關于馬氏體不銹鋼擠壓變形的思考

產(chǎn)世剛 王永梁 黃金湖 顏勛

【摘 要】隨著我國對航空事業(yè)逐步加大的關注，不銹鋼在航空事業(yè)也取得較大進步，主要表現(xiàn)為超低碳奧氏體不銹鋼和新牌號的發(fā)展和使用，隨著型號的發(fā)展，一些主機廠和設計院所不斷將優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料用在了發(fā)動機常溫部件以及重要承力產(chǎn)品中。“不銹鋼”僅僅是一種統(tǒng)稱，它可以表示一百多種工業(yè)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(tài)下，將金屬帽配放入模具模腔內(nèi)，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(jīng)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(jù)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(chǎn)品研發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)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(fā)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(wěn)定的情況。所以我們在產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(fā)的一種新型涂層。涂層是涂覆后，再經(jīng)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(fā)過程中發(fā)現(xiàn)使用機器原廠家提供的潤滑油生產(chǎn)時，經(jīng)常出現(xiàn)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(fā)出新的工藝路線。

四、結論

產(chǎn)品在原設計中使用冷鐓+機加的原因：在常規(guī)生產(chǎn)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(chǎn)品為40%。

而此產(chǎn)品材質(zhì)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(chǎn)工藝帶來了困難。在新設計研發(fā)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(yōu)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(yè)出版社，2001.