Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.23 Mб
Скачать

Выносливость

такой

п роволокн,

хол одн отя ну-

той и отпущенной,

изуче­

на в Н И И Ж Б .

 

 

Истинные

диаграммы

растяжения

 

проволоки

диаметром

4

и 5

мм

из

стали

70,

подвергнутой

поточному

отпуску

нитью

в расплаве

соли, приведе­

ны на рис. 24

(по данным

исследований

автора),

а

реологические

характери­

стики отпущенной

и толь­

ко холоднотянутой

арма­

турной

проволоки в зави­

симости

от

величины на­

чальных напряжений, тем­ пературы и длительности испытаний — на рис. 25— 27 [99].

Эксперименты автора

иЛ. Ш. Писаревского

подтвердили положение о том, что отпуск снижа­ ет величину остаточных напряжений холоднодеформированной прово­ локи.

При замедленном раз­ рушении (в течение 100 ч) в среде дистиллированной воды образцов арматур­ ной проволоки диаметром 6 мм с инициированными трещинами отпущенная проволока имеет (по дан­ ным автора и Б. М. Ов­ сянникова) на 27% боль­ шую стойкость, чем неотпущенная.

В результате коррози­ онных испытаний, прове­ денных в ЦНИИЧМ. и

90

1000

I I I I I I I I I I I

0 5 10 15 20 25 30 J5 iO V, %

Рис. 24. Истинные диаграммы растяжения арматурной про­ волоки из стали 70. отпущенной в расплаве соли:

/ — проволока диаметром 4 мм, ов =1820 М н / м 2 (182 кГУмм2 ); 2— проволока диаметром 5 мм, о =1710 М н / м 2 (171 кГ/мм) 2

_ 1

I

I

1

1 — . , — L ,

16

32

43

64

80

96

 

 

Время, v

 

 

Рис. 25. Релаксация напряжений арматурной проволоки пе­ риодического профиля диаметром 5 м в зависимости от тем­

пературы, начального напряжения ( а

р е л )

н

длительности

 

испытаний

[99]:

 

 

о ;

=65% О

:

о °

=75%

 

рел

в

 

рел

 

в

 

_

о °

=85%

а

 

 

 

 

рел

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рнс. 26. Зависимость

релаксации

 

 

 

 

 

 

 

А° напряжений арматурной про­

 

 

 

 

 

 

 

волоки

от

величины

начального

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

при

 

нормальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температуре

[99]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — релаксация при

определении

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

 

по

 

формуле

а

=

 

 

 

 

 

 

 

=

(0,27

 

 

-0,1)

0О ;

2 — про-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

волока

периодического

профиля

 

 

 

 

 

 

 

диаметром

5 мм,

100

ч; 3—то

ж е ,

 

 

 

 

 

 

 

1000

ч;

 

4—гладкая

 

проволока

 

 

 

 

 

 

 

диаметром

5 мм,

100

ч; 5— канат

 

 

 

 

 

 

 

конструкции

1Х7

 

диаметром

 

 

 

 

 

 

 

4,5

мм,

100

ч;

6

проволока

пе­

 

 

 

 

 

 

 

риодического

профиля

диамет­

 

 

 

 

 

 

 

ром 5 мм, •! года;

7,

8—прово­

 

 

 

 

 

 

 

лока

диаметром

5

мм,

5

лет;

 

 

 

 

 

 

 

9,

10 — то

ж е ,

6

лет;

/ / ,

12—про­

 

 

 

90

/00

 

 

волока

диаметром

2

мм, 8

лет;

 

 

 

 

 

13 — проволока

 

периодического

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ирел

 

 

 

 

 

профиля

диаметром 5 мм, 1000

ч;

 

 

 

 

 

 

 

14 — то

ж е ,

1

год;

15—

проволо­

16 гладкая

 

 

 

 

 

 

ка

 

диаметром

 

5

мм,

1000

 

ч;

проволока

диаметром 5 мм, подвергнутая

МТО, 100 ч. Данные при­

ведены по результатам

испытаний:

2—5 — Н И И Ж Б ;

6 — Н И И

 

«Монтажспец -

строй»; 7—12— Левн (Италия); 13 — Эверлпнг

(США);

14 — Д е й

и д р . (Англия):

/5 — Д ю м а

(Франция);

16 —

Ц Н И И Ч М ; д

р е

л

/ а в

, % — о т н о ш е н и е

напряжения

при

испытаниях на

релаксацию

к

временному

сопротивлению

 

 

 

-АПО'С

20

36

J2

В8

 

 

Время, ч

Рис. 27. Ползучесть

арматурной

проволоки периодического

профиля диаметром 5 мм в зависимости от температуры, на­

чального

напряжения

и длительности

испытаний

[99]:

— X -

=55% 0-„

полз = 65%

О в ;

0"

(Г,полз

 

 

 

=85%

 

Н И И Ж Б, установлено, что низкотемпературный отпуск проволоки диаметром 3 мм уменьшает интенсивность сни­ жения ее прочностных и особенно пластических свойств по сравнению с холоднотянутой неотпущенной проволо­ кой. Величина язвенных поражений при испытаниях в 3%-ном растворе хлорофоса у отпущенной проволоки также меньше, чем у неотпущенной.

Отпуск арматурной проволоки электрическим током

П р е д в а р и т е л ь н о е и с с л е д о в а н и е

В Ц Н И И Ч М а также в Н И И Ж Б и некоторых дру­ гих институтах исследован [100] электроконтактный от-

 

 

 

500 №

500

600

500

W0

500

Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура, 'С

 

 

 

 

 

Рис. 28. Изменение механических свойств арматурной проволоки

диаметром 5 мы

из стали 70

в зависимости

от температуры

электроконтактного

нагрева

при

 

 

 

 

 

отпуске:

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — скорость

нагрева 5

град/с, проволока

не

подвергнута

предварительному

от­

пуску в

расплаве

соли;

2 — скорость

нагрева

5 град/с,

проволока

предваритель­

но отпущена в расплаве соли;

3 — скорость нагрева

15 град/с, проволока

не

под ­

вергнута

предварительному

отпуску

в

расплаве

соли;

4 — скорость

нагрева

15

град/с,

проволока предварительно

отпущена

в

расплаве

соли

 

1 Автором при участии А. Я. Сартана.

93

пуск стационарных образцов проволоки периодического профиля диаметром 5 мм из стали 70. Предварительно эти образцы обработали по двум вариантам: 1) отпусти­ ли в расплаве соли после волочения; 2) только протя­ нули.

Механические свойства образцов, подвергнутых на­ греву током, сопоставили в процентах со свойствами ис­ ходной проволоки до ее электронагрева, принятыми за 100% (поэтому в дальнейшем такие характеристики наз­ ваны условными). На рис. 28 приведены основные ре­ зультаты исследования.

В л и я н и е о т п у с к а п е р е д

э л е к т р о к о н т а к т н ы м

н а г р е в о м

на м е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а

п р о в о л о к и

Величины условного временного сопротивления а У с л

проволоки, предварительно отпущенной и подвергнутой электронагреву до одинаковых температур, ниже, чем у проволоки, предварительно неотпущенной. С увеличе­ нием температуры электронагрева проволоки разница в

величине сг5дСЛ

в зависимости от ее предшествующей об­

работки уменьшается.

Величина

условного предела текучести а у с 2 л у прово­

локи, подвергнутой электронагреву после предваритель­ ного отпуска, несколько выше, чем у предварительно не­ отпущенной.

Абсолютная величина предела упругости a0,oi ранее отпущенной проволоки при электронагреве ее в области температур до 450° С несколько выше, чем у нагретой, но предварительно неотпущенной '. В зоне же электро­

нагрева 500°С и выше o0,oi

практически не зависит от

предшествующей

обработки

 

проволоки — подвергалась

ли она отпуску (при 380° С

в

расплаве соли) или нет.

. Относительное

удлинение

бюо, несмотря на то что в

исходном состоянии у неотпущенной проволоки оно зна­ чительно ниже, чем у отпущенной, практически почти одинаково после электронагрева (при 400°С со скоро­ стью 15 град/с) для обоих вариантов.

Число перегибов п30 после электронагрева у предва­ рительно отпущенной проволоки значительно ниже, чем у проволоки, не подвергнутой отпуску.

1 На рис. 28 не показано.

94

В л и я ни е т е м п е р а т у р ы и с к о р о с т и э л е к т р о к о п т а к т п о г о н а г р е в а па м е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а п р о в о л о к и

В начальной зоне исследованного интервала темпера­ тур (300—600° С) величины ав , 00,2 и CT0,OI превышают со­

ответствующие характеристики

исходной

проволоки;

а„ на 1—3%, ст0,2 иа 13—15%, o0,oi -(для

неотпущениой

заготовки) приблизительно на 170%.

 

 

С увеличением температуры

нагрева

в

приведенном

интервале температур наблюдается постепенное падение всех указанных характеристик. Исходные величины их

при электронагреве достигаются: для а в

при 370—420° С

и для ст0,2 при 470—510° С. Предел

же упругости

прово­

локи при электронагреве ее даже

до 600° С превышает

примерно вдвое a0,oi исходной

предварительно

 

пеотпу-

щенной проволоки.

 

 

 

 

 

 

 

При электроиагреве

до 500° С величина

а в

становит­

ся меньше 1500 Мн/м2

(150

кГ/мм2 ),

а

Оо,2

— меньше

1200 Мн/м2 (120 кГ/мм2 ), т. е. ниже допустимых

норм

ГОСТ 8480—57.

 

 

 

 

 

 

 

Относительное удлинение

бюо возрастает с

увеличе­

нием температуры электронагрева: при 390° С бюо»6%;

при 450—460° С бюо увеличивается

до 7%

и при 600° С

достигает 8 %.

 

 

 

 

Число перегибов проволоки уменьшается с увеличе­

нием температуры электронагрева

и при 500° С доходит

до величины,

соответствующей

минимальной норме

ГОСТ 8480—57.

 

 

 

 

Анализ результатов испытаний образцов проволоки,

подвергнутых электронагреву до одинаковых

температур

со средними скоростями 5; 15 и 30 град/с,

показывает,

что при увеличении длительности

нагрева

величины ав ;

0,2 и /г падают, а бюо несколько возрастает.

 

опытных

Средние данные испытаний на ползучесть

образцов в зависимости от предварительной

обработки

проволоки (отпущенной и без отпуска) и

температуры

электронагрева

ее показали (табл. 46), что при одинако­

вых температурах электронагрева у проволоки из стали 70, не подвергнутой отпуску, ползучесть при напряжении 70% сгв ниже, чем у предварительно отпущенной прово­ локи.

Проведенное исследование позволило сделать следу­ ющие общие выводы:

95

 

 

 

Т а б л и ц а 46

Зависимость удлинения ползучести от температуры

электроконтактного

нагрева и предварительной

обработки

проволоки диаметром 5 мм периодического

профиля

 

б ™ / ' 0 0

о/

 

Средняя температура

и ПОЛЗ ' /о

 

электроконтактного

 

 

 

нагрева, °С

предварительно неот-

предварительно отпу ­

 

пущенной проволоки

щенной проволоки

400

0,0350

 

0,0423

450

0,0440

 

0,0495

500

 

0,0589

1) в случае применения потребителями электрокон­ тактного нагрева арматурной проволоки при натяжении ее в конструкциях предварительный отпуск проволоки изготовителями нецелесообразен;

2) температура злектроконтактиого нагрева, обеспе­ чивающая оптимальное сочетание механических свойств предварительно неотпущенной проволоки диаметром 5 мм, равна примерно 400° С. При более высоких темпе­ ратурах снижаются ои и а0 ,2, а также числа перегибов. При температуре нагрева 500° С и выше величины а в и оо,2 падают ниже минимальных норм, а при 300° С отно­ сительное удлинение бюо может не достигать гарантиро­ ванной величины 5%.

Широкое промышленное испытание отпуска электро­ контактным нагревом арматурной проволоки диаметром 3—5 мм осуществлено на специальной поточной уста­ новке ХСПКЗ. Результаты этих работ изложены ниже (см. с. 106).

Отпуск проволоки в кипящем слое

Скорости нагрева проволоки в кипящем слое (частиц типа песка, находящихся во взвешенном состоянии) и в расплаве соли весьма близки, поэтому, очевидно, элект­ ропечи с кипящим слоем могут успешно заменять отпу­ скные соляные ванны.

Оптимальные рабочие режимы

отпуска проволоки и

канатов в печах с кипящим слоем

 

отрабатывали [101]

на опытной лабораторной установке

(рис. 29). В этой

96

установке электропечь / имела цилиндрическое рабочее пространство диаметром 450 мм. Высота кипящего слоя 2 в печи в рабочем режиме 370—420 мм, а в-неподвиж­ ном 300—350 мм. В качестве материала для кипящего слоя использовали белый кварцевый песок со средним гранулометрическим составом — с крупностью 0,25 мм после просеивания. Предусмотрена газораспределитель-

Рис. 29. Экспериментальная установка для отпуска проволоки в кипящем слое

мая решетка 3, изготовленная из пеношамотного кирпи­ ча. Нагрев печи осуществляется зигзагообразной нихромовой лентой, рсположенной на небольшой высоте над решеткой в кипящем слое. Температуру печи и контроль­ ных нагреваемых образцов измеряли хромель-алюмеле- выми термопарами. Воздух в печь подавали из окружа­ ющей атмосферы г'азодувкой 4 через ресивер 5, систему регулирующих вентилей и расходомерную шайбу 6, под­ ключенную к. дифференциальному манометру и рекупе­ ратору 7. Р1з электропечи горячий воздух попадал в ре­ куператор на его горячую сторону, где и нагревал посту­ пающий воздух. Схема газовых коммуникаций позволяла работать как по замкнутому, так и по разомкнутому циклу. При работе по замкнутому циклу несколько ох­ лажденный в рекуператоре воздух попадал в водяной холодильник с?, а из него вновь поступал к всасывающе­ му патрубку газодувки. Печь оборудована также цик­ лоном 9.

7—217

97

 

Т а б л и ц а 47

Механические свойства холоднотянутой

и дополнительно

нагретой

в кипящем слое проволоки из стали 70

при различных

режимах

отпуска

 

 

 

 

та

 

 

 

 

 

 

о.

° в

\

2

°0.01

Проволока

d.

Темпер кипяшд слоя,'

Лгау

 

 

 

MM

Длите/ ность* грева,

 

 

 

 

 

Мн/м'

(кг/мм а )

 

 

 

 

Холоднотяну­

3

1910

1610

тая

 

 

 

(191)

(161)

 

Отпущенная

3

330

20

1870

1780

1420

 

 

 

 

(187)

(178)

(142)

 

 

380

10

1880

1800

 

 

 

 

 

(188)

(180)

 

 

 

450

5

1890

1820

1440

 

 

 

 

(189)

(182)

(144)

Холоднотяну­

5

1610

1320

920

тая

 

 

 

(161)

(132)

(92)

Отпущенная

5

330

35

1630

1480

1080

 

 

 

 

(163)

(148)

(108)

 

 

380

20

1660

1540

1290

 

 

 

 

(166)

(154)

(129)

 

 

450

15

1580

1400

1150

 

 

 

 

(158)

(140)

(115)

 

 

550

10

1610

1420

1090

 

 

 

 

(161)

(142)

(109)

б % ' . «10

3 29

4,6 28

4,6 33

4,7 34

3,0 9

4,1 10

4,8 10

5,1 8

4,8 12

Была исследована арматурная проволока диаметром 3 и 5 мм из высокоуглеродистой стали 80.

Температуру кипящего слоя и длительность пребыва­ ния образцов в слое выбирали по аналогии с опробован­ ными режимами отпуска проволоки в солях: температу­ ра слоя была 330, 380, 450 и 550° С, а длительность отпус­ ка от 1 до 180 с. После нагрева в кипящем слое образцы переносили в сосуд с проточной водой, где они охлаж­ дались до 20° С.

Результаты механических испытаний, а также рацио­ нальные режимы отпуска для проволоки диаметрами 3 и 5 мм приведены в табл. 47. На рис. 30 даны кривые изме­ нения механических свойств и фактической температуры

98

проволоки диаметром 5 мм в зависимости от продолжи­ тельности отпуска при температуре кипящего слоя 450° С. Как видно из приведенных данных, механические свой­ ства стальной проволоки, отпущенной в кипящем слое, приближаются к свойствам проволоки, отпущенной

Время, сек

Рис. 30. Изменение механических свойств и температуры t круглой проволоки диаметром 5 мм из стали 80 в зависимости от длительности отпуска в кипящем слое с температурой 450° С

в расплаве соли при аналогичных температурах и

дли­

тельности отпуска.

 

 

 

В опытно-промышленном агрегате для отпуска

в ки­

пящем слое должно быть предусмотрено

предотвраще­

ние выноса песка и пыли проволокой из установки.

 

Технология и устройства

для изготовления

отпущенной

самовыпрямляющейся

арматурной

проволоки

 

ГОСТ 7348—63 и 8480—63 предусматривают, что ар­ матурная проволока должна сохранять прямолинейность при развертывании ее из мотка при свободной укладке. Такую проволоку принято называть самовыпрямляю­ щейся. При использовании ее у потребителей она не нуждается в правке. Требование прямизны наиболее су-

7*

99

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ