CC BY
7УДК 621.383
Тилавов Ю.С., Уроков К.Х.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВ МАЛОГО ДИАМЕТРА ИЗ ЛИТОГО МОЛИБДЕНА
Тилавов Ю.С. - к.т.н., доцент, Уроков К.Х. - ассистент (Каршинский государственной университет).
Мацолада цуйма молибдендан кичик диаметрли прутоклар ишлаб чицариш технологик режими таулил цилинган. Бунда юцори мустаукамлик ва пластик характеристикаларга эга булган, циздирилган уолатдаги деформацияланган молибден ва унинг цотишмасидан симлар олиш имконияти келтирилган. Олинган симнинг механик хоссаларини циёсий характеристикасидан маълум булдики, одатдаги пресслашга нисбатан гидропресслаш жараёнини цуллаганда 20-40 мм диаметрли молибден ва унинг цотишмасидан ишлаб чицарилган прутоклар юцори механик характеристикага эга эканлигини куриш мумкин.
Калит сузлар: гулача, сим, пресслаш, гидропресслаш, иссиклик билан ишлов бериш, деформация, мустахкамлик, асбоб-ускуна.
The article examines the study of technological modes for the production of small diameter rods from cast molybdenum, which makes it possible to obtain wires from molybdenum and its alloys with high values of strength and plastic characteristics both in deformed and annealed states, in comparison with the mechanical characteristics of molybdenum obtained in conventional pressing, this allows the use of the hydro-pressing process for the production of rods with a diameter of 20-40 mm from molybdenum and its alloys with high mechanical characteristics.
Key words: bar, wire, pressing, hydro-pressing, heat treatment, deformation, ingot, gauge, drawing, tool.
Молибденовые прутки - один из самых распространенных видов продукции из тугоплавкого металла молибден. Помимо самостоятельного назначения прутки из молибдена также могут служить заготовками для изготовления проволоки.
Технология производства прутков молибдена включает следующие операции: плавку слитка, его первичную обработку давлением, отжиг, последующие операции деформации различными методами и термообработка в зависимости от диаметра конечной продукции.
Проведенные ранее исследования [1] показали, что первичную деформацию слитков молибдена и его сплавов следует осуществлять прямым прессованием, что позволяет получать полуфабрикаты и изделия рациональной формы с большими обжатиями за один переход.
Вторичную деформацию молибдена, как правило, осуществляют ковкой в обжимках, сортовой прокаткой, с последующей ротационной ковкой. В последние годы проводятся исследования под руководством к.т.н. В.Г.Михайлова по разработке технологии производства прутков малого диаметра из сплавов молибдена с использованием на втором этапе деформации метода высокотемпературного гидропрессования, обеспечивающего получение изделий с более высоким уровням физико-механических свойств и точностью геометрических размеров [2].
В настоящей статье проведен сравнительный анализ технологий получения прутков диаметром 10-20 мм из слитков молибдена марки МЧВП по схемам 2М1; 2М2; 2М3 [1] с осуществлением первичной обработки методом горячего прессования на вертикальных гидравлических прессах усилием 10 и 16 МН. и последующей ковкой обжимках на молотах и ротационной ковкой по схеме 2М1, ковкой в обжимках и прокаткой в четырехвалковых калибрах на станах МК (схема 2М2) и ковкой на радиально-обжимных машинах (схема 2М3). Кроме того, были проведены исследования по уточнению температурно-деформационных режимов обработки с использованием метода ВТГП
(высокотемпературного гидропрессования) по схемам 2М4 и М5 при производстве прутков малого диаметра [3, 4].
Исходные слитки молибдена марки МЧВП диаметром 140 мм подвергали горячему прессованию на вертикальном гилравлическом прессе усилием 16 и 10 МН МОЗТМиТС и УзКТЖМ, используя контейнеры 130 и 120 мм.
Размеры исходных заготовок определялись из расчета допустимого давления металла на инструмент при максимально возможной вытяжке для конкретных условий процесса (Тдеф, £% и т.д.). Оптимальную величину коэффициента вытяжки определяли из условия обеспечения максимальной стойкости инструмента. В соответствии с рекомендациями работы В.Г.Михайлова [1, 2]:
где: q - удельное усилие;
- сопротивление деформации; F и I - площадь поперечного сечения заготовки и прутка. Коэффициент С в зависимости от реологических свойств тугоплавких металлов составляет С=2,5^4,0 допустимое среднее давление прессования определялось из выражения [3, 4]:
р и С - текущий угол и угол заходного конуса матрицы.
При использовании контейнеров диаметром 120 мм и 130 мм (пресс усилием 10 МН) выбирали следующие размеры D3 и Ь3 исходных заготовок: для контейнера диаметром 120 мм:
- D3 = 115 - 118 мм; Н3 = 200 - 250 мм (сплав МЧВП). для контейнера диаметром 130 мм:
- D3 = 123 - 126 мм; Н3 = 300 - 350 мм; для контейнера диаметром 90 мм к прессу 5 МН:
- D3 = 80 - 87 мм; Н3 = 240 - 270 мм;
Величина зазора между заготовкой и контейнером составляет от 5 до 15 мм. Скорость прессования во всех случаях составляла 200-300 мм/сек. В качестве смазок применяли стеклосмазки, которые наносили на поверхность заготовок методам обкатки. Прессование проводили по следующим термомеханическим режимам: (для сплава МЧ Тнагр=1150-1250°С и ц=4,0-8,0, для сплава МЧВП Тнагр=1250-1300°С и ц=4,0-6,0). Указанные тепрературные и деформационные режимы обеспечивали получение качественных прутков с полностью проработанной исходной структурой. Оценку проработки исходной структуры исследуемых металлов осуществляли с помощью металлографического анализа а также по результатам измерения твердости НУ по сечению прутков [3, 4, 5].
Для производства прутков ответственного назначения с повышенным уровнем физико-механических свойств при вторичной деформации заготовок из молибдена целесообразно применение высокотемпературного гидропрессования схемы 2М4; 2М5; 2М6, т.к. этот процесс имеет ряд преимуществ для обработки молибдена: отсутствие распрессовки, значительное уменьшение трения из-за отсутствия прямого контакта между заготовкой и инструментом и т.д.
(1)
(2)
где: К=1,05-1,1;
Технология ВТГП предусматривает подготовку заготовки и выбор рабочей среды, нанесения на заготовку и инструмент покрытия и смазки, собственно гидропрессование, термообработку и травку изделия [4, 5].
Работы по ВТГП молибденовых прутков проводились на прессе усилием 16 МН МОЗТМиТС под руководством к.т.н. Михайлова В.Г. Исходными заготовками для ВТГП служили прутки молибдена диаметром 50-60 мм, полученные методом горячего прессования из слитков диаметром 140 мм. Полученные прутки разрезали на мерные заготовки, отжигали в водородной печи при Т=16000С в течение 1 часа, правили на молоте в обжимках, обтачивали заходной конус, торцевали нагревали в водородной печи до температуры 900±500С.
В приготовленный заранее полиэтиленовый пакет заливают расчетное количество рабочей жидкости, состоящей из 90 % кастрового масла и 10 % этилового спирта, затем наносится смазка (65 % МоSi, 35 % масло индустриальное) на рабочую поверхность матрицы. После этого нагретую заготовку помещают в полость контейнера для уменьшения количества жидкости ранее помещают балластную втулку. Затем осуществляют гидропрессование. После окончания процесса ВТГП поднимают ползун пресса в крайнее верхнее положение, откачивают насосом рабочую жидкость из контейнера. Снимают с пуансона гайку крепления с пакетом, опускают в контейнер толкатель и пуансоном выталкивают матрицу. Контейнер поднимают в крайнее верхнее положение. Клещами убирают - направляющие втулки, и с помощью поперечного ползуна матричной узел с заготовкой выводят из рабочей зоны, затем клещами извлекают гидропрессованный пруток, а прессостаток, отрезают. Полученные по такой технологии прутки не имели наружных и внутренних дефектов, шероховатость поверхности соответствовала требованиям ТУ на механические обработанные изделия, что снизило потери металла при их изготовлении на 25^30 %.
Анализ микроструктуры молибдена показывает, что молибден после гидропрессования имеет «вихревую» структуру, в поперечном сечении и текстуру деформации вдоль оси прутка.
Сравнительные результаты механических свойств молибденовых прутков после горячего прессования и гидропрессование представлены в таблице 1 и на рис. 1.
Рис. 1. Сравнительные результаты механических свойств молибденовых прутков после горячего прессования и гидропрессования
Прочность прутков, деформированных гидропрессованием выше, чем у горячепрессованного молибдена как в деформированном, так и в отожженном состоянии. Однако пластичность гидропрессованного молибдена значительно выше и остается более высокий и относительно неизменной при всех температурах отжига. Следует также
отметить, что что с увеличением температуры отжига преимущество гидропрессованного материала в прочности возрастает и при Тотж=1400^1600°С достигает более чем трехкратной величины по сравнению с результатами механических свойств горячепрессованного молибдена.
Таблица 1
Механические характеристики прутков из молибдена марки МЧВП (Температура испытаний 200 С).
Метод получения Т °С Хотж ов,МПа Ö % Vk%
Горячие прессован. без отж. 750-780 4 5
t^=12000C 1000 700 11 15
1200 600 12 22
1600 180-210 5 7
Горячие гидропрессование без отж. 850-930 24-18 45
t^=12000C 1000 850 24 60
1200 680 27 56
1600 520-650 34-44 59-68
Таким образом, процесс гидропрессования позволяет получать прутки из молибдена и его сплавов с высокими значениями прочностных и пластических характеристик как в деформированном, так и в отожженном состояниях, по сравнению с механическими характеристиками молибдена, полученного при обычном прессовании это позволяет использовать процесс гидропрессования для производства прутков диаметром 20-40 мм из молибдена и его сплавов с высокими механическими характеристиками.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тилавов Ю.С. Разработка и внедрение малоотходной технологии производства прутков из молибдена и ниобия. - Дисс. на соискание учёней степени кандидата технических наук. - М.: 1994. 285 с.
2. Коликов А.П., Тилавов Ю.С. и др. Математическая модель термонапряженного состояния технологического инструмента при ковке труднодеформируемых материалов. Деп. ВИНИТИ. № 5. 1994.
3. Коликов А.П., Левицкий И.А., Тилавов Ю.С. и др. Математическая модель теплообмена и термонапряженного состяния в системе заготовка - рабочий инструмент при обработке тугоплавких металлов. Изв. Вузов. Черная металлургия. - 1994. № 9.
4. Михайлов В.Г., Новожонов Г.И., Тилавов Ю.С. и др. Исследование процесса высокотемпературного гидропрессования тугоплавких металлов. Известия вузов «Черная металлургия». 1994., №1, с. 42-44.
5. Вардияшвили А.А., Тилавов Ю.С., Уроков К.Х. Анализ результатов расчета параметров температурного и термонапряженного состояния в системе заготовка-инструмент при радиальной ковке. Научно-технический журнал ФерПИ. 2020., Том 24. №5. с. 213-216.
6. Тилавов Ю.С., Уроков К.Х., Элмуродов Н.С. Расчет температурного поля в заготовках при деформации на радиально - обжимных машинах. "Инновацион технологиялар» илмий - техник журнали. ^ар МИИ. Махсус сон - 2021., 140-146.
7. Тилавов Ю.С., Вардияшвили А.А., Уроков К.Х. Исследование технологических схем и процессов производства прутков малого диаметра. Научно-технический журнал ФерПИ. 2021., Том 25. №5. с. 191-195.
