鉬板熱拉深成形研究

王 錦，李 晶，武 洲

(金堆城鉬業股份有限公司技術中心，陜西 西安 710077)

0 前 言

鉬的沖壓成形在鉬加工領域應用廣泛，主要是在電光源等行業中制作發光元件，這種產品是采用厚度為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行簡單的室溫沖壓加工，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行熱拉深。

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

1 試 驗

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。分別對軋制出的板材進行高溫拉伸試驗，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標要求的尺寸加工出拉伸試樣，在200 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃做高溫拉伸實驗，實驗數據見圖1。

2 結果及分析

2.1 力學性能判定依據

對軋制板材進行拉伸試驗，驗證板材的性能，進而對拉深鉬舟時工藝的確定提供依據。通常利用板材的單向拉伸試驗可以得到與板材沖壓性能密切相關的試驗值，具體指標為:(1)屈服點σs。材料拉伸曲線沒有明顯的屈服點，可以取殘余應變0.002 時的名義應力。屈服極限σs一般與拉伸類成形性能成反比關系，且σs愈低其成形形狀穩定性愈高。(2)抗拉強度σb。在拉伸過程中，當拉伸力達到最大值時，試樣的拉伸變形由均勻變形階段進入局部變形階段，這種狀態為塑性拉伸失穩。在塑性拉伸失穩時，出現縮頸。抗拉強度σb較高者其拉深成形力更大。(3)屈強比。一般情況下可以認為，當屈強比較小時，板材的屈服點低，進行拉深變形的范圍較大，而且在曲面零件拉深成形時，容易獲得較大的拉應力，使成形的形狀得以穩定，減小回彈和消除松弛。屈強比除了影響拉深成形外，還與拉伸類成形極限成負相關關系。

2.2 分 析

圖1 為鉬板在200 ～900 ℃時的抗拉強度實驗曲線，從應力-應變曲線看出，鉬金屬較脆，因此沒有明顯的屈服現象，進入拉伸階段即開始塑性變形，直到材料達到最大的應力點;隨著拉伸的繼續進行，材料顯示出一定的塑性，出現頸縮，這時強度呈現下降的趨勢，在達到材料的最大允許應力時出現斷裂。值得注意的是鉬板在200 ℃下進行拉伸時，材料并沒有直接達到最大的應力點，在材料達到最大的應力時出現斷裂，這與鉬板在室溫下的拉伸應力曲線是一致的，說明材料在這個溫度下仍然延續著鉬本身的脆性，不具有良好的加工性能。表1 列出了抗拉強度值、屈強比、延伸率等數值，根據數值可以判定材料的性能，依據不同的溫度材料的力學性能呈現出不同的趨勢，圖2 為不同溫度下各參數隨溫度的變化曲線。

圖1 不同溫度下高溫拉伸實驗曲線

表1 拉伸數據

圖2 不同溫度各參數隨溫度變化曲線

通常在進行拉深零件加工時，板材的抗拉強度越低，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，變形時越容易成形不易開裂。根據試驗數據可以看到，鉬板的抗拉強度隨著溫度的升高呈現降低的趨勢，單從抗拉強度曲線來看，900 ℃時抗拉強度最低，600 ℃的抗拉強度與其接近，這時金屬變形時抵抗變形的力較小，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增加的趨勢，900 ℃的延伸率最高，這個溫度點進行拉深成形，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 ℃時板材的屈服強度最低，說明在這個溫度下進行拉深成形其成形形狀穩定性最高。同樣在600 ℃下的屈強比最小，其成形的形狀穩定。綜合以上分析得到，在600 ℃下進行拉深，板材具有較大的塑性變形穩定性，可以穩定地進行鉬舟拉深成形。

圖3 不同溫度下拉深成形的鉬舟

根據實驗數據進行鉬舟的拉深，如圖3 所示，600 ℃下鉬舟成形較好，符合實驗結果。

3 結 論

(1)厚度大于3.0 mm 的鉬板在高溫下可以進行拉深成形。

(2)厚度為3.2 mm 的鉬板在600 ℃時屈服強度最低，屈強比最小，具有較高的延伸率，可以穩定地進行鉬舟拉深成形。

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