本发明涉及一种钒合金板料的拉深成形方法。本发明适用于不宜热成形的钒合金板料或其它低塑性板料的拉深成形。
背景技术：
钒合金在国际上被公认为是聚变反应堆某关键结构部件的理想候选材料，最显著的优点是在中子辐照条件下的低激活特性和优良的高温强度性能。此外，钒合金还具有良好的抗辐射诱变膨胀与损伤、良好的尺寸稳定性、热传导性能好、较低的热膨胀系数与弹性模量、低生物危害的安全性和环保特性、较好的抗蠕变性能、良好的加工性能以及对液体锂具有良好的耐腐蚀能力等优点。因而该合金在聚变反应堆的第一壁、包层和偏滤器等结构设计中以及在航空航天、高温领域都具有广阔的应用前景。在钒合金的应用中，通常需要制成各种结构件，如空间曲面壳体等。由于钒合金在高温下会产生v2o5，这是一种剧毒物质，因此，材料制备过程中如铸锭开坯、挤压等通常采用真空包套锻造的方法，如果壳体成形也采用这种方法，由于其变形量大，存在包套破裂释放有毒物质的风险，而且工艺较为复杂，余量大，成本很高。而采用普通的常温拉深成形，由于钒合金塑性较差，粘性大，在模具工作面形成大量的积屑瘤，增大了摩擦力，容易产生破裂，产品合格率很低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种钒合金板料的拉深成形方法。
本发明的钒合金板料的拉深成形方法，其特点是：该方法包括如下步骤：
（a）钒合金板料进行真空退火处理；
（b）在钒合金板料下设置一层不锈钢垫板；
（c）对钒合金板料及模具用润滑剂进行润滑；
（d）对钒合金板料及不锈钢垫板分次拉深成形。
步骤a钒合金板料退火是在真空炉中进行的，真空度0.1pa～0.01pa，退火温度900℃～950℃。
步骤b中的不锈钢垫板的厚度为1mm～3mm。
步骤c中润滑剂采用动物油，模具润滑部位为凹模工作部分，板料润滑部位为钒合金板料上表面与压边圈接触部分。
步骤d分次拉深2～4次，根据板料硬化情况确定是否需要中间真空退火，最后一次拉深之前先取下不锈钢垫层后再继续进行拉深。
本发明采用拉深成形方法，是将一层塑性好具有一定厚度的不锈钢垫层置于钒合金板料之下进行常温拉深，可改善了摩擦及受力状态，使其变形均匀分散，从而提高了钒合金的拉深成形性能，有效地防止了钒合金板料起皱、破裂等缺陷的产生，同时也避免了热成形的安全风险，最终实现了钒合金壳体的成形。
本发明较好地解决了钒合金板料拉深过程中在模具表面产生大量积屑瘤增大摩擦力造成破裂合格率低的难题。由于不锈钢垫层的存在，一方面，钒合金板料不与凹模接触，改善了摩擦状态，拉深过程中钒合金板料与模具的摩擦力大大减小，避免在凹模工作部分产生大量积屑瘤；另一方面，不锈钢垫层与模具间的剧烈摩擦转变为不锈钢垫层与钒合金板料之间的静摩擦，这种摩擦力较为稳定，使得钒合金板料的变形均匀分散，同时由于不锈钢垫层的反作用力，有效改善了钒合金板料成形过程中的受力状态，容易破裂的变形区域由拉应力状态转变为压应力状态，或者减小拉应力，极大地提高钒合金板料的拉深压成形性能。采用该工艺技术生产的钒合金壳体质量稳定，表面质量好，大幅度提高了钒合金板料拉深成形的制品合格率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
钒合金板料的拉深成形过程如下：首先根据钒合金零件设计拉深件，然后根据拉深件尺寸设计模具和备料，本实施例钒合金壳体的原材料为厚度5mm钒合金板料，根据钒合金材料强度和摩擦系数选择垫层材料，根据钒合金材料厚度确定垫层厚度，本实施例选择3mm厚0cr18ni9不锈钢板。按以下步骤成形：
步骤a:钒合金板料真空退火，真空度0.1pa，退火温度950℃，保温1小时。
步骤b:中的不锈钢垫板的厚度为3mm。
步骤c:装配模具，润滑剂采用动物油，动物油为猪油，模具润滑部位为凹模工作部分，板料润滑部位为钒合金板料上表面与压边圈接触部分。
步骤d:紧固螺栓压紧压边圈，凸模下行开始拉深，凸模下行到钒合金板料即将脱离压边圈时停止拉深，取出钒合金工件，去掉垫层，将带法兰的球壳重新放入凹模中，紧固螺栓压边，凸模继续下行拉深至钒合金壳体贴膜。
步骤e:取出工件进行喷砂处理，去掉表面油污，然后进行真空退火，工艺与板料退火工艺相同。
钒合金板料设置垫层拉深成形与普通拉深相比，钒合金壳体合格率由25%上升到100%。与钒合金包套热锻成形方案对比如下：
实施例2
钒合金板料的拉深成形过程如下：首先根据钒合金零件设计拉深件，然后根据拉深件尺寸设计模具和备料，本实施例钒合金壳体的原材料为厚度5mm钒合金板料，根据钒合金材料强度和摩擦系数选择垫层材料，根据钒合金材料厚度确定垫层厚度，本实施例选择1mm厚0cr18ni9不锈钢板。按以下步骤成形：
步骤a:钒合金板料真空退火，真空度0.01pa，退火温度900℃，保温1小时。
步骤b:中的不锈钢垫板的厚度为1mm。
步骤c:装配模具，润滑剂采用机油润滑，模具润滑部位为凹模工作部分，板料润滑部位为钒合金板料上表面与压边圈接触部分。
步骤d:紧固螺栓压紧压边圈，凸模下行开始拉深，凸模下行到钒合金板料即将脱离压边圈时停止拉深，取出钒合金工件，去掉垫层，将带法兰的球壳重新放入凹模中，紧固螺栓压边，凸模继续下行拉深至钒合金壳体贴膜。
步骤e:取出工件进行喷砂处理，去掉表面油污，然后进行真空退火，工艺与板料退火工艺相同。
钒合金板料设置垫层拉深成形与普通拉深相比，钒合金壳体合格率由25%上升到100%。与钒合金包套热锻成形方案对比如下：
从对比结果来看，本发明比普通拉深方法及包套热锻方法有显著的实质性技术进步，适用于低塑性材料常温拉深成形，有广阔的工程应用前景和市场前景。