình là bị dính dầu và đàn hồi lại sau khi gia công. Để hạn chế tối đa hiện tượng đó thì cần phải hiểu rõ đặc tính cơ học của vật liệu để thiết kế các thông số gia công thích hợp và hạn chế các nhược điểm khác như ăn mòn tính điện,.. Tốt nhất là nên sử dụng khuôn tạo hình chuyên dụng dùng riêng cho thép không gỉ.
1. Khả năng chịu nén
Giả sử nếu cắt lớp thép không gỉ 18Cr, ta thấy lớp bề mặt có độ cứng lên đến 200Hv, Còn thép 18Cr – 9Ni thì đến 300Hv. Nếu bề mặt cắt bị sai thì chỉ số còn cao hơn nữa.
Trong thí nghiệm chịu nén bên dưới, miếng mẫu được kẹp chặt rồi dùng tải nén lại để đánh giá khả năng chịu nén của thép.
2. Quá trình uốn (bending)
Vì lực đàn hồi lại (Springback) trong thép không gỉ sau khi gia công lớn nên trong trường hợp nếu muốn uốn cong thì phải dự tính trước được lượng phản lực dư (Springback) này. Khi muốn uốn cong 90° thì chỉ uốn cong 88° là đã đạt được 90°.
Hơn nữa, ở lớp trung hòa mặc dù có sự khác nhau theo độ dày của thép và bán kính uốn cong nhưng thông thường sau khi nén thấy rằng ở lớp bị kéo chiếm 55%, lớp bị nén chiếm 45%.
3. Dập vuốt
- Dập vuốt hình tròn xoay
Theo lý thuyết khi dập có hình trụ có thể tạo hình biến dạng đến 40%, nhưng thực tế nếu như thông số công nghệ không chính xác thì khó đạt được hình dạng mong muốn. Chày và khoang của cối có gồm hai phần, phần mặt phẳng và phần thân tròn xoay, khi dập sản phẩm có thể sử dụng thêm bích chặn phôi hoặc không. Bề mặt chịu ứng suất vuốt phân bố ở góc lượn và ứng suất nén tiếp tuyến trong quá trình dập.
Trong trường hợp dập vuốt hình tròn xoay thì thường dễ xuất hiện bị nhăn ở phía B như trong hình ở phía dưới, để ngăn chặn phát sinh này thì cần phải thay đổi bán kính mặt bích của chày và khoang cối đủ lớn.
Sự khác nhau áp lực phân bố tác động không đều vào phần thân hình tròn xoay (B) và phần đáy phẳng (A).
- Dập vuốt hình khối
Trong trường dập vuốt hình khối, áp lực tác động làm biến dạng nguyên liệu tương tự như khi dập hình tròn xoay. Những trường hợp này thì làm sao cho sự tiếp xúc giữa chày dập và nguyên liệu sao cho đạt kết quả tạo hình chính xác yêu cầu kỹ thuật cao hơn.
Ví dụ hình dưới:
Đặt điểm tiếp xúc tốt nhất giống như khu vực A ở trong hình. Kích thước thay đổi theo chiều sâu do áp lực, nhưng thông thường thì tỷ lệ áp lực sẽ thay đổi so với dập hình trụ là 55%, Còn đối và hình vuông góc thì áp suất sẽ thay đổi sâu ở nguyên liệu 18Cr và có 2Rc (bán kính góc), còn ở nguyên liệu 18Cr – 8Ni được nói đến trong trường hợp liên quan thì phải là 3.5Rc (bán kính góc).
Chiều sâu vuông góc ở áp lực thay đổi thì có khu vực không đạt (khu vực B, C) và khu vực đạt ( khu vực A ) của bề mặt tiếp xúc thực tế và Black
