關于馬氏體不銹鋼擠壓變形的思考

產世剛 王永梁 黃金湖 顏勛

【摘 要】隨著我國對航空事業逐步加大的關注，不銹鋼在航空事業也取得較大進步，主要表現為超低碳奧氏體不銹鋼和新牌號的發展和使用，隨著型號的發展，一些主機廠和設計院所不斷將優質的不銹鋼材料用在了發動機常溫部件以及重要承力產品中。“不銹鋼”僅僅是一種統稱，它可以表示一百多種工業不銹鋼。通常可以分為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼等。本文主要就馬氏體不銹鋼冷擠壓得問題進行探討。

【關鍵詞】材料涂層；冷鐓；擠壓；不銹鋼

一、概述

冷擠壓是指在冷態下，將金屬帽配放入模具模腔內，在強大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬從模腔中擠出，從而獲得所需的形狀，尺寸以及具有一定力學性能的工件。冷擠壓由分為正擠壓，反擠壓，復合擠壓，徑向擠壓和減徑擠壓。特別是正擠壓在冷鐓工藝越來越普及的今天，已經被廣泛運用。在判斷正擠壓是否可以完成時，我們需要計算出擠壓工序的斷面縮減率，從而根據材料的特性進行判斷。常用的材料中有色金屬，黑色金屬（碳鋼），奧氏體不銹鋼（AISI300系列）的最大變形量都有比較清晰的認識。但是在判定馬氏體不銹鋼，即俗稱“不銹鐵”時，到底屬于黑色金屬（碳鋼），還是奧氏體不銹鋼。還需要進一步驗證。

二、背景

在某型號產品研發過程中，發現該產品在擠壓時的斷面縮減率達到72%。接近碳鋼的最大變形量75%，遠遠超過奧氏體不銹鋼的40%。而在最開始的研發過程，使用冷鐓后再機加的工藝（見圖1）。但是此工藝不但成本很高，還會遇到尺寸不穩定的情況。所以我們在產品材料涂層，工藝設計，模具材料等給方面進行試驗，希望能夠冷鐓后，尺寸直接滿足要求。

三、鐓制方案設計和試驗

針對此問題，從多方面進行嘗試，并進行了實際試驗。

（一）更改冷鐓工藝的方案

為了使材料在擠壓前，得到比較好的材料質量。同時也能減小擠壓力，增加模具的壽命。我們在擠壓前增加了一道材料整形的步驟。從而使材料在剪切后，形成的材料毛邊被消除掉。

（二）增加產品材料表面的涂層

我們嘗試了普通的草酸和KOS提供的G-Coating兩種不同的涂覆工藝，對比結果如下：

草酸工藝是材料直徑定型后，通過浸泡，風干涂覆上去的。所以它的涂層不均勻，厚度也不一致。但是因為加工的條件要求不高，工藝相對比較普遍，成本也比較低。

G-Coating是韓國KOS公司研發的一種新型涂層。涂層是涂覆后，再經過一道冷拉，所以涂層的結合力比較好，涂層厚度也很均勻。但是成本也相對比較高

（三）潤滑油

我們研發過程中發現使用機器原廠家提供的潤滑油生產時，經常出現模具很快磨損的情況。所以我們在試驗了多種潤滑油的情況下，選用了日本工作油中的G-6216。大大降低模具的磨損情況。提升了模具的壽命。

通過以上一些工藝的改善，重新設計并成功研發出新的工藝路線。

四、結論

產品在原設計中使用冷鐓+機加的原因：在常規生產中，我們對正擠壓工藝的認知是：碳鋼最大強束比為75%，奧氏體不銹鋼產品為40%。

而此產品材質為AISI410，屬于馬氏體不銹鋼，擠壓比率比為72%。之前就將它歸類為奧氏體不銹鋼的類型。默認為它的塑形變形情況與奧氏體不銹鋼類似，從而給生產工藝帶來了困難。在新設計研發成功后，可以判定馬氏體不銹鋼的正擠壓擠壓性能要遠遠優于奧氏體不銹鋼，于碳鋼基本接近。

【參考文獻】

[1]高錦張，陳文琳，賈俐俐.塑形成型工藝與模具設計[M].機械工業出版社，2001.