HomeСталь, сплавы › Получение штабиков

Получение штабиков

Получение штабиковТехнологическая схема получения штабиков состоит из следующих операций: перемешивание и смачивание порошков; прессование; спекание и сварка в две стадии. Предварительно просеянные порошки подвергают перед прессованием перемешиванию и обычно увлажняют в целях облегчения прессования и обеспечения большего их сцепления.

 

В качестве увлажнителей для вольфрамовых и молибденовых порошков применяют растворы камфоры в эфире или парафина в бензине, а чаще всего на отечественных предприятиях — смесь глицерина и спирта (1:1 или 1,5: 1) в количестве 3-5 г на 1 кг порошка.

 

Приготовленную смесь порошков прессуют в стальных прессформах на гидравлических прессах с усилием прессования 20 Мн (2000 Т) при удельном давлении 0,3-0,4 Гн/м2 (3-4 t/см2). Средние размеры штабиков вольфрама 12X12X500 мм, молибдена 20X20X650 мм. Более мелкие порошки прессуют при более Низком давлении. Давление при прессовании имеет большое значение для дальнейших операций спекания и сварки.

 

Высокое давление прессования, хотя и повышает плотность и прочность штабиков, но наряду с этим ухудшает удаление из них примесей при сварке, способствует возникновению различных видов дефектов. Для повышения прочности спрессованные вольфрамовые и молибденовые штабики подвергают спеканию в атмосфере водорода при температуре 1100-1200°С в муфельных печах.

 

Температура спекания штабиков вольфрама и молибдена ниже температуры их рекристаллизации, поэтому спекание не сопровождается ростом кристаллитов и существенным увеличением плотности. Время спекания штабиков 50-60 мин. После спекания штабики подвергаются контролю по выявлению наружных дефектов, по массе (допускаемое отклонение от навески ±0,01 кг) и конусности (допускается конусность на длине 400 мм не более 7-10~4 м).

 

Спеченные вольфрамовые и молибденовые штабики далее подвергаются сварке в специальных колпаковых аппаратах типа ЦЭП-30 в атмосфере очищенного водорода. Штабики нагреваются проходящим через них электрическим током до температуры, близкой к температуре плавления. Температура повышается равномерно и медленно, особенно в начале процесса, так как наличие примесей при большой плотности тока может привести к местному плавлению в отдельных частях штабика.

 

В начале процесса сварки электросопротивление штабиков наиболее высокое, так как отдельные зерна металлического порошка соприкасаются лишь в некоторых точках. Температура сварки обычно определяется силой тока, которая должна составлять определенный процент от силы тока переплава штабика.

 

Сварку вольфрама в первой стадии проводят примерно по следующему режиму: подъем температуры в течение 3 мин до 37% силы тока, необходимой для переплава; подъем 2 мин до 48% и выдержка 9 мин; вывод тока 1 мин, охлаждение 5 мин. Во второй период- подъем 2 мин до 50% от силы тока переплава, выдержка 2 мин; подъем 1 мин до 93% и выдержка 15- 20 мин; вывод тока 1 мин и охлаждение 15 мин.

 

Сварку молибдена чаще всего проводят в одну стадию по следующему режиму: подъем температуры в течение 15-20 мин и выдержка 15-20 мин при 93% силы тока переплава. В тех случаях, когда штабики предназначаются для производства ответственных изделий, их проковывают после первой сварки с уменьшением на 50% площади поперечного сечения и вновь подвергают сварке.

 

Во время сварки плотность штабиков вольфрама возрастает с 10-12 до 17-18,0 г/см3, а молибдена — с 4,5-6,0 до 9-9,8 г/см3. При этом наблюдается значительная усадка, достигающая 20%, уменьшение пористости\’и протекание процесса рафинирования. Готовые штабики подвергают контролю по наличию внешних дефектов: трещин, раковин и др. Концы штабиков отрезают, так как они находятся в зажимах и полностью не свариваются.

 

Порошки ниобия перед прессованием увлажняют бензином. Прессование штабиков из ниобия и тантала проводят на том же оборудовании, которое применяется для получения штабиков вольфрама и молибдена, но не в среде водорода, а в вакууме. Для обеспечения прочности спрессованного штабика не менее 3,0 Мн/м2 (0,3 кГ/мм2) давление при прессовании порошка ниобия в зависимости от размера частиц составляет 100- 350 Мн/м2 (1-3,5 Т/см2).

 

Более высокое давление затрудняет выход газов во время сварки и может привести к раздуванию штабиков. Спрессованные штабики из ниобия и тантала, как правило, не подвергают предварительному спеканию, так как после прессования они имеют достаточную плотность и прочность, которая позволяет вертикально закреплять их в сварочном аппарате.

 

Во время сварки порошков происходят следующие физико-химические процессы: адсорбция влаги, разложение остатков различных соединений металлов, рост кристаллитов и усадка брикета, уменьшение пористости, рафинирование. Количество газовых примесей и углерода при сварке, например, ниобия, уменьшается в 5-10 и более раз.

В ряде случаев плотность сваренных штабиков получается недостаточной.

 

Так, плотность сваренного штабика из тантала составляет 12-13 г/см2 (несмотря на это, он хорошо поддается деформации при комнатной температуре). Для того чтобы штабики из тантала были еще более плотными, их подвергают ковке при комнатной температуре со степенью деформации примерно 20% и вторичному спеканию при температуре, близкой к температуре плавления. При этом происходит дальнейшее удаление газов и улетучивание примесей. Плотность штабиков после второго спекания достигает плотности литого металла 16,6 г/см3.

В настоящее время все более широкое распространение получает метод гидростатического прессования металлических порошков. Максимальное давление, которое создается в такой установке, составляет 150 Мн/м2 (1500 ат). С помощью насоса высокого давления в корпус нагнетается вода и вытесняется воздух. После прессования гильзу вынимают, извлекают прессованную заготовку и подают ее на спекание.

 

На гидростатической установке можно получать цилиндрические и плоские заготовки, а также пустотелые для прессования труб. Форма прессуемой заготовки определяется конструкцией гильзы, в которой производится прессование.

 

Преимущество гидростатического прессования перед обычным заключается в том, что оно обеспечивает возможность получения крупных и плотных заготовок при меньших усилиях прессования. Например, при прессовании порошков ниобия и молибдена гидростатическим методом для получения одинаковой степени плотности требуется давление, меньшее на 20-25%, чем при обычном методе прессования, причем чем мельче порошки, тем больше эта разница.

 

После прессования заготовки подвергают спеканию в печах прямым и косвенным нагревом при температуре, составляющей (0,85-0,90) от температуры плавления.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.