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

поверхности арматурной стали ухудшает ее коррозион­

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СМАЗКА. ИНСТРУМЕНТ. СВАРКА

Смазка облегчает процессе волочения арматурной проволоки. Остатки ее после протяжки или завершаю­ щей термической обработки, в частности низкотемпера­ турного отпуска, не должны загрязнять поверхность про­ волоки, ухудшая сцепление арматуры с бетоном, и не должны способствовать коррозии металла под напря­ жением.

обычно натровым мылом, на базе растительных масел и частично животных жиров. В последнее время в СССР

и за рубежом разрабатывают новые смазочные матери­

роко применять сборные волоки и устройства для

Проблема допустимости сварки на дальнейших ста­ диях передела арматурной проволоки может быть реше­ на разработкой такой технологии сварки, при которой металл шва и околосварочной зоны равнопрочен или почти равнопрочен металлу, не подвергшемуся сварке.

60

5. ДЕФОРМАЦИЯ

Волочение

С п о с о б в о л о ч е н и я

Табл. 31 иллюстрирует зависимость механических свойств проволоки диаметром 3 мм, протянутой из па­ тентнрованной катанки (0,80%С; 0,25% Мп), при одина-

Т а б л и ц а 31

Влияние способа волочения на механические свойства проволоки диаметром 3 мм, протянутой из патентированной катанки диаметром 6,5 мм

ковых выходной скорости волочения 3,5 м/с (путем од­ нократного волочения на стане 1/650 и многократного волочения на машинах 5—6/550 с накоплением) и сред­

кратное волочение. Опыт ВСПКЗ позволяет рекомендо­ вать использование многократных прямоточных воло­ чильных машин.

С к о р о с т ь в о л о ч е н и я

Исследованы механические, свойства проволоки диа­ метром 3 мм, протянутой нз патентированной катанки диаметром 6,5 мм: нз стали У9А со скоростью 10 мм/мин (на машине для испытания на растяжение) и 128 м/мин

61

единичными обжатиями 16; 20 и 30%, что соответствует количеству переходов 9, 7 и 4 (табл. 33).

62

Т а б л и ц а 33

Влияние единичных обжатий на механические свойства проволоки диаметром 3 мм, протянутой из патентироваиной катанки диаметром 6,5 мм (сталь 80: 0,80% С)

По совокупности стандартных механических свойств и реологических характеристик, а также на основе учета фактического количества обрывов проволоки при воло­ чении может быть рекомендовано среднее единичное об­ жатие 20%. Выводы относятся к исследованному интер­ валу суммарных обжатий 75—79%.

С ум м а р и ы е о б ж а т и я

Влияние суммарного обжатия исследовано при оди­ наковом конечном диаметре проволоки. В качестве ис­ ходной заготовки была взята холоднотянутая проволока диаметром 10 мм из стали с 0,71% С и 0,5% Мп. Эту проволоку протянули на заготовку диаметрами 9; 8; 7 и

табл. 34. Влияние суммарного обжатия на изменение от­ носительного удлинения и удлинения ползучести при од­ ном1 и том же диаметре конечной проволоки показано на рис. 11.

Приведенные данные позволяют выбирать диаметр заготовки (катанки) для волочения готовой проволоки

6 3

Т а б л и ц а

Влияние суммарного обжатня на изменение временного сопротивления, пределов текучести и упругости проволоки диаметром 3 мм, протянутой из патентированиой заготовки диаметром 6—9 мм (сталь 70; 0,71 % С)

Суммарное обжатие, %

40 50 80 90 Суммарное обжатие, %

Рис. 11. Экспериментальные (а) н обобщенные (б) графики зависимости

диаметром 3—5 мм. Для стали 70, наиболее распрост­ раненной в мировой практике, могут быть рекомендова­ ны следующие диаметры катанки: 8 мм — для проволоки диаметром 3 мм; 9 мм — для проволоки диаметром 4 мм; 10 мм — дл я проволоки диаметром 5 мм.

При применении сталей с более высоким содержани­ ем углерода суммарное обжатие соответственно снижа­ ют. Например, в заводской практике арматурную про­ волоку диаметром 3 мм обычно протягивают из патенти­ рованиой заготовки диаметром 6,5 мм, если сталь содер-

64

жит 0,78—0,83% С, а проволоку диаметром 5 мм — из патеитированной заготовки диаметром 8 мм, если сталь содержит 0,81—0,89% С.

Анализ экспериментальных данных позволяет сде­ лать вывод, что относительное удлинение и число пере­ гибов холоднотянутой проволоки возрастают до опреде­ ленной «критической» точки суммарного обжатия, а за­ тем падают. Для числа перегибов этот момент наступа­ ет раньше, чем для бюоКритическая точка наблюдается тем позже, т. е. при тем большем суммарном обжатии, чем меньше диаметр готовой проволоки.

Наличие критической точки подтверждается и дан­

диаметром 8 мм (сталь 70), показывает, что максималь­ ной ползучестью обладает холоднотянутая проволока диаметром 4 мм (т. е. аналогично тому, как изменяются бюо и число перегибов; см. рис. 11). Однако разница аб­ солютной величины ползучести проволоки, протянутой с обжатиями 45—80%, практически невелика.

Суммарное обжатие арматурной проволоки диамет­ ром 3 мм, холоднотянутой из патеитированной заготов­ ки, весьма существенно сказывается на ее коррозионной стойкости под натяжением. Так, проволока из стали 70, протянутая с малым суммарным обжатием (26,4%), рас­ трескивается в кипящем нитратном растворе за 90— 300 ч в зависимости от уровня напряжений при испыта­ нии. Проволока из той же стали, протянутая со средни­

ки, подвергнутой коррозионным испытаниям, снижают­ ся. При этом абсолютные величины временного сопро­ тивления и предела текучести у проволоки, протянутой с большими суммарными обжатиями, и после коррозион­ ных испытаний остаются значительно более высокими, чем у проволоки, протянутой с меньшими общими де­ формациями.

Оптимальной величиной суммарного обжатия арма­ турной проволоки диаметром 3 мм с точки зрения корро­ зионной стойкости следует считать 75%. Положительное влияние на сопротивление коррозии повышения сум­ марной деформации проволоки, протянутой из патентированных заготовок диаметрами 8 и 10,5 мм с суммар­ ными обжатиями 44 п 67%, выявлено также в опытах автора, Б. М. Овсянникова и А. К. Мелехииа на замед­ ленное разрушение в дистиллированной воде образцов арматурной проволоки с предварительно инициирован­ ными трещинами (см. стр. 248).

Увеличение суммарных обжатий (в указанных выше пределах) повысило равномерность микроструктуры п микротвердости по сечению арматурной проволоки диа­ метром 6 мм.

лые обжатия (<0,8%) при завершении процесса воло­ чения сильно снижает остаточные напряжения растяже­ ния в наружном слое протянутого металла. Наше иссле­ дование влияния особо малого обжатия па ползучесть и механические свойства проволоки (табл. 35) показало, что пределы текучести и упругости несколько возросли, однако ползучесть не уменьшилась.

Полученные сравнительные данные по воздействию скорости волочения, единичных п суммарных обжатий на прочностные, упругие и пластические характеристики и особенно на величины ползучести и релаксации упро­ щенно можно объяснить влиянием фактической темпе­ ратуры проволоки, достигаемой в результате воздейст­ вия того или иного фактора в конкретных условиях про­ цесса волочения, полагая, что эффективность пластичес­

объяснение этих данных основывается на современной теории дислокаций и исследованиях микроструктуриого механизма термической обработки, пластической дефор­

условия для протекания процесса старения при пласти­ ческой деформации. Увеличение суммарного и едииич-

66

Т а б л и ц а 35

Влияние завершающего особо малого обжатия на механические свойства проволоки диаметром 2,6 мм, протянутой из проволоки диаметром 3 мм из стали У9А с 0,85% С [о,, = 2000 Мн/м2

(200 кГ/мм2 )]

других искажений решетки дислокационного происхож­ дения, способствуя увеличению сопротивления деформа­ ции — упрочнению стали.

Т е п л о е в о л о ч е н и е

Опыты, проведенные автором, показали возможность успешного теплого волочения проволоки из углеродис­ той стали [44]. Исследованиями Помпа и Кнакштедта [80] установлено, что протяжка такой проволоки из стали с 0,84% С при 100, 200 и 300° С повышает временное соп­ ротивление, предел текучести и особенно предел упру­ гости по сравнению с волочением ее при комнатной тем­ пературе и одновременно несколько снижает относитель­ ное сужение и относительное удлинение.

Автором и К. С. Романовым опробовано влияние теплого волочения арматурной проволоки иа ее важ­ нейшие механические свойства. При этом теплому воло­ чению подвергали проволоку из стали, содержавшей 0,9% С. Протяжку ее осуществляли со скоростью 2,5 м/с иа цепном стане и на однократной волочильной машине 1/550. Нагревали проволоку нитью при прохождении ее через трубчатую электропечь длиной 1,5 м с внешним обогревом муфеля, установленную перед волокой.

Т а б л и ц а 36

Механические свойства проволоки, подвергнутой холодному и теплому волочению (при температуре печи 450° С),

а также отпуску при аналогичном режиме (скорость обработки при всех вариантах 2,5 м/с)

Параллельно с теплым волочением проводилась так­ же холодная протяжка исходной заготовки, а также от­ пуск нитью холоднотянутой проволоки. Температура пе­ чи и скорость прохождения проволоки в ней в процессе отпуска были идентичными аналогичным параметрам при теплом волочении. Прочностные, упругие и пласти­ ческие свойства, а также ползучесть исследованных об­ разцов приведены в табл. 36.

Анализ экспериментов показал: I) при теплом воло­ чении получена вдвое меньшая ползучесть, чем у отпу­ щенной, а также холоднотянутой проволоки; 2) наивыс­ ший условный предел упругости (в экспериментах 00,05) во всех случаях получен на проволоке, изготовленной способом теплого волочения; ао,о5 отпущенной прово­ локи выше, чем исходной холоднотянутой, но ниже, чем теплотянутой; такие же результаты получены и при со­ поставлении характеристик ав и со,2; 3) достигнуть за­ данной потребителями нормы относительного удлинения бюо^4% при теплом волочении в условиях указанных

68

вариантов, когда фактическая температура нагрева про­ волоки была низкой, не удалось.

В дальнейшем была разработана технология теплого волочения с контактным электронагревом, обеспечиваю­ щая высокие пластические и реологические свойства проволоки.

Профилирование

Автором совместно с М. М. Холмянским и В. М. Кольнером были проведены исследования по двустороннему профилированию проволоки [81]. При этом опытные об­ разцы диаметром 3 и 5 мм имели профилировку пяти

типов, схематически изображенную на рис. 12. Образцы каждого диаметра были изготовлены из одного мотка, причем в процессе профилирования через каждые 10— 12 м брали образец исходной гладкой проволоки. Все эксперименты по профилированию проведены в

69