退火工藝對(duì)鉬板拉深性能影響規(guī)律研究

■ 劉杰，李琳玲，陳利

由于鉬及鉬合金具有熔點(diǎn)高，彈性模量高，線脹系數(shù)小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，以及耐酸堿等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)領(lǐng)域，如在電子管中的鉬筒柵極。但是鉬板在室溫條件下塑性差、高溫易氧化的特性，目前成形制造純鉬板拉深件的方法主要有兩種：其一，常溫下多道次普通拉深工藝，如將常溫拉深與變薄拉深工藝相結(jié)合，通過(guò)8道次拉深工序組合將0.2mm純鉬板材拉深為高度5mm、外徑1.6mm、厚度為0.1mm的鉬杯；其二，帶保護(hù)氣體或真空環(huán)境下的熱拉深工藝，如在真空加熱技術(shù)和變壓邊力拉深技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)難變形材料的真空熱拉深系統(tǒng)，并通過(guò)閉環(huán)控制技術(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)溫度、壓邊力和凸模速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)，在溫度870℃、真空度10-2Pa的條件下進(jìn)行2.0mm鉬板的拉深試驗(yàn)，獲取合格零件。

多道次常溫拉深方法成形純鉬零件雖然工序繁多，但是對(duì)設(shè)備、工裝復(fù)雜程度要求低，適用于形狀簡(jiǎn)單的零部件。本研究主要關(guān)注退火工藝對(duì)多道次鉬板拉深性能的影響規(guī)律，通過(guò)合理優(yōu)化退火工藝參數(shù)，避免拉深過(guò)程中產(chǎn)生缺陷，獲取尺寸合格的零部件。

1. 試件與材料

采用粉末冶金法制備出鉬板坯，隨后交叉軋制成厚度為0.3mm的退火態(tài)鉬板材，其主要化學(xué)成分如附表所示。

圖1 零件尺寸示意

材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

該零件為深筒狀，深度為13mm，筒底直徑為12mm，如圖1所示。

2. 成形結(jié)果與討論

成形前坯料直徑為35mm，擬采用三道次拉深工藝成形。第一道次拉深成形出直徑為18mm，高度為7mm的筒形件，如圖2所示。試件表面光潔、平整，無(wú)開(kāi)裂缺陷，因材料的各向異性，在端口處出現(xiàn)制耳現(xiàn)象。

第一道次拉深結(jié)束后對(duì)預(yù)成形件進(jìn)行真空退火處理，提高材料的塑性。為獲取合適的熱處理工藝參數(shù)，通過(guò)改變退火溫度，研究退火工藝對(duì)預(yù)成形件成形能力的影響程度。

由于鉬沒(méi)有相變點(diǎn)，通常采用真空條件下，再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行軟化退火。而鉬的再結(jié)晶溫度為900～1425℃，真空退火過(guò)程中退火溫度分別采取800℃、820℃、840℃、860℃，工藝曲線如圖3所示。真空熱處理過(guò)程中真空度為10-3Pa。

圖2 第一道次拉深后試件

當(dāng)退火溫度分別為800℃、840℃和860℃時(shí)，第二道次拉深成形過(guò)程中產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，如圖4a所示。當(dāng)退火溫度為820℃時(shí)，成形出直徑為14m m，高度為11mm的筒形件，如圖4b所示。

第二道次拉深結(jié)束后再次對(duì)預(yù)成形件進(jìn)行真空退火處理。當(dāng)退火溫度840℃時(shí)，最終成形出直徑為12mm，高度為13mm的筒形件，如圖5所示。

圖4 不同退火工藝參數(shù)下第二道次拉深后試件

圖5 第三道次拉深后試件

圖3 真空熱處理工藝曲線

為了證實(shí)工藝優(yōu)化的通用性，進(jìn)行20件不同批次鉬板的試驗(yàn)研究，拉深后零件的合格率達(dá)95%以上。研究表明，選擇合適的真空退火工藝，通過(guò)多道次拉深，可以獲得尺寸符合要求的筒形件。

3. 結(jié)語(yǔ)

采取真空退火工藝可以改善多道次拉深變形過(guò)程中材料塑性。真空退火溫度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)促進(jìn)拉深過(guò)程產(chǎn)生破裂缺陷，當(dāng)?shù)谝淮握婵胀嘶饻囟葹?20℃，第二次真空退火溫度為840℃時(shí)，可以獲取尺寸符合要求的純鉬筒形零件。

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