一種304不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝的制作方法
【專利說明】一種304不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種不銹鋼拉伸工件的加工工藝，特別是一種304不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]304不銹鋼是一種很常見的不銹鋼，業(yè)內(nèi)也叫做18/8不銹鋼。它的抗腐蝕性能要優(yōu)于430不銹鋼，但是價(jià)格又比316不銹鋼便宜，因此廣泛使用于生活中，例如，板式換熱器、波紋管、家庭用品、建材、化學(xué)、食品工業(yè)等領(lǐng)域。304不銹鋼中最為重要的元素是N1、Cr，但是又不僅限于這兩個(gè)元素。通常其組成為，碳C:彡0.08 ;.Si 1.00 ;鉻Cr:18.00-20.00 ;錳胞:彡 2.00 ;鎳祖:8.00-11.00 ;磷 P:彡 0.035 ;硫5..( 0.030。不銹鋼行業(yè)常見判定情況認(rèn)為只要Ni含量大于8%，Cr含量大于18%，就可以認(rèn)為是304不銹鋼。其實(shí)，相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)304有著非常清楚的規(guī)定，而這些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同形狀的304不銹鋼又有一些差異。
[0005]304不銹鋼作為奧氏體不銹鋼的一種，其同樣存在延展率小、彈性模量E較大，硬化指數(shù)較高的共性。而現(xiàn)有技術(shù)的不銹鋼拉伸技術(shù)，不銹鋼板拉伸開裂有時(shí)發(fā)生在拉伸變形之后，有時(shí)在拉伸件由凹模內(nèi)退出時(shí)立即發(fā)生；有時(shí)在拉伸變形后受撞擊或者振動(dòng)時(shí)發(fā)生；有時(shí)在拉伸變形后經(jīng)過一段時(shí)間的存放或者使用過程中才發(fā)生。同時(shí)不銹鋼拉伸件的表面還會(huì)存在大量的劃痕，針對(duì)前述兩種問題，不銹鋼拉伸件在后續(xù)加工中需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的拋光處理和退應(yīng)力處理。
[0006]通過研宄現(xiàn)有技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，以上二者的形成原因可以概括為:1、開裂形成的原因，奧氏體不銹鋼的冷作硬化指數(shù)高(不銹鋼為0.34)。且奧氏體不銹鋼為亞穩(wěn)定型，在變形時(shí)會(huì)發(fā)生相變，誘發(fā)馬氏體相變。馬氏體相較脆，因此極其容易發(fā)生開裂。而在拉伸塑性變形過程中，不銹鋼中馬氏體相含量會(huì)隨著拉伸變形量的增加而含量極速增加，殘余應(yīng)力也隨之增加。故而不銹鋼拉伸工件中隨著拉伸變形量的增加而導(dǎo)致材料中馬氏體相的含量也隨之升高，加工殘余應(yīng)力也越大，從而加工工件也越容易開裂。2、表面劃痕形成的原因，不銹鋼拉伸件表面出現(xiàn)劃痕的主要原因是由于工件和模具表面存在相對(duì)移動(dòng)，在一定壓力的條件下，致使拉伸坯料與模具局部表面直接產(chǎn)生擠壓和摩擦，加之坯料的變形熱是坯料及合金金屬肩熔敷在模具表面上，使工件表面產(chǎn)生劃痕。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種304不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝，有效地減少了不銹鋼拉伸工件的拉伸次數(shù)，減少加工后處理難度，有效低降低了生產(chǎn)成本，提高生廣效率，提尚廣品的質(zhì)量。
[0009]本發(fā)明公開的304不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝，a、在拉伸加工前對(duì)模具凹模和模具凸模均分別進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括預(yù)熱處理使相應(yīng)模具達(dá)到加工設(shè)定高溫溫度和預(yù)冷處理使相應(yīng)模具達(dá)到加工設(shè)定低溫溫度中的任一，模具凹模和模具凸模不同時(shí)采用預(yù)熱處理和預(yù)冷處理中的同一種；b、將待拉伸加工的304不銹鋼坯料(坯料可以根據(jù)具體加工工件的不同，選用不同形狀、規(guī)格的鋼板)在預(yù)處理準(zhǔn)備完成后并保持溫度穩(wěn)定的模具凹模和模具凸模上進(jìn)行拉伸處理。本發(fā)明技術(shù)方案通過溫間拉伸工藝，可以有效降低304不銹鋼在拉伸過程中奧氏體相向馬氏體相的轉(zhuǎn)換，避免材料變脆、應(yīng)力積累以及減小表面劃痕對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)加工效率的影響，同時(shí)本方案可以通過一次拉伸也可以通過多次拉伸成型所需要的拉伸工件，通常針對(duì)一般的拉伸件只需要一次拉伸即可成型，而無需在拉伸過程中因材料老化變脆可塑性下降等原因而進(jìn)行回火多次拉伸，極大地降低了加工生產(chǎn)的成本和生產(chǎn)難度，降低了拉伸生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的要求，同時(shí)提高了加工精度，減小了因加工誤差累積而產(chǎn)生的高報(bào)廢率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以毫無疑問地降低因材料應(yīng)力過高而脆化可塑性降低需要回火的情況，無論是在一次加工或者多次加工過程中都可以極大地降低對(duì)回火減應(yīng)力工序的要求，簡化了生產(chǎn)以及后處理的工藝工序。
[0010]作為一種優(yōu)選，步驟a中模具凹模采用預(yù)熱處理使模具凹模達(dá)到加工設(shè)定高溫溫度并保持溫度穩(wěn)定，模具凸模采用預(yù)冷處理使模具凸模達(dá)到加工設(shè)定低溫溫度并保持溫度穩(wěn)定。本方案采用模具凹模為熱模，模具凸模為冷模是考慮到在考慮到在拉伸工件加工發(fā)熱量大時(shí)便于進(jìn)行工件和模具溫度調(diào)整，因?yàn)槿绻鼓闊崮５那闆r了熱量都被限制在工件和模具的內(nèi)部是不利于進(jìn)行散熱的，極易產(chǎn)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，影響可塑性和內(nèi)應(yīng)力，極大幾率會(huì)提升加工難度，當(dāng)然這里也可以采用步驟a中模具凹模采用預(yù)冷處理使模具凹模達(dá)到加工設(shè)定低溫溫度并保持溫度穩(wěn)定，模具凸模采用預(yù)熱處理使模具凸模達(dá)到加工設(shè)定高溫溫度并保持溫度穩(wěn)定，同時(shí)在模具凸模中再加入可以根據(jù)需要開關(guān)的冷卻幾個(gè)如埋入冷卻劑管，而在模具凸模溫度過高時(shí)打開冷卻劑管而向凸模內(nèi)導(dǎo)入冷卻劑如冰凍鹽水、冷凍空氣及其它氣態(tài)或液態(tài)冷媒，從而達(dá)到散熱調(diào)整凸模溫度的目的，以減小加工放熱對(duì)拉伸加工、后處理以及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
[0011]作為一種優(yōu)選，步驟b不銹鋼坯料的至少與經(jīng)預(yù)熱處理并保持溫度穩(wěn)定的模具凹?；蛘吣＞咄鼓＝佑|的被加工面上還設(shè)置有潤滑層(聚氟乙烯、尼龍薄膜)，潤滑層可以單獨(dú)選用聚氟乙烯薄膜或者尼龍薄膜也可以選擇采用多層膜(多層模結(jié)構(gòu)優(yōu)選聚氟乙烯薄膜和尼龍薄膜相間設(shè)置，其中相鄰的聚氟乙烯薄膜層的厚度應(yīng)當(dāng)不大于尼龍薄膜層厚度同時(shí)又不小于尼龍薄膜層厚度的三分之一，其中每一層的聚氟乙烯層或尼龍薄膜層中均可以由一層或多層的同種類型的薄膜層疊組成)，采用多層膜結(jié)構(gòu)的由聚氟乙烯薄膜和尼龍薄膜組成的潤滑層目的是借助聚氟乙烯的低表面張力和尼龍的可塑粘流性來綜合地達(dá)到潤滑的效果。
[0012]作為一種優(yōu)選，步驟a中經(jīng)過預(yù)處理并保持溫度穩(wěn)定的模具凹模和模具凸模之間的溫度差為50-100°C。本方案通過設(shè)定模具凸模和模具凹模在分別經(jīng)過預(yù)冷和預(yù)熱處理后，工作溫度差保持在50-100°C范圍內(nèi)，從而在拉伸過程中有效地減少不銹鋼組織結(jié)構(gòu)由奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，同時(shí)能夠有效地降低應(yīng)力集聚，避免不銹鋼材料的硬化變脆，從而有效地提高了拉伸的質(zhì)量。
[0013]作為一種優(yōu)選，步驟a中經(jīng)過預(yù)處理并保持溫度穩(wěn)定的模具凹模和模具凸模至少其工作界面之間的溫度差為50-100°C ο本技術(shù)方案通過設(shè)置冷模和熱模之間的溫度差至少為75°C，是為了減小不銹鋼材料中馬氏體的轉(zhuǎn)變，減小應(yīng)力，避免因加工過程中材料脆化而需要活化以及產(chǎn)品因應(yīng)力破裂等情況的出現(xiàn)，無論是在一次加工成型中或者多次加工成型中都可以避免材料因形變應(yīng)力增加而導(dǎo)致材料變脆可塑性降低，而需要在回火減應(yīng)力后才能繼續(xù)加工，從而不僅僅簡化了拉伸工藝的工序同時(shí)也降低了產(chǎn)品成品對(duì)退火的要求。
[0014]作為一種優(yōu)選，模具凹模和模具凸模均采用熱傳導(dǎo)性強(qiáng)的材料以使模具凹模和模具凸模在預(yù)處理后保持溫度穩(wěn)定(保持溫度穩(wěn)定可以是保持模具整體溫度均勻一致或者也可以使保持模具工作面與熱源或者冷源之間的溫度均勻梯，是工作面與對(duì)模具供冷或供熱的冷源或者熱源之間變略有溫差)。本方案保證模具溫度穩(wěn)定可以減小在拉伸加工過程中，模具溫度以及工件溫度產(chǎn)生超出工藝要求控制范圍的波動(dòng)，本方案溫間拉伸工藝?yán)飚a(chǎn)品的材料晶型穩(wěn)定一致，從而能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的成品率。
[0015]作為一種優(yōu)選，步驟a中經(jīng)預(yù)熱處理并保持溫度穩(wěn)定的模具凹模的工作面或者模具凸模工作面的工作溫度不高于110°c。本方案中采用預(yù)熱處理的模具凸模或者模具凹模其工作面的溫度不高于110°c，即潤滑層與模具以及坯料之間的初始工作溫度就不高于110°C，目的是防止因溫度過高至少潤滑失效，影響加工及產(chǎn)品質(zhì)量。
[0016]作為一種優(yōu)選，步驟a中經(jīng)預(yù)熱處理并保持溫度穩(wěn)定的模具凹模的工作面或者模具凸模工作面的工作溫度范圍為60-95?。本方案通過設(shè)定經(jīng)預(yù)熱處理的模具的工作面的溫度，主要考慮到在加工過程中因模具溫度過高而促進(jìn)馬氏體晶型的轉(zhuǎn)化、潤滑劑的潤滑效率以及散熱效率等方面，同時(shí)還有基于對(duì)生產(chǎn)設(shè)備包括供熱以及供冷設(shè)備等方面的輔助設(shè)備的要求。
[0017]同時(shí)采用本發(fā)明溫間拉伸工藝，因能夠在304不銹鋼拉伸時(shí)控制材料中晶型轉(zhuǎn)化對(duì)材料可塑性的影響，特別是期間奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化、應(yīng)力集聚硬化等，因而材料在拉伸過程中與傳統(tǒng)方法相比較更具有較為突出的可塑性，故而在拉伸動(dòng)力上要求更低，產(chǎn)品拉伸后磁性表現(xiàn)不強(qiáng)，而傳統(tǒng)工藝的產(chǎn)品在磁性吸附方面的表現(xiàn)等同于鐵磁性材料，并且本申請(qǐng)技術(shù)方案拉伸加工，對(duì)設(shè)備要求更少，減少應(yīng)力回火工藝要求，設(shè)備要求更低，從而生產(chǎn)建設(shè)成本成本得到有效地降低，同時(shí)拉伸壓力要求有顯著降低，制造成本下降約35%，生產(chǎn)周期減少約81%。<