鉬板熱拉深成形研究

王 錦，李 晶，武 洲

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，陜西 西安 710077)

0 前 言

鉬的沖壓成形在鉬加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要是在電光源等行業(yè)中制作發(fā)光元件，這種產(chǎn)品是采用厚度為0.08 ～0.2 mm 的薄板室溫下沖壓出各種零件。而厚度為2 mm 以上的鉬板則不能進(jìn)行簡(jiǎn)單的室溫沖壓加工，這是由于金屬鉬在室溫下塑性差，延伸率較低，尤其是厚度大于3.0 mm 鉬板的杯突值在1 ～3 mm 之間，因此，鉬舟的成形只能在一定溫度下進(jìn)行熱拉深。

厚度大于3.0 mm 的鉬板在高溫下可以進(jìn)行沖壓等壓力加工，本文主要對(duì)較厚的鉬板進(jìn)行不同溫度的力學(xué)性能研究，找到適合的工藝參數(shù)進(jìn)行熱拉深成形。

1 試 驗(yàn)

采用粉末冶金法制備出鉬板坯，隨后軋制成厚度為3.2 mm 的鉬板材。分別對(duì)軋制出的板材進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)，確定板材具有較好的拉深成形性能的工藝溫度。將軋制好的板材按國(guó)標(biāo)要求的尺寸加工出拉伸試樣，在200 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃做高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖1。

2 結(jié)果及分析

2.1 力學(xué)性能判定依據(jù)

對(duì)軋制板材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，驗(yàn)證板材的性能，進(jìn)而對(duì)拉深鉬舟時(shí)工藝的確定提供依據(jù)。通常利用板材的單向拉伸試驗(yàn)可以得到與板材沖壓性能密切相關(guān)的試驗(yàn)值，具體指標(biāo)為:(1)屈服點(diǎn)σs。材料拉伸曲線沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，可以取殘余應(yīng)變0.002 時(shí)的名義應(yīng)力。屈服極限σs一般與拉伸類成形性能成反比關(guān)系，且σs愈低其成形形狀穩(wěn)定性愈高。(2)抗拉強(qiáng)度σb。在拉伸過(guò)程中，當(dāng)拉伸力達(dá)到最大值時(shí)，試樣的拉伸變形由均勻變形階段進(jìn)入局部變形階段，這種狀態(tài)為塑性拉伸失穩(wěn)。在塑性拉伸失穩(wěn)時(shí)，出現(xiàn)縮頸?？估瓘?qiáng)度σb較高者其拉深成形力更大。(3)屈強(qiáng)比。一般情況下可以認(rèn)為，當(dāng)屈強(qiáng)比較小時(shí)，板材的屈服點(diǎn)低，進(jìn)行拉深變形的范圍較大，而且在曲面零件拉深成形時(shí)，容易獲得較大的拉應(yīng)力，使成形的形狀得以穩(wěn)定，減小回彈和消除松弛。屈強(qiáng)比除了影響拉深成形外，還與拉伸類成形極限成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.2 分 析

圖1 為鉬板在200 ～900 ℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)曲線，從應(yīng)力-應(yīng)變曲線看出，鉬金屬較脆，因此沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，進(jìn)入拉伸階段即開始塑性變形，直到材料達(dá)到最大的應(yīng)力點(diǎn);隨著拉伸的繼續(xù)進(jìn)行，材料顯示出一定的塑性，出現(xiàn)頸縮，這時(shí)強(qiáng)度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在達(dá)到材料的最大允許應(yīng)力時(shí)出現(xiàn)斷裂。值得注意的是鉬板在200 ℃下進(jìn)行拉伸時(shí)，材料并沒(méi)有直接達(dá)到最大的應(yīng)力點(diǎn)，在材料達(dá)到最大的應(yīng)力時(shí)出現(xiàn)斷裂，這與鉬板在室溫下的拉伸應(yīng)力曲線是一致的，說(shuō)明材料在這個(gè)溫度下仍然延續(xù)著鉬本身的脆性，不具有良好的加工性能。表1 列出了抗拉強(qiáng)度值、屈強(qiáng)比、延伸率等數(shù)值，根據(jù)數(shù)值可以判定材料的性能，依據(jù)不同的溫度材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)，圖2 為不同溫度下各參數(shù)隨溫度的變化曲線。

圖1 不同溫度下高溫拉伸實(shí)驗(yàn)曲線

表1 拉伸數(shù)據(jù)

圖2 不同溫度各參數(shù)隨溫度變化曲線

通常在進(jìn)行拉深零件加工時(shí)，板材的抗拉強(qiáng)度越低，抵抗變形的力越小，越有利于板材的成形;板材的延伸率越高，變形時(shí)越容易成形不易開裂。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，鉬板的抗拉強(qiáng)度隨著溫度的升高呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，單從抗拉強(qiáng)度曲線來(lái)看，900 ℃時(shí)抗拉強(qiáng)度最低，600 ℃的抗拉強(qiáng)度與其接近，這時(shí)金屬變形時(shí)抵抗變形的力較小，有利于零件的拉深成形。鉬板的斷后延伸率隨著溫度的升高呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，900 ℃的延伸率最高，這個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行拉深成形，零件不易開裂。這也符合鉬的特性，隨著溫度的升高，鉬的塑性越好，越有利于鉬板的拉深成形。600 ℃時(shí)板材的屈服強(qiáng)度最低，說(shuō)明在這個(gè)溫度下進(jìn)行拉深成形其成形形狀穩(wěn)定性最高。同樣在600 ℃下的屈強(qiáng)比最小，其成形的形狀穩(wěn)定。綜合以上分析得到，在600 ℃下進(jìn)行拉深，板材具有較大的塑性變形穩(wěn)定性，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鉬舟拉深成形。

圖3 不同溫度下拉深成形的鉬舟

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行鉬舟的拉深，如圖3 所示，600 ℃下鉬舟成形較好，符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3 結(jié) 論

(1)厚度大于3.0 mm 的鉬板在高溫下可以進(jìn)行拉深成形。

(2)厚度為3.2 mm 的鉬板在600 ℃時(shí)屈服強(qiáng)度最低，屈強(qiáng)比最小，具有較高的延伸率，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鉬舟拉深成形。

［1］ 向鐵根. 鉬冶金［M］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2009.

［2］ 彭志輝. 稀有金屬材料加工工藝學(xué)［M］. 長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2003.

［3］ 羅振中，楊曉青，廖利波. 國(guó)內(nèi)鉬冶煉及加工技術(shù)最新進(jìn)展［J］. 中國(guó)鉬業(yè)，2008，32(1):14－18.

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