N6冲压工艺技术科学研究

1。概述

随 着我省基础产业的不断产业发展，化工业近些年产业发展迅速。虽然工业纯镍N6机械操控性较好，尤其塑、延展性卓越，在冷暖状况均具备较好的研磨操控性。除此以外，N6还具备出众的抗锈蚀能, 在低温碳酸钾HF、不大量换气的所有含量的纤维素中、非水解性品轩氧化物中、酸性水溶液上均具备出众的抗锈蚀能，因而，正式成为了各种严苛锈蚀环境下越发广为选用的金属板材。

我省石油化工行业C-PVC器过去基本都从欧美国家引入的，近些年，该电子设备开始逐步量产。2011年我厂首度承揽了三台氟化超临界，其市场主体板材为N6及N6+Q345R聚四氟乙烯，虽然我厂既不尽然方面的冲压研磨实战经验，也无成形的冲压研磨工艺技术规范化。因而，对纯镍板材展开冲压工艺技术科学研究、制订科学合理的冲压工艺技术规章、控制冲压瑕疵, 正式成为确保电子设备制造的关键性。

2。科学研究文本和MA

2.1。科学研究文本

通过改变冲压工艺技术模块，用纯手工TIG冲压的方法对N6与N6、N6与Q345R、N6与S30408冲压试板展开冲压，找寻并确定科学合理的冲压工艺技术模块。对冲压试件展开桑利县检测、白点检测、机械操控性检测和宏观金相检测。

2.2。MA

对试板冲压接点处按JB/T 4730.2-2005展开100% RT Ⅱ（AB）级检测，对冲压接点表层按JB/T 4730.5-2005展开100%PTⅠ级检测，明确要求莫不符合明确要求瑕疵。对试板表层展开电镀崩解处理，所形成的崩解膜选用白点法检测，30s内无白点为符合明确要求。

对试板冲压接点和热影响区按照NB/T 47016 -2011标准展开剪切、卷曲、压制检测，每项分项明确要求符合要求明确要求。

对检测符合明确要求的沟槽展开宏观金相组织的检测，分析冲压接点的产品质量。

3。工艺技术科学研究及推论

3.1。N6的冲压性分析

N6板材中Ni的含量在99.5%以上，杂质的种类主要有Pb、Bi、S、P等，其化学成分见及机械操控性详见表1。镍为银白色金属，密度为8.9g/cm3, 熔点1455℃，沸点2730℃。纯镍为单相奥氏体组织，任何条件下加热或冷却都不会发生相变。镍极易与S、P等元素形成低熔点共晶物NiS2-Ni（熔点645℃），Ni3P-Ni（熔点880℃），导致热裂纹的产生。纯镍在冲压时流动性差，液态时O2、H2、CO2等气体在Ni中的溶解度较大，冷却时溶解度显著减小，来不及逸出时，容易产生气孔。另外N6的电阻率大，热导率低，冲压过程中易过热，导致沟槽晶粒迅速长大，纯镍板材晶粒一旦粗化后，很难用热处理的方法来改善，严重影响冲压接点的机械操控性和耐蚀操控性。

镍和钢冲压时，沟槽金属的主要成分Fe和Ni。Fe和Ni在化学元素周期表中处于同一周期和同一族内，并且能够无限互溶。虽然Fe与Ni在低温下能形成金属间氧化物，但温度下降时即行分解。由此看来，钢与镍冲压时不会造成特殊困难。钢与镍冲压的难点在于钢或镍中的杂质或合金元素在熔敷金属中的不良影响。熔焊时主要是产生气孔和裂纹等瑕疵。

3.2。试验板材及试板制备

3.2.1。冲压试板的选择

冲压试板选用δ10mm×400mm×150mm符合GB/T2054-2005标准的N6纯镍板，δ10mm×400mm×150mm符合GB713-2008标准的Q345R 低合金钢板，δ10mm×400mm×150mm符合GB 24511-2009标准的S30408不锈钢板。

3.2.2。坡口的选择

虽然镍在冲压时流动性差，不宜选用大电流，所以坡口角度应比普通碳钢的冲压更大些。试板刨70°V型坡口，钝边1mm，间隙2mm，如图1所示。

3.2.3。焊丝的选择

焊丝选用符合GB/T 15620-2008标准的Φ2.5mm的SNi2061（ERNi-1）的焊丝。其化学成分详见表2。焊丝中的Mn主要用来脱硫，能与硫结合成熔点高的MnS；Al、Ti是脱氧元素，能与沟槽中的O结合，合成无害的水解钛和水解铝，同时还具备扰乱枝晶分布，细化晶粒的作用，从而提高沟槽金属的抗裂能力。

3.2.4。保护气体的选择

N6的冲压通常选用氩弧焊，Ar作为保护气体，但在Ar气中加入少量的H2（体积分数大约为5%）能有效的降低电流，减少热量输入，并且H2气可以有效地和熔池中的O2气发生反应，起到脱氧的作用。

通过分别选用99.99%的Ar气和95%的Ar气+ 5%的H2气混合气作为保护气体，在试板上展开冲压试验，通过冲压试验，发现加入了H2气的混合保护气体，其沟槽呈银白色，保护效果更佳。同时，加入H2气后，还可以降低冲压电流, 减少热输入，提高沟槽产品质量。

3.3。试板的冲压

3.3.1。冲压工艺技术模块

N6在冲压时，一般来说应该选用较低的线能量，冲压前不展开预热，并选用低的层间温度。但液态镍的流动性差，熔深浅，冲压电流也不宜太小。所以，冲压时应该选用中等的冲压电流，冲压速度尽量提高，用减少低温停留时间的办法来控制冲压线能量。随着沟槽含氧量的上升，沟槽的抗拉强度和硬度明显上升，沟槽塑性明显下降，沟槽因氧的污染而变脆，所以在冲压时，沟槽背面还应加Ar气保护拖罩实施保护，防止沟槽金属水解。Ar气保护拖罩的结构如图2所示。冲压试板分别按照表3的冲压工艺技术模块展开冲压。

3.3.2。冲压产品质量控制

根据表3的工艺技术模块冲压试板，焊机选用WS-400型氩弧焊机，直流正接，冲压时要严格控制热量的输入，层间温度小于60℃。冲压时要在洁净的厂房展开，需要严格清除坡口表层及两侧（各不小于30mm）和焊丝表层的油污、脏物。先用砂轮清理，再使用钢丝轮展开清理, 最后用丙酮或酒精擦拭冲压坡口部位，以确保清理产品质量。

3.4 检测

3.4.1。桑利县检测

按照JB/T 4730.3-2005《承压电子设备桑利县检测》的明确要求对沟槽展开100%RTⅡ级检测和100%PTⅠ级检测，个别试板经补焊后，最终都达到了标准明确要求。

3.4.2。电镀崩解和白点检测

对桑利县检测符合明确要求后的试板，纯镍和不锈钢部分应展开电镀崩解处理，需要注意的是纯镍在电镀时，不宜时间过长，因为常温下Ni在稀HNO3中会发生缓慢的溶解。

白点检测是用来检测镍板表层有无铁离子污染的一种检测方法。具体步骤为用1g铁氰化钾K3[Fe(CN)6]加3mL（65%~85%）硝酸HNO3和100mL水配制成水溶液。然后在镍板表层涂上检测液，30s内无白点出现即为符合明确要求。试板经白点检测均达到明确要求。

3.4.3。机械操控性检测

经桑利县检测符合明确要求的试样，再分别按照NB/T 47016-2011明确要求展开了剪切、卷曲试验，其中N6 与Q345R的冲压试板在碳钢热影响区还做了压制试验。剪切试样断口均断于镍板的热影响区处。冲压后的镍板抗拉强度比母材都略有下降，其中较为严重的是N6-3、N6+Q345R-3、N6+S30408-3 的剪切强度不符合明确要求。通过冲压工艺技术试验，确定了科学合理的冲压工艺技术模块，详见表4。其中N6-1，N6 +Q345R-2，N6+S30408-1的冲压模块较为科学合理。

3.4.4 宏观金相检测

为了进一步分析冲压工艺技术对金相组织的影响, 对N6与N6，N6与Q345R，N6与S30408的母材、热影响区、沟槽分别展开了宏观金相的检测。

（1）由图3可以看出，N6与N6冲压时，其母材部分为晶粒度较小的奥氏体组织；热影响区仍为奥氏体组织，但晶粒度明显粗大；沟槽为树枝状奥氏体。

（2）N6与Q345R冲压组织金相图，见图4。Q345R母材为铁素体与珠光体沿轧制变形方向交替成带状分布。在Q345R热影响区一侧有重结晶现象发生；在N6一侧形成Fe和Ni无限互溶的奥氏体组织，且晶粒粗大。沟槽为树枝状奥氏体组织，与N6沟槽相似。

（3）N6与S30408冲压组织金相图，见图5。S30408母材为奥氏体不锈钢，其组织状况为轧制破碎后的奥氏体晶粒。在冲压热影响区，N6 组织明显粗化。在沟槽处，其组织含有Fe、Ni、Cr等元素，但组织状况仍为Ni的树枝状奥氏体晶粒。

3.5。试验结果分析

通过以上冲压工艺技术试验结果可以发现，N6 在冲压时如选用较大的冲压电流，容易使热影响区的奥氏体组织晶粒急剧增大，尤其是经过多次加热的部位。奥氏体晶粒长大使板材的机械操控性急剧下降，造成N6-3、N6+Q345R-3、N6+S30408-3三块试样在热影响区发生断裂，且抗拉强度达不到母材标准。

另外，需要注意的是N6在冲压时，对气体的保护明确要求非常严格，沟槽一旦水解，其塑性会发生明显下降，沟槽变脆。一般沟槽呈银白色或金黄色均为符合明确要求，呈蓝色或黑色必须打掉重焊。

在冲压过程中焊材、母材表层的清洁度也至关重要。母材、焊丝表层上的水分、油污中都含有O、C等元素，低温时溶入液态金属，凝固过程中来不及逸出，便形成气孔。在展开多层焊时, 焊前及层间还应将冲压坡口水解膜清除，先用砂轮清理，再使用钢丝轮展开清理，最后用丙酮或酒精擦拭冲压部位，以确保冲压产品质量。

虽然镍与钢的冲压性较好，在N6与Q345R、N6与S30408冲压时，基本与N6与N6冲压的工艺技术模块相同。但是如果沟槽中的Ni含量低于30%, 并在焊后快速冷却，会在沟槽金属中形成马氏体组织，从而提高了沟槽金属的硬度，使接点塑性和延展性急剧下降。选用SNi2061纯镍焊丝展开冲压，能有效确保沟槽中的Ni含量大于30%，沟槽中未出现马氏体组织，且沟槽接点操控性较好。

3.6。推论

（1）N6与N6、N6与Q345R、N6与S30408选用纯手工氩弧焊的冲压方法，焊丝选用SNi2061焊丝，能够获得优质的冲压接点。

（2）冲压时，氩气保护、冲压模块、焊前清理、层间温度都是影响冲压产品质量的关键性因素。4。解决的关键性技术问题、达到的MA及取得的主要成果通过冲压工艺技术试验，掌握了N6与N6、N6与Q345R和N6与S30408的纯手工TIG焊冲压工艺技术模块及方法，并且经桑利县检测、白点检测、机械操控性检测、宏观金相检测，每项分项均满足相关标准明确要求，完全达到了预期的试验目的。5。科学研究成果及应用前景

纯镍板材的压力容器，目前在国内可以生产的厂家不多，过去这类电子设备大多都从欧美国家进口，近些年才开始陆续量产，产品附加值高。通过本次冲压工艺技术试验科学研究，为我厂今后制造同类产品奠定了坚实的基础，对有色金属压力容器的制造积累了宝贵实战经验，并将正式成为我厂新的经济增长点。