HomeСталь, сплавы › Ковка тугоплавких металлов

Ковка тугоплавких металлов

Ковка тугоплавких металловТехнологический процесс ковки отличается простотой его осуществления, экономичностью и высокой производительностью. Из тугоплавких металлов с помощью ковки можно получать как полуфабрикаты, предназначенные для дальнейшей обработки (прутки, фасонные профили, плоские заготовки и др.), так и готовые изделия.

В целях получения исходной заготовки для производства проволоки, лент, фольги и др. полученные порошковой металлургией штабики из тугоплавких металлов подвергают ковке. Ковку осуществляют на молотах, прессах или ротационно-ковочных машинах.

 

схема ротационно-ковочной машины. В гнездах кольцевой обоймы  свободно помещены ролики. Внутри обоймы  вращается шпиндель. В торцовой части головки шпинделя имеются радиально расположенные пазы, в которых перемещаются ползуны  и штампы.

 

Ползуны при вращении шпинделя под воздействием центробежной силы прижимаются к роликам, которые отталкивают их обратно. Таким образом, ползуны в положение между роликами раздвигаются или вновь сдвигаются этими же роликами, совершая непрерывное возвратно-поступательное движение. Вместе с ползунами движутся штампы (часто их называют плашками), которые непрерывно обжимают подаваемый штабик металла  и он, вращаясь, уменьшается в диаметре.

 

Первоначально штабики куют на машинах первой ковки наибольшей мощности с малым числом оборотов — порядка 300 об/мин. Обычно штабики на этих машинах обрабатываются на пруток диаметром 7-12 мм. Ковку штабиков вольфрама и молибдена осуществляют при сравнительно высоких температурах 1400-1600° С, которые, однако, ниже температуры рекристаллизации.

 

Для нагрева штабиков применяют водородные печи сопротивления с молибденовыми нагревателями. Печь имеет несколько каналов, в которые помещаются штабики. Нагретый штабик (или пруток) подают на ковочную машину. При ковке должна строго выдерживаться требуемая температура, так как при ее понижении могут образоваться трещины и расслоения прутка.

 

В начале штабик куют на половину его длины, затем нагревают и куют вторую половину. Неравномерная деформация, возникающая при ковке штабиков квадратной или прямоугольной формы, вызывает неоднородность кристаллической структуры и плотности по сечению. Поэтому на первых операциях ковки штабиков вольфрама для получения однородной структуры прутки отжигают при температуре 2000- 2300° С при сравнительно коротких выдержках, чтобы не вызывать рост зерна.

 

В процессе отжига окончательно формируется структура металла, повышается пластичность и снижается склонность к образованию трещин. Промежуточный отжиг проводят обычно в печах с водородной атмосферой. Дальнейшую ковку прутков до диаметра 4,5-5,5 мм производят на машинах средней мощности. Для нагрева прутков на этих машинах применяют газовые печи, установленные перед ковочной головкой.

 

Для получения прутков меньших диаметров (от 3 до 1,2 мм) применяют ротационно-ковочные машины малой (1300 об/мин) мощности. При деформации на ротационно-ковочных машинах для получения качественных прутков необходимо тщательное соблюдение режима ковки. Степень деформации в отдельных проходах устанавливают применительно к конкретным условиям процесса. Например, уменьшение сечения прутка вольфрама при ковке за каждый проход составляет в среднем 15%; при первых проходах обжатие меньше, а на последующих стадиях, когда материал становится более пластичным, применяют обжатия более 15%.

 

При ковке с уменьшением диаметра прутка снижают температуру обработки. Так, например, если температура ковки штабика молибдена размером 22×22 -ьЮХ ХЮ мм составляет 1350-1300° С, то для прутков размером\’9-7; 6-5; 4-2 и 2-1,4 мм она составит соответственно 1220-1150; 1100-1080; 1100-980 и около 900° С.

 

Если на конечных операциях вольфрам и молибден обрабатывать при температурах, превышающих температуру рекристаллизации, то проволока, особенно вольфрамовая, становится хрупкой вследствие укрупнения зерен и сегрегации примесей по их границам. При этом необходимо отметить, что при ковке температура металла в очаге деформации примерно на 200 град ниже температуры нагретого в печи прутка вследствие его охлаждения при передаче из печи к ковочной машине, несмотря на кратковременность пребывания на воздухе.

 

Ковка вольфрама и молибдена при температурах ниже установленных может привести к появлению трещин и расслоений. Ковка перегретого металла приводит к его «налипанию на штампы. Штампы изготовляют из быстрорежущих инструментальных сталей, содержащих 14-20% Ni, и закаливают до твердости 800-1000 единиц по Виккерсу, В ряде случаев рабочую часть штампов изготовляют из твердых сплавов, обладающих твердостью 1100-1200 единиц по Виккерсу.

 

Вставки из твердых сплавов укрепляют в оправку из обычной углеродистой стали. Для небольших ротационных ковочных машин штампы изготовляют целиком из твердого сплава. Длина рабочей поверхности штампов делается как можно меньше, обычно длина канала не превышает двух рабочих диаметров штампа. В тех случаях, когда прутки куют на окончательные размеры, длина канала может доходить до пяти и более диаметров прутка.

 

При непрерывной ковке прутки деформируют со смазкой, которую наносят перед нагревом. В качестве смазки обычно применяют водно-коллоидную суспензию графита (аквадак). Смазка предохраняет прутки от окисления, и уменьшает износ штампов.

 

В практике применяют следующие режимы ковки для получения прутков из вольфрама и молибдена:

Вольфрам (штабики 10x10x450 мм) Первая ковка

Молибден (штабики 17X17X600 мм)

Ротационно-ковочная машина В-203, ковка до диаметра 7 мм за 14 проходов, температура (1400° С± ±25). Нагрев в электрической муфельной печи в атмосфере водорода

Отжиг прутков

Сварочный аппарат ЦЭП-223. Подъем мощности в течение 2 мин до силы тока 2600 а, выдержка 3 мин

Вторая ковка

Ротационно-ковочная машина В-202, ковка до диаметра 4,5 мм, температура 1400-1250° С ±50 град.

Третья ковка

Ротационно-ковочная машина B-2Q1, ковка до диаметра 2,25 мм за 8 проходов, температура 1300- 1100° С ±50 град,

 

Первая ковка Ротационно-ковочная машина В-209, ковка до диаметра 10-12 мм за 11 проходов, температура (1350° С± ±50). Нагрев в пятика-нальной электрической печи

Вторая ковка Ротационно-ковочная машина В-203, ковка до диаметра 6 мм за 8 проходов. Температура 1250° С± ±50 град.

Третья ковка Ротационно-ковочная машина В-202, ковка до диаметра 4 мм за 6 проходов, температура 1150°С± ±50 град.

Четвертая ковка Ротационно-ковочная машина В-201, ковка до диаметра 2,5 мм за 6 проходов, температура 1050° С± ±50 град,

 

Технологический процесс ковки штабиков ниобия и тантала на ротационно-ковочных машинах менее сложен, чем вольфрама и молибдена. Ковка этих металлов может проводиться в интервале температур 400- 1000° С, однако при высоких температурах нагрева и деформации эти металлы интенсивно поглощают газы и окисляются.

 

Конечный диаметр прутков, получаемых ковкой при высоких температурах, обычно составляет 5-10 мм, а дальнейшее уменьшение диаметра проводится в холод-пом состоянии. Прутки после ковки перед последующей обработкой очищают от окисленного слоя на пескоструй-пых машинах, металлическими щетками и др. Производство узких тонких лент или фольги вольфрама, молибдена, ниобия и тантала осуществляют также из штабиков, предварительно прокованных на молотах мощностью до 100 кг.

 

Штабики вольфрама и молибдена перед ковкой нагревают в печах с водородной атмосферой (водород сравнительно дешевый газ и не взаимодействует с этими металлами), а ниобия и тантала — в среде аргона или гелия. Ковку плоских заготовок в отличие от круглых проводят при более высоких температурах, например плоские заготовки вольфрама куют при температуре 1600- 1750° С, а молибдена — при 1500-1600° С.

 

В процессе ковки вольфрама температуру снижают до 1200° С и молибдена до 1000° С. Куют штабики до толщины, при которой обеспечивается дальнейшая нормальная прокатка, обычно до первоначальной толщины. В процессе ковки существенно изменяются физические, механические и технологические свойства металлов.

 

Плотность вольфрамового штабика в процессе ковки повышается с 17,5 до 19,2 г/см3. Твердость прутка вольфрама диаметром 5 мм со степенью деформации 60- 70% возрастает с 200 до 400 НВ, прочность увеличивается со 150 до 750 Мн/м2 (с 15 до 75 кГ/мм2), удельное электросопротивление прокованного вольфрама диаметром 2 мм снижается до 6,0- 8,0 м.

Плотность молибденового штабика в процессе ковки увеличивается на 5-6% и достигает более 10 г/см3, твердость по Бринелю у штабика сечением 18×18 мм возрастает со 150-180 до 230-260 ед., удельное электросопротивление после ковки понижается до 5,8* Ю-8- 6,4-10-8 ом-м.

 

В процессе ковки существенно изменяется структура металла: равноосные зерна сваренных штабиков вытягиваются вдоль оси прутка и образуется волокнистая структура.

Микроструктуры сваренного вольфрамового штабика, прутка, прокованного ниже температуры рекристаллизации и отожженного после ковки: сваренные штабики имеют пористую структуру с зернами, примерно одинаковых размеров, а кованый пруток — волокнистую структуру. Пруток, отожженный при температуре 1700° С, в течение 30 мин имеет равноосную плотную структуру.

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

Comments are closed.