[发明专利]高速钢静液挤压变形强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种W18Cr4V高速钢的成型方法。

背景技术

W18Cr4V为钨系高速钢，具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热，热处理过程不易氧化脱碳，磨削加工性能较好。该钢在500℃及600℃时硬度分别保持在HRC57～58及HRC52～53，对于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。在工模具材料、多辊轧辊、高温弹簧、高温轴承和以高温、高强度、耐磨性能为主要要求的零件方面得到广泛应用。然而传统的锻造、轧制工艺在W18Cr4V高速钢加工过程中存在以下问题：

⑴塑性差由于W18Cr4V高速钢合金含量高，合金元素形成的共晶碳化物数量多且分布极不均匀，导致W18Cr4V高速钢的塑性很差，不利于用塑性加工方法来加工；

⑵复杂零件不易成型，变形抗力大W18Cr4V高速钢在高温锻造时导热性差，粗大的碳化物切断了金属基体连续性，大大降低了强韧性，变形抗力和硬化倾向性大,锻造难度大，复杂零件不易成型；

⑶易出现裂纹W18Cr4V高速钢锻造工艺复杂，锻造前需进行预热，锻造时需严格控制好始锻温度和终锻温度，锻造时容易形成坯料整体崩裂、锻造十字裂纹、角裂、侧表面沿轴向纵裂纹、表面横向裂纹等缺陷，材料利用率低，锻造加工时一次变形量小，需进行反复多次、多向锻造，锻造难度大。

正是由于以上这些问题的存在，导致W18Cr4V高速钢在锻造时，材料损耗严重。在不计算锻造时高温烧损和后续机加工造成的切削损耗，光锻造工艺本身就要造成贵重的高速钢材料损耗15%左右，有时甚至高达50%。对于小截面精密W18Cr4V高速钢工具材料，由于锻造比大，锻造次数多，W18Cr4V高速钢的材料利用率就更低。因此，寻求先进加工技术获得更高的材料利用率对于W18Cr4V高速钢的成形显得十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种室温下即可完成的高速钢静液挤压变形强化方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种制品表面光洁度高，材料利用率高的高速钢静液挤压变形强化方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种特别适用于小截面精密复杂高速钢工具的成形的高速钢静液挤压变形强化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高速钢静液挤压变形强化方法，其特征在于包括如下步骤：

①设计模具；

②根据模具尺寸，按设计的挤压变形量计算W18Cr4V高速钢毛坯尺寸，并加工W18Cr4V高速钢毛坯；

③将W18Cr4V高速钢毛坯与模具装配到一起，用密封装置密封；

④将装配好的W18Cr4V高速钢毛坯与模具安装到静液挤压装置中，并对模具尾部进行固定；

⑤将挤压杆用密封装置密封并安装到挤压机上，吊装挤压筒于液压机上并在筒内加满液压油；

⑥合模，设定挤压压力，开启挤压机，对W18Cr4V高速钢毛坯实行静液挤压变形；

⑦挤压完毕后取出W18Cr4V高速钢毛坯，进行脱模处理。

作为优选，步骤②中所述的挤压变形量设计为10%～45%，最佳为30%

步骤②中所述W18Cr4V高速钢毛坯的前端加工成锥度过度，该锥度为W18Cr4V高速钢毛坯锥面与垂直中心线的夹角，所述的锥度为29.8°～30.2°。锥度以保证W18Cr4V高速钢毛坯与挤压模具密封连接。夹角太小，在挤压时无法实现密封；太大则会加大挤压力，对变形不利。

步骤⑥中所述的挤压压力为500MPa～1200MPa，最佳为800MPa。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

⑴材料在静液挤压时处于三向压应力状态，而材料的塑性随着压应力的增强而增加，因而变形材料的塑性会因为静液挤压而得到提高。这对材料的变形十分有利；

⑵材料挤压变形时与挤压筒壁不直接接触，同时高压介质与材料润滑良好，摩擦力大大降低，材料的变形较为均匀。因而材料变形后在横纵向性能的均匀性较高；

⑶材料挤压变形时没有锻粗阶段，且毛坯与模具处于流体动力润滑状态，所以挤压变形时所受的摩擦力大大降低，对模具的磨损也较少，挤压出的制品表面光洁度较高；

⑷材料在挤压变形时所受的摩擦力较小，因而挤压力较通常的机械挤压小。在同一挤压压力下，可以实现更大的挤压比；

⑸材料在静液挤压时，挤压速度快，成品尺寸精度高，加工范围较宽，挤压制品的长径比较高。

附图说明

图1为实施例1挤压装置结构示意图。