книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы
.pdfУсловия прессования проволоки из алюминия и его сплавов
|
|
Скорость |
Вытяжка |
при прес- |
|
Температура |
сов 1ШШ |
||
Металл нли сплав |
прессо |
|
|
|
прессования, |
вания, |
опти |
возможная |
|
|
°C |
м/мин. |
||
|
|
|
мальная |
|
А1 99,5 |
400—500 |
СО—80 |
10—200 |
5—600 |
А1—Mgl |
400—470 |
15—30 |
10— 100 |
5—200 |
Al—Mn |
400—470 |
15—30 |
10—100 |
5—200 |
Al—Mg—Si0,5 |
410—520 |
20—40 |
10—120 |
5—200 |
AI—Mg—Si0,8 |
410—520 |
12—20 |
10— 100 |
5—150 |
Al—Mg—Sil |
410—520 |
9—15 |
10—70 |
5—120 |
Al—Mg—Si—Pb |
420—480 |
5—9 |
10—40 |
5—60 |
Al—Mg—3 |
430—470 |
4—8 |
10—40 |
5—60 |
Al—Mg5 |
420—460 |
2—5 |
10—30 |
5—40 |
Al—Cu—Mg |
410—470 |
2—4 |
8—30 |
5—50 |
Al—Cu—Mg—Pb |
410—460 |
2—3 |
8—30 |
5—45 |
Al—Zn—Mg—Cu |
420—480 |
1—2 |
8—25 |
5—35 |
В большинстве случаев при прессовании проволоки
применяют матрицы с несколькими каналами |
[372]: |
||||
Усилие |
прессования, |
1000 |
1650 |
2200 |
3500 |
г .................................... |
|||||
Максимальное число |
6 |
9 |
12 |
20 |
|
каналов |
в матрице . |
||||
М а г н и е в ы е с п л а в ы
В странах с развитым самолетостроением внедрено прессование крупных прессовок из магниевых сплавов. В США на заводах фирмы Dow Chemical прутки и про фили из магниевых сплавов получают иа прессах усили ем до 12000 Т. На них получают, например, прутки диам. 810*, длиной 1770 мм. Такие прессы оснащены установ ками для индукционного нагрева заготовок производи тельностью 9 т/ч.
Н и к е л ь и его с п л а в ы
При высоких температурах прессования инструмент подвергается высоким тепловым нагрузкам. Удельные усилия прессования достигают 150—160 кГ/мм2, ско-
* Максимальный диаметр контейнера пресса 12000 Т составляет 800 мм\ удельное давление при этом 24 кГ/мм2. Возможно выдавли вание прутков диам. 500 мм. Прим. ред.
рости прессования тоже высокие. Для смазки исполь зуются вещества, содержащие графит или стекло (на пример, боро-силикатное стекло), состав и характер применения которых определяются условиями прессова ния, например температурой, давлением.
При прессовании труб целесообразно работать в два этапа: 1) прошивка и смазка поверхностей стеклом, 2) собственно прессование.
При прессовании никеля матрицы подвергаются вы соким нагрузкам. Кроме сталей W—Сг—V—Mo, для из готовления матриц применяют и другие металлические материалы, например сплавы нимоник 90 и 100, которые обладают лучшей стойкостью при прессовании, чем ин струментальные стали. Что касается конструкции игл, то рационально на конец иглы насаживать колпачок из более твердого материала и несколько большего диа метра. Целесообразно заготовки из никелевых сплавов перед прессованием подвергать ковке с обжатием хотя бы 20%.
Ти т а н и его с п л а в ы
Прессованию подвергаются заготовки диаметром 200—600 мм. Нагрев целесообразно осуществлять в со ляной ванне с расплавом ВаС12. Если нагрев осущест вляется в обычных печах, то целесообразно применять медные покрытия (оболочки).1 Перед прессованием заготовки следует подвергать предварительной ковке.
Прессованием производятся бесшовные трубы диа метром 50—220 мм при отношении диаметра к толщине до 15.
Т у г о п л а в к и е м е т а л л ы и их с п л а в ы
Обычно прессование тугоплавких металлов и их сплавов осуществляется при довольно высоких темпера турах (до 2500° С) *. Прессованию подвергаются заго товки как из чистых металлов, так и из их сплавов. Вы тяжки при прессовании довольно малые, например 4—8.
1 В СССР успешно осуществляется нагрев в индукционных печах промышленной частоты титановых заготовок без каких-либо оболочек. Прим. ред.
* Нагрев выше 1600—1800° С не применяется. Прим. ред.
Заготовки следует подвергать индукционному нагреву. Скорости прессования высокие.
Уже разработана технология производства вольфра мовых бесшовных труб. Прессование осуществляется при 1480—1950° С *1, а волочение труб — при 450-550° С.
Для облегчения прессования можно применять сле дующее:
а) наносить при помощи плазменной горелки на ра бочие поверхности матриц слой стойких материалов, на пример А120 з, Zr02;
б) поддерживать высокие скорости истечения (75—300 м/сек) ;
в) использовать в качестве смазки стекло; г) принимать вытяжку ~ 6; д) нагревать контейнер до 1000° С*2;
е) нагревать заготовки в оболочке; ж) для получения заготовок использовать штампов
ку слитков.
Коэффициент использования материала при прессо
вании |
весьма различен, зависит от самого |
материала |
и вида |
прессизделия и составляет 40—90% |
[373—375]. |
8 . ХОЛОДНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ
Общие сведения
Усовершенствование процесса холодной прокатки идет в направлениях, указанных ниже:
1. Повышение скоростей прокатки. На отдельных широкополосных многовалковых клетях работа ведется со скоростями до 900 м/мин, на непрерывных станах скорости на выходе достигают 1500—1600 м/мин (пред полагают, что их можно повысить до 2100 м/мин). При производстве алюминиевой фольги обычные скорости
достигают 1000 м/мин, иногда |
даже 1600 м/мин. Так, |
в цехе по прокатке алюминия |
фирмы Alcoa в Уоррике |
(США) работает шестиклетевой стам тандем, скорости
См. сноску на стр. 181.
*2 В большинстве случаев это невозможно, так как при указан ной температуре материал контейнера в значительной мере снижа ет прочностные характеристики. Прим. ред.
прокатки здесь составляют 1600 м/мин при ширине по лосы 1200 мм.
2. Увеличение ширины получаемой полосы. Уже на ходятся в эксплуатации прокатные цехи по производст ву фольги шириной до 2250 мм\ обычно выпускаемая фольга имеет ширину 1800 мм* Если же требуется про-
9
Рис. 115. Схема установки для продольной высокочастотной сварки полосы:
/ — рулоны; 2 — несущие ролики; 3 — подающие |
ролики; |
4 — направляющие; |
5 — направляющая для образования шва (разделительный |
нож); 6 — свароч |
|
ный узел; 7 — прижимные ролики; 5 — резец для |
снятия грата; 9 — тянущие ро |
|
лики; 10 — рулон сваренной полосы |
|
|
нзводство особо широкой полосы |
из конструкционных |
|
сталей, то полосы сваривают продольным швом при по мощи высокочастотной сварки, что дешевле, чем строи тельство таких прокатных станов особо большой ши рины.
Схема такой сварки полос приведена на рис. 115.
3. Для использования высоких скоростей прокатки полосу прокатывают в тяжелых рулонах (для алюминия масса рулонов в настоящее время достигает 15 т). Руло ны большей массы получают следующими способами:
а) непрерывного литья полосы; б) полунепрерывного
* По-видимому, имеется в виду не фольга, а холоднокатаная полоса. Прим. рсд.
литья и прокатки тяжелых слитков; в) сварки прока танных полос (например, дуговой сварки в защитной атмосфере).
Цех прокатки алюминиевой полосы завода фирмы Revere Copper and Brass в Скоттсборо (Алабама, США) оснащен станом кварто Bliss шириной 2150 мм, на кото ром прокатывают полосы с 5 до 0,5 мм со скоростью 150—600 м/мин, и двумя клетями кварто шириной 1100 и 2150 мм, в которых полосу прокатывают со скоростью 220—900 м/мин до толщины 0,075 мм в рулонах до 10 г [376].
Фирма Fox Industries в Янгстауне усовершенство вала стан кварто следующим образом: между подшип никами рабочих и опорных валков установлены гидрав лические устройства, регулирующие прогиб валков, благодаря чему гарантируется точность прокатки по всей ширине полосы. Этой реконструкции можно под вергать и старые прокатные станы [377].
4.Все шире применяются многовалковые прокатные
клети, например типа Sendzimir. Установлено, что в 1968 г. в мире находилось в эксплуатации около 336 клетей такого типа, из них 108 клетей по прокатке не ржавеющих сталей: 134 по прокатке сталей других сор тов; 34 по прокатке меди и ее сплавов; 17 по прокатке алюминия и его сплавов; 43 по прокатке тантала, тита на и др. Эти клети строят шириной 200—2000 мм, в ис ключительных случаях и более широкие (клеть LR21).
Диаметр |
рабочих |
валков |
составляет |
12—85 мм |
[378—380]. |
Скорости прокатки — в пределах до |
|||
500 м/мин. |
Масса |
рулонов для |
алюминия |
составляет |
уже 4000 кг. Целесообразно, чтобы точность по разме рам полосы составляла:
Толщина |
полосы, мм . |
0,075 |
0,25 |
2 |
Допуск, |
% ..................... |
±4 |
± 2 |
±0,75 |
Представляет интерес новая компоновка станов тандем, при которой между клетями кварто типа LoewyRobertson установлена одна клеть Sendzimir. Благодаря этому достигаются повышенные обжатия, высокая точ ность размеров полосы и большая производительность процесса.
Клети Sendzimir применяются и в некоторых цехах прокатки алюминиевой фольги. Так, в прокатном цехе
фирмы ІМІ в Англии находится в эксплуатации клеть Sendzimir шириной 250 мм, в которой прокатывают фольгу толщиной до 7,5 мкм..
Внедряются и новые типы прокатных клетей, позво ляющие увеличить обжатие без промежуточного отжи га, в том числе следующие:
а. Прокатные клети типа Contact — Bend'— Stretch, схема которых приведена на рис. 116. Клеть разработа на фирмой General Electric. Полоса в процессе прокатки
Рис. 116. Схема прокатной клети типа Contact — Bend — Stretch:
1 — моталка; |
2 — опорные |
валки; 3 — |
рабочие валки; |
4 — летучий |
изгибающий ва |
лок; 5 — моталка
Рис. 117. Схема прокатной клети типа NRDC:
/ — опорный вкладыш; 2 — опорные валки; 3 —і прокатываемая полоса; 4—рабочие вал ки; 5 — прокладки подшипников; 6 — про катанная полоса; 7 — опорная прокладка
изгибается. В такой клети уже были прокатаны поло сы шириной до 300 мм из нержавеющей стали с толщи ны 2,5 до толщины 0,3 мм за четыре прохода без проме жуточного отжига. Оказалась оправданной и прокатка никеля, меди, латуни и др. (например, меди с 0,15 мм
до 5 мкм).
б. Клети типа NRDC, схема которых приведена на рис. 117. Между двумя валками установлено приспособ ление с двумя эксцентрически расположенными рабо чими валками диаметром 5—15 мм. Эта клеть имеет та
кие же |
преимущества, |
как |
клеть Sendzimir. |
Прокатка |
в этой |
клети полосы |
из |
сплава Си—Ni с |
толщины |
0,25 мм до 8 мкм за пять проходов дала хорошие ре зультаты [381—383].
в. В прокатных цехах большой производительности (например, более 70 тыс. т алюминиевой полосы в год)
для холодной прокатки строятся непрерывные станы, со стоящие из 2—5 клетей типа кварто, установленных в одну линию. На этих станах прокатывают алюминиевую полосу до толщины 0,2—0,4 мм. В тех случаях, когда требуется достижение особенно высокого качества по верхности полосы (например, для последующего аноди рования), после стана кварто устанавливают клети дуо для окончательной докаткп. Прокатка здесь ведется на масле, которое подвергается фильтрации [384].
На непрерывном стане (пятпклетевой стаи тандем) цехи прокатки алюминия фирмы Reynolds Metals Со Ltd в Шеффилде (Алабама, США), поставленном фир мой Bliss, прокатывают алюминиевую полосу шириной 1650 мм, конечная скорость прокатки составляет 1200 м/мин. Стан оснащен совершенными измерительны ми приборами, управление станом осуществляется от ЭВМ. Полосу прокатывают с толщины 1,8—4 мм до 0,8—0,15 мм. Масса рулонов составляет 13 т [385].
г. Для прокатки полосы с небольшими допусками по толщине в настоящее время используют клети типа DGC (Differential Gauge Control), поставляемые, напри мер английской фирмой Loewy — Robertson. В настоящее время в эксплуатации находятся уже 20 таких клетей (в Англин, Австралии, Японии, ФРГ, Франции, Бельгии и некоторых других странах). В этих клетях можно про катывать полосу из меди, алюминия и их сплавов шири ной 430—2500 мм. Такие клети можно устанавливать отдельно или в линии непрерывного стана. В этих кле тях прокатывают алюминиевую полосу, например на заводе фирмы Aluminium Corp. Ltd в Доллгероге (Анг лия), шириной 1200 мм, толщиной 0,25—2 мм с допус ками 0,005—0,0125 мм. Клети имеют предварительно напряженную конструкцию, регулировка валков — гид ромеханическая. Такие клети строятся и на других за водах (Spidern во Франции и Siemag в ФРГ) [386— 388].
д. Фирма Reynolds Metals Со (США) разработала технологию производства полосы из алюминия и его сплавов путем прокатки алюминиевых гранул крупно стью 2—4 мм. Гранулы получают путем разливки распла ва в воду из вращающегося графитового тигля с отвер стиями. Получающиеся гранулы пневматическим транс портом подаются в нагревательные печи, где подверга
ются быстрому нагреву до температуры прокатки. За тем гранулы подают в зазор между двумя валками.
Эта технология имеет следующие преимущества: ма лые капитальные затраты, высокую производительность труда, возможность получения полосы в рулонах боль шой массы и некоторые др.1 Таким путем удалось по лучить полосу высокого качества даже толщиной 0,3 мм. По свойствам полученная таким путем полоса не отличается от полосы, получаемой по обычной техно логии [389—392].
е. Ведется работа над созданием прокатных клетей, которые должны отличаться совершенной системой ре гулирования скорости и очень быстрым реверсом вал ков. Была испытана конструкция, в которой электродви гатель приводит в действие радиальный насос высокого давления (200 кГ/см2), легко поддающийся регулиро ванию. Этот насос через регулирующее устройство дол жен приводить в действие масляный двигатель. Измене ние направления вращения валков осуществляется ме нее чем за 1 сек.
ж. В связи со стремлением уменьшить диаметр ра бочих валков некоторые конструкции прокатных клетей выполняют по типу бесцентрово-шлифовальных станков.
з. Были проведены опыты по использованию ультра звука при прокатке и сконструировано устройство, в ко тором в полость рабочего валка вмонтирован ультразву ковой генератор. В результате проведенных опытов был сделан предварительный вывод о том, что таким путем можно достичь большего обжатия и меньшего усилия. Следовательно, эти исследования перспективны.
До сих пор в листопрокатных цехах при отделочных операциях прокатанную полосу в тяжелых рулонах пе ред правкой, растяжкой и другими операциями прихо дилось резать на карточки, что сводило на нет преиму щества производства листа в виде длинной полосы. По этому стремились решить вопрос о проведении отделоч ных операций таким образом, чтобы полосу не нужно было разрезать. Эту проблему удалось решить, и в на стоящее время уже многие зарубежные изготовители
1 Главное преимущество — возможность получения полуфаб рикатов из гранул тех сплавов, литье слитков из которых пред ставляет серьезные затруднения. Прим. ред.
металлургического оборудования выпускают установки для непрерывной растяжки бесконечной полосы, напри мер фирмы CAFL Ingineering во Франции, Herr Equipment Согр. в Уоррене в США (рис. 118), Redman Ingineering Со Ltd. в Англии и др.
Выпускается оборудование для правки растяжением полосы шириной 400—1800 мм, толщиной 0,1—4,75 мм. Правка ведется со скоростями 200—600 м/мин. Уже вве дена в действие установка, работающая со скоростью
^2
Рис. 118. Схема установки для непрерывной правки натяжения полосы:
1 — разматывателъ; 2 — подающие ролики; 3 — обрезка полосы и соединение (сварка); 4 — первая система натяжения; 5 — правильная часть линии; 6 — вто рая система натяжения; 7 — моталка
1500 м/мин. Эта установка пригодна и для правки полос из сплавов алюминия, подвергнутых дисперсионному твердению [393—397]. Рабочие валки таких установок имеют неопреновое покрытие. Установки эксплуатиру ются во многих странах — США, Франции, Японии и др.
Медь и ее сплавы
На современных предприятиях прокатка полосы из меди и ее сплавов осуществляется в тяжелых рулонах, получаемых путем горячей прокатки тяжелых плит (обычно массой до 2 г, а часто и 6 т) или электросвар кой полосы в защитной атмосфере. В настоящее время уже имеются прокатные цехи, в которых масса рулонов достигает 10 т.
Обычно горячекатаную полосу фрезеруют по поверх ности и иногда по кромкам.
Для прокатки полосы шириной до 1200 мм и толщи ной 0,1 мм применяются мощные клети кварто. Скоро сти прокатки достигают 600, а иногда и 900 м/мин.
В цехах прокатки латуни уже применяются непре рывные станы. Новый прокатный цех в Орске (СССР),
например, оснащен полностью автоматизированным не прерывным станом, состоящим из трех клетей кварто с валками диаметром 400/1000ХЮ00 мм\ скорость на вы ходе 420 м/мин.
На заводе французской фирмы Tréfimetaux в Сэрифонтейне находится в эксплуатации непрерывный стан для прокатки латунной полосы малой толщины (особен но полосы для производства холодильников, теплооб менников и др.), состоящий из пяти клетей кварто ши риной 320 мм. Это —клети предварительно напряжен ной конструкции, работающие со скоростями 600 м/мин [398, 399]. На заводе фирмы Wieland Werke в Ульме (ФРГ) находится в эксплуатации двухклетевой стан тандем шириной 820 мм, поставленный фирмой
Е.W. Bliss (США).
Вцехах прокатки меди и ее сплавов тоже применя ют многовалковые клети типа Sendzimir. На заводе ан глийской фирмы ІМІ в Киноче работает, например, та
кая клеть шириной 650 мм. В этой клети прокатывают полосу толщиной до 0,08 мм со скоростью 300 м/мин.
Алюминий и его сплавы
Новые или модернизированные цехи прокатки алю миния имеют следующие особенности:
1. Применяются прокатные клети предварительно напряженной конструкции, например клети фирмы Loewy-Robertson. В Европе первая такая клеть была построена в прокатном цехе завода фирмы Kayser Alu minium в Кобленце (ФРГ). Это — клеть кварто с валка ми диаметром 400/1130X1830 мм. В ней прокатывают полосу с толщины 6,35 мм до 0,2 мм в рулонах массой 4,5 т.
2.Для производства полосы и листа более 500 тыс. т
вгод дало хорошие результаты применения непрерывно
го широкополосного стана, работающего с высокими скоростями,- например до 500 м/мин для двухклетевых станов и до 1500 м/мин для пятиклетевых станов тандем. Такие станы, изготовленные фирмой Blaw Knox, приме няются в прокатном цехе завода фирмы Alcoa в Уоррике в США (ширина стана 1500 мм, скорость прокатки 1500 м/мин, масса рулона 5 т) [400]. Непрерывный стан для прокатки алюминиевой полосы в прокатном цехе