■ 王鳳蘭

由于鉬金屬本身許多優(yōu)點(diǎn)：如熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性能好等，使其在電真空等行業(yè)中應(yīng)用廣泛，且成為不可被替代的材料之一。但鉬金屬本身塑性和伸長(zhǎng)率都較低，其變形能力差，不適于拉深變形，在深拉深零件中成品率極低，我廠只達(dá)到10%左右。為解決鉬件深拉深出現(xiàn)的縱向開(kāi)裂、橫向開(kāi)裂等問(wèn)題，許多專業(yè)人員已經(jīng)做了努力，并取得了一定成效。如采用交叉輾壓鉬片、含鈦鉬片等，其成品率高于普通鉬片，但這樣會(huì)大幅提高制件成本。因此，研究普通鉬片深拉深工藝以提高制件產(chǎn)品的成品率是十分重要的。

圖1 拉深時(shí)毛坯的變形特點(diǎn)

圖2 切向壓應(yīng)力的產(chǎn)生

1. 鉬拉深縱向開(kāi)裂受力分析及解決措施

（1）受力分析 鉬在深拉深過(guò)程中，由于在制件端口處有應(yīng)力集中，即端口部呈鋸齒形，當(dāng)殘余應(yīng)力積累到一定程度，超過(guò)材料本身的強(qiáng)度極限，就會(huì)在其最薄弱處產(chǎn)生開(kāi)裂，在拉深過(guò)程中受到拉應(yīng)力是產(chǎn)生縱向開(kāi)裂的直接原因。

如圖1所示，在落料拉深過(guò)程中，在拉深變形區(qū)向沖模中心移動(dòng)時(shí)，其圓周方向上尺寸也隨著減小，這時(shí)其受到相鄰部分金屬作用，其作用與兩個(gè)斜面受拉力作用而變形的金屬相似，因而在圓周方向上產(chǎn)生切向壓應(yīng)力σ切，如圖2所示。因此，當(dāng)σ切過(guò)大時(shí)，就會(huì)在料厚方向上產(chǎn)生一個(gè)向外的分力，此力為拉應(yīng)力，這個(gè)拉應(yīng)力積累到一定程度，超過(guò)鉬片的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。

（2）解決措施 為進(jìn)一步了解縱向開(kāi)裂原因，我們做了如下試驗(yàn)。將鉬片進(jìn)行首次拉深后，將端口處車去1mm（口端見(jiàn)平），進(jìn)行第二次拉深，只有1%零件出現(xiàn)縱向開(kāi)裂；然后將這些零件分成兩部分，一部分不做車削處理，另一部分再次將端口處車去1mm，之后進(jìn)行第三次拉深，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不經(jīng)車削處理零件，有40%出現(xiàn)縱向開(kāi)裂，經(jīng)過(guò)車削處理的零件出現(xiàn)裂紋的只有5%。

由上述試驗(yàn)，我們做如下分析：

鉬在首次拉深后，零件端口處存在應(yīng)力集中點(diǎn)，在制件上表現(xiàn)為口端形成小的鋸齒形，如圖3所示。由于首次拉深應(yīng)力集中不嚴(yán)重，沒(méi)有超過(guò)材料強(qiáng)度極限，因此，在首次拉深不會(huì)出現(xiàn)縱向開(kāi)裂。如果端口部分不經(jīng)過(guò)車削處理，直接進(jìn)行二次拉深，端口處殘余應(yīng)力隨之加大，應(yīng)力更加集中，鋸齒狀加大，如圖4所示，就會(huì)出現(xiàn)縱向開(kāi)裂，再進(jìn)行三次拉深，殘余應(yīng)力經(jīng)過(guò)積累，應(yīng)力會(huì)更加集中，裂紋會(huì)向零件底部延伸，如圖5所示，同時(shí)又有新的裂紋產(chǎn)生。

首次拉深后，將端口部鋸齒形車去，除去端口部殘余應(yīng)力，削弱了端口部位的應(yīng)力集中，經(jīng)過(guò)二次拉深后，所產(chǎn)生應(yīng)力集中不會(huì)超過(guò)材料本身的強(qiáng)度極限，所以不易產(chǎn)生裂紋。但是經(jīng)過(guò)二次拉深，同樣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果不進(jìn)行車削處理，直接進(jìn)行三次拉深，殘余應(yīng)力積累端口部，同樣會(huì)產(chǎn)生縱向開(kāi)裂。所以二次拉深之后，制件端口同樣要車去1mm，不但應(yīng)力減小，且鋸齒狀應(yīng)力集中點(diǎn)也可消除，為再次拉深和成形打下良好的基礎(chǔ)。

2. 鉬拉深橫向開(kāi)裂受力分析及解決措施

（1）受力分析 將拉深件剖開(kāi)，測(cè)量各部分厚度變化，發(fā)現(xiàn)零件筒壁上部變厚，越靠筒口越厚，最厚處增加達(dá)25%（1.25δ）。筒底稍許變薄，最薄處約為料厚87%，如圖6所示。這是由于拉深過(guò)程中，材料在壓應(yīng)力作用下厚度有所變化，拉深時(shí)材料在模具里有變薄過(guò)程，材料通過(guò)凸凹模間隙時(shí)所受拉力最大。因此，鉬件產(chǎn)生橫向開(kāi)裂主要原因是拉深過(guò)程中口端材料變厚，使拉深過(guò)程中拉力增大。再加上鉬本身塑性差，零件就很容易拉斷。

（2）解決措施 減小拉力?？梢圆捎脻?rùn)滑劑等方法，雖然開(kāi)裂現(xiàn)象有所降低，但成品率提高不明顯；根據(jù)拉深過(guò)程中材料變厚的原理，我們采用增大凸凹模間隙的方法，經(jīng)試驗(yàn)證明當(dāng)凸凹模間隙加大10%～15%時(shí)，鉬件橫向開(kāi)裂基本解決。

增加材料塑性。減少零件橫向開(kāi)裂的另一種方法，是提高零件筒壁承載能力，而承載能力取決于材料本身塑性。塑性越大，拉深時(shí)拉力越小，提高鉬塑性主要辦法是采用退火工藝。采用高溫退火：將制件加熱875～900℃，保溫30min，隨爐冷卻40min后取出。通過(guò)高溫退火能起到消除上道工序應(yīng)力和軟化材料作用。采用低溫退火：將經(jīng)過(guò)高溫退火的鉬件放在馬弗爐中加熱至570℃左右，保溫2min，熱沖。通過(guò)低溫退火起到軟化作用，即減小了拉應(yīng)力也提高了鉬件的塑性，進(jìn)而減小零件橫向開(kāi)裂。

圖3 首次拉深制件（未經(jīng)車削處理）

圖4 二次拉深制件（未經(jīng)車削處理）

圖5 三次拉深制件（未經(jīng)車削處理）

圖6 拉深件各處厚度變化情況

3. 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于鉬在深拉深過(guò)程中產(chǎn)生的縱向開(kāi)裂，采取車削處理方法，在制件端口處車去1mm左右，去掉端口鋸齒形，消除端口部位應(yīng)力集中點(diǎn)，然后再進(jìn)行下道工序拉深。

（2）對(duì)于鉬件在深拉深過(guò)程中產(chǎn)生的橫向開(kāi)裂，主要采取增大凸凹模間隙（增大10%～15%）；采用高溫退火后低溫退火進(jìn)行熱沖的方法，提高材料塑性，減少零件橫向開(kāi)裂。采用上面幾種新工藝，使我單位深拉深鉬件成品率由原來(lái)10%左右提高到85%以上。