CS209226B1

CS209226B1 - A method of producing brass rods and wires suitable for machining on high-speed longitudinal machines

Info

Publication number: CS209226B1
Application number: CS112779A
Authority: CS
Inventors: Jolana Sklenarova; Olga Holnova; Ota Kotoun; Vladimir Komarek; Karel Sperlink
Original assignee: Jolana Sklenarova; Olga Holnova; Ota Kotoun; Vladimir Komarek; Karel Sperlink
Priority date: 1979-02-20
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Vynález sě týká hutnické výroby á to technologie výroby hutních výrobků, mosazných tyčí a drátů jako polotovarů pro další výrobu součástí. Vynálezem je řešen způsob výroby mosazných tyčí a drátů s velmi dobrou obrobitelností, která vede k výraznému snížení opotřebení nástrojů, k praktickémuvyloučení zmetkovitostivyráběných součástí a tímzvyšuje produktivitu výroby a snižuje výrobní náklady. Podstatou vynálezu je způsob tepelného zpracování, chlazení a tažení, určená rychlost odlévání a určený způsob rovnání, broušení a leštění tyčí z mosazi definovaného složení, jak v definici vynálezu je podrobně pro jednotlivé operace předepsáno. Využití vynálezu přichází v úvahu u.výrobců mosazných tyčí a drátů avplnémrozsahu uzpracovatelských podniků z oboru elektrotechnického průmyslu, strojírenství v nejširším rozsahu, jemné mechaniky a optiky, které z vysoce obrobitelné mosazi, resp. z tyčí a drátů s dobrou obrobitelností, vyrábějí požadované součásti.The invention relates to metallurgical production and to the technology of production of metallurgical products, brass rods and wires as semi-finished products for further production of components. The invention solves a method of production of brass rods and wires with very good machinability, which leads to a significant reduction in tool wear, to the practical elimination of scrap of manufactured components and thus increases production productivity and reduces production costs. The essence of the invention is a method of heat treatment, cooling and drawing, a specified casting speed and a specified method of straightening, grinding and polishing of brass rods of a defined composition, as prescribed in detail for individual operations in the definition of the invention. The use of the invention is possible for. manufacturers of brass rods and wires and in full scale at processing enterprises in the field of electrical engineering, mechanical engineering in the widest range, precision mechanics and optics, which produce the required components from highly machinable brass, or from rods and wires with good machinability.

Description

(54) Způsob výroby mosazných tyčí a drátů, vhodných pro obrábění na vysokoobrátkových dlouhotočných automatech(54) A method of manufacturing brass bars and wires suitable for machining on high-speed, long-turn machines

Vynález sě týká hutnické výroby á to technologie výroby hutních výrobků, mosazných tyčí a drátů jako polotovarů pro další výrobu součástí.The invention relates to metallurgical production, namely technology of production of metallurgical products, brass bars and wires as semi-finished products for further production of components.

Vynálezem je řešen způsob výroby mosazných tyčí a drátů s velmi dobrou obrobitelností, která vede k výraznému snížení opotřebení nástrojů, k praktickému vyloučení zmetkovitosti vyráběných součástí a tím zvyšuje produktivitu výroby a snižuje výrobní náklady.The invention provides a method for producing brass bars and wires with very good machinability, which leads to a significant reduction in tool wear, to the practical elimination of rejectability of manufactured parts, thereby increasing production productivity and reducing manufacturing costs.

Podstatou vynálezu je způsob tepelného zpracování, chlazení a tažení, určená rychlost odlévání a určený způsob rovnání, broušení a leštění tyčí z mosazi definovaného složení, jak v definici vynálezu je podrobně pro jednotlivé operace předepsáno.The subject of the invention is a method of heat treatment, cooling and drawing, a determined casting speed and a specified method of straightening, grinding and polishing bars made of brass of defined composition, as prescribed in detail for individual operations in the definition of the invention.

Využití vynálezu přichází v úvahu u.výrobců mosazných tyčí a drátů a v plném rozsahu u zpracovatelských podniků z oboru elektrotechnického průmyslu, strojírenství v nejširším rozsahu, jemné mechaniky a optiky, které z vysoce obrobitelné mosazi, resp. z tyčí a drátů s dobrou obrobitelností, vyrábějí požadované součásti.Application of the invention is possible in the manufacture of brass bars and wires and in the full range of processing companies in the field of electrical engineering, engineering to the widest extent, fine mechanics and optics, which are made of highly machinable brass, respectively. made of bars and wires with good machinability, produce the required components.

Vynález se týká způsobu výroby mosazných tyčí a drátů, které jsou určeny pro obrábění na vysokoobrátkových dlouhotočných automatech a které obrou obrobitelností pro toto zpracování plně /yhovují.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the production of brass bars and wires which are intended to be machined on high-speed, long-turning machines and which are fully machinable for such processing.

Produktivní a ekonomicky efektivní výroba různých součástí z automatových mosazí s olovem na dlouhotočných vysokoobrátkových automatech je odvislá od dobré obrobitelností tyčí a drátů, ze kterých jsou součásti vyráběny. Podmínkou dobré obrobitelností je jednak chemické složení materiálu, který musí vykazovat drobivou třísku, její plynulé oddělování, hladký povrch řezu, smí minimálně otupovat ostří obrábějícího nástroje, nesmí se nalepovat na toto ostří a tvořit ostřiny na hranách, jednak struktura, daná způsobem výroby. Tyče a dráty vyráběné z olovnatých mosazí podle platných technických norem a známými postupy tyto požadavky nesplňují, čímž dochází ke zvýšenému opotřebení nástrojů, k vysoké zmetkovitosti vyráběných součástí, výroba je velmi pracnou pro nezbytné časté seřizování strojů a zvýšenou potřebu výměny nástrojů. To vše velmi snižuje produktivitu výroby a podstatně zvyšuje výrobní náklady.The productive and economically efficient production of various lead brass parts on high-speed, high-speed machines is dependent on the good machinability of the bars and wires from which the parts are made. The condition of good machinability is firstly the chemical composition of the material, which must have a friable chip, its continuous separation, smooth cutting surface, at least blunt the cutting edge of the tool, must not stick to this cutting edge and form burrs on the edges. Bars and wires made of lead brass according to current technical standards and known procedures do not meet these requirements, which leads to increased wear of tools, high rejects of manufactured parts, production is very laborious for the necessary frequent adjustment of machines and increased need for tool change. All of this greatly reduces production productivity and significantly increases production costs.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby mosazných tyčí a drátů, určených pro obrábění na vysokoobrátkových dlouhotočných automatech podle vynálezu, z mosazi sestávající z 57 až 61 % hmotnosti mědi, 2,2 až 3,9 % hmotnosti olova, zbytek zinek a obsahuje v hmotnostní koncentraci příměsi železa, manganu, cínu, hliníku, křemíku a síry v souhrnu jejich vzájemné kombinace maximálně do 0,35 %, jednotlivě pak maximálně 0,09 % železa, 0,1 % manganu, 0,1 % cínu, 0,1 % hliníku, 0,01 % křemíku a 0,04 % síry. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tavenina mosazi z teploty 950 až 1050 °C Sě ochladí v oblasti krystalizačních teplot v celém, litém objemu rychlostí 5 až 70 °C. s^-1, se podrobí ohřevu na teplotu lisování rychlostí vyšší než 10 °C. s^-1, na této teplotě, tj, 630 až 790 °C setrvají po dobu potřebnou k vyrovnání teploty po průřezu i délce čepu a následovně se lisují rychlostí 10 až 500 m/min při slisovacím poměru 10 až 1500, vzniklé výlisky se podrobí tažení v jednotlivých tazích s redukcí v rozmezí 15 až 50 %, při posledním tažení na finální tah s redukcí 20 až 40 %, přičemž se mezi jednotlivými tahy výlisek podrobí mezioperačnímu žíhání na teplotě 425 až 600 °C po dobu 1 až 4 hod., s výhodou s následným chlazením do vody. Po posledním tažení lze tyče nebo dráty ještě žíhat na teplotě 200 až 350 °C po dobu 1 až 4 hod. Závěrem se tyče nebo dráty rovnají a případně brousí a leští tak, aby křivost nepřestoupila 1,5 mm na jeden metr délky a mezní úchylky tvarů a rozměrů odpovídaly třídám h 7 nebo h 8.The aforementioned drawbacks are eliminated by the process for the production of brass bars and wires intended for machining on the high-speed machine according to the invention from brass consisting of 57 to 61% by weight of copper, 2.2 to 3.9% by weight of lead, the remainder of zinc and admixtures of iron, manganese, tin, aluminum, silicon and sulfur combined in their mutual combination up to a maximum of 0.35%, individually up to a maximum of 0.09% of iron, 0.1% of manganese, 0.1% of tin, 0.1% of aluminum , 0.01% silicon and 0.04% sulfur. The essence of the invention is that the brass melt from a temperature of 950 to 1050 [deg.] C. is cooled at a rate of 5 to 70 [deg.] C. in the entire casting volume region. s ^-1 , is subjected to heating to a compression temperature at a rate greater than 10 ° C. s ^-1 , remain at this temperature, ie 630 to 790 ° C for the time needed to equalize the temperature along the cross-section and length of the pin and are subsequently pressed at a speed of 10 to 500 m / min at a compression ratio of 10 to 1500; in single draws with a reduction in the range of 15 to 50%, in the last drawing to the final draw with a reduction of 20 to 40%, whereby between the individual drawings the compact is subjected to an intermediate annealing at 425 to 600 ° C for 1 to 4 hours; preferably with subsequent cooling into water. After the last drawing, the bars or wires can still be annealed at a temperature of 200 to 350 ° C for 1 to 4 hours. Finally, the bars or wires are straightened and possibly grinded and polished so that the curvature does not exceed 1.5 mm per meter length and deviations shapes and dimensions correspond to classes h 7 or h 8.

Výzkumem bylo totiž ověřeno, že dobrá obrobitelnost je podmíněna jednak uvedeným chemickým složením materiálu jinak známého, jednak konečnou strukturou, rovnoměrností mechanických vlastností a malým vnitřním pnutím při minimálních tvarových a rozměrových úchylkách tyčí nebo drátů, na což má rozhodující vliv uvedený způsob výroby. Výchozím polotovarem jsou proto lité čepy, jejichž odlévání musí probíhat tak, aby i bylo zabezpečeno rovnoměrné rozdělení olova po průřezu i délce odlitku a průměrná velikost jeho částic byla maximálně 3,5 pm. Toho lze dosáhnout i pouze kontrolovaným procesem tuhnutí taveniny, z teploty 950 až 1050 °C, vedeným tak, aby rychlost ochlazování v celém litém objemu se pohybovala v oblasti krystalizačních teplot v me- i zích 5 až 70 °C . s^_1. Při polokontinuálním odlévá- í ní lze toho docílit, jestliže odlévání probíhá na teplotě 980 až 1030 °C a rýchlost odtahování čipí 5 až 30 cm/min., v závislosti na průměru litého čepu. Při jiných způsobech odlévání lze podmínky procesu splnit obtížněji. Po té se čepy podrobí rychloohřevu na lisovací teplotu, tj. na teplotu 630 až 790 °C, rychlostí vyšší než 10 °C . s^_1. Tomu účelu vyhovuje zvláště indukční nebo plynový rychloohřev. Setrvání čepu na teplotě lisování se omezí pouze na dobu potřebnou k vyrovnání teploty mezi povrchem a vnitřkem čepu. Pak se čepy lisují na průtlačném Usu v oblastí výskytu fází α + β', tj. na teplotě 700 až 790 °C, v závislosti na chemickém složení, silové mohutnosti Usu, na rozměrech čepů a slisovacím poměru, který se pohybuje v rozmezí 10 až 1500. Vhodnou volbou Usovací rychlostí v rozmezí 10 až 500 m/min. se za těchto podmínek docílí rovnoměrná rekrystalizovaná struktura výUsku, sestávající z α + β' a částic olova, rovnoměrně rozdělených, o vehkostí většinou pod 1 pm. Pokud vzhledem ke konečnému průměru tažené tyče nebo drátu nepřichází v úvahu další rekrystalizační žíhání po tažení, lze s výhodou před tažením podrobit výlisek zvláštnímu žíhání ria teplotě 500 až 650 °C, po dobu 1 až 4 hodiny. Tím se docflí egalizace pevností a tvrdostí, i egalizace plastických vlastností po celé délce výUsku. Pro dosažení žádaného tvaru a rozměru drátů nebo tyče se výhsky dále podrobí tažení tak, aby redukce v jednotlivém tahu se pohybovala v rozmezí 15 až 50 %. Po každém tahu se provede rekrystalizační žíhání na odstranění deformačního zpevnění na teplotě 425 až 600 °C po dobu 1 až 4 hodiny. Bezprostředně po žíhání lze s výhodou polotovar podrobit chlazení ve vodě, která stabilizuje fázi β'. Redukce při tažení na finální stav tyče nebo drátu musí být v rozmezí 20'až 40%. Je vhodné po posledním tažení tyče nebo dráty ještě žíhat na teplotě 200 až 350 °C po dobu 1 až 4 hodiny, aby se dále zlepšily především vrtatelnost, tvar třísky a stabilita rozměrů obrobku.Research has shown that good machinability is due both to the chemical composition of the material otherwise known, secondly to the final structure, uniformity of mechanical properties and low internal stresses with minimal deviations in the shape and size of the bars or wires, which is decisively influenced by the manufacturing process. The starting stock is therefore cast pins, which must be cast in such a way that even distribution of the lead is ensured along the cross-section and length of the casting and its average particle size was maximum 3.5 µm. This can only be achieved by a controlled process of solidification of the melt, from a temperature of 950 to 1050 ° C, so that the cooling rate throughout the cast volume is within the range of crystallization temperatures within the range of 5 to 70 ° C. s ^_1 . In semi-continuous casting, this can be achieved if the casting is carried out at a temperature of 980 to 1030 ° C and a chip withdrawal speed of 5 to 30 cm / min, depending on the diameter of the cast pin. In other casting methods, the process conditions are more difficult to meet. Thereafter, the pins are subjected to rapid heating to a pressing temperature of 630 to 790 ° C at a rate of more than 10 ° C. s ^_1 . Induction or gas rapid heating is particularly suitable for this purpose. The stay of the pin at the pressing temperature shall be limited to the time required to equalize the temperature between the surface and the inside of the pin. Then the pins are pressed on the extrusion Usu in the area of α + β 'phase occurrence, ie at a temperature of 700 to 790 ° C, depending on the chemical composition, the Usu power, the dimensions of the pins and the compression ratio ranging from 10 to 1500. Appropriate choice Ground speed in the range of 10 to 500 m / min. Under these conditions, a uniform recrystallized structure of the assay, consisting of α + β 'and lead particles uniformly distributed, with a vehicle mostly below 1 µm, is achieved. If, due to the final diameter of the drawn rod or wire, no further recrystallization annealing is possible after drawing, preferably the molding may be subjected to special annealing at a temperature of 500 to 650 ° C for 1 to 4 hours before drawing. This achieves leveling of strength and hardness as well as leveling of plastic properties along the entire length of the teaching. In order to achieve the desired shape and size of the wires or rod, the nozzles are further subjected to drawing so that the reduction in the single draw is between 15 and 50%. After each draw, recrystallization annealing is carried out to remove deformation hardening at 425 to 600 ° C for 1 to 4 hours. Immediately after annealing, the preform can advantageously be subjected to cooling in water which stabilizes the β 'phase. The reduction in drawing to the final state of the rod or wire must be in the range of 20 to 40%. It is advisable to anneal at a temperature of 200 to 350 ° C for a period of 1 to 4 hours after the last drawing of the rod or wires in order to further improve, in particular, drillability, chip shape and workpiece dimension stability.

Výlisky silnějších průměrů s ohledem na konečný rozměr požadovaného výrobku nebude nutno podrobit vždy více tahům, ježto v některých případech postačí jediný tah. V tom případě bude nutno výlisek před tažením vyžíhat na teplotě 500 až 650 °C po dobu 1 až 4 hod. Vzhledem k tomu, že jde o tyče a dráty, určené pro obrábění na vysokoobrátkových dlouhotočných automatech, nesmí však jejich křivost přestoupit 1,5 mm na 1 m délky a mezní úchylky tvaru a rozměrů musí odpovídat třídám h 7 nebo h 8. Toho se docílí případným rovnáním, broušením a leštěním tyčí a drátů dle předchozího vyrobených.Thicker diameter extrusions with respect to the final dimension of the desired product will not always have to be subjected to multiple strokes, since in some cases a single stroke will suffice. In this case, the molding will need to be annealed at 500 to 650 ° C for 1 to 4 hours prior to drawing. As the bars and wires are intended for machining on high-speed, long-turn machines, their curvature must not exceed 1.5 mm per 1 m of length and the deviations of shape and dimensions must correspond to classes h 7 or h 8. This is achieved by possible straightening, grinding and polishing of bars and wires according to the previous produced.

Dodrží-li se při uvedeném chemickém složení slitiny způsob výroby podle vynálezu, docílí se u tyčí a drátů pevnosti v rozmezí 450 až 650 Mpa, tažnosti 4 až 20 %, struktury skládající se z fází α + β', podílu»-^-,, který činí 65.až 80_A j_{s rovno}. p 35 až 20% měrně rozdělenými částicemi olova o průměrné velikosti 1 až 3μιη. Výrobky takto získané vykazují j výbornou obrobitelnost při zpracování na vysokoobrátkových dlouhotočných automatech, výroba je bez zmetkovitosti a vysoce produktivní.If the production method according to the invention is adhered to in the chemical composition of the alloy, the bars and wires have a tensile strength of 450 to 650 MPa, an elongation of 4 to 20%, a structure consisting of α + β 'phases, a proportion of »- ^, which makes 65.až 80_A _{equal to} j. p 35 to 20% of specific lead particles with an average size of 1 to 3 μιη. The products thus obtained exhibit excellent machinability when processed on high-speed, long-turn machines, the production is reject-free and highly productive.

Příklad:Example:

Polokontinuálně byly ze slitiny o hmotnostním složení 59 % mědi, 3,4 % olova, zbytek zinek, s příměsemi železa, manganu, cínu, hliníku, křemíku a síry v úhrnném množství 0,12 % odlity čepy 0 156 mm. Teplota lití byla 1000 °C, odlévání seSemi-continuously 59% copper alloy, 3.4% lead, the remainder of zinc, with 0.12% total 0.12% pins were cast with iron, manganese, tin, aluminum, silicon and sulfur alloys. The casting temperature was 1000 ° C, casting

Claims

" SUBJECT

Process for the production of brass bars and wires suitable for machining on high-turn brass automatic machines, consisting of 57 to 61% by weight of copper, 2.2 to 3.9% by weight of lead, the remainder of zinc and containing, by weight, impurities of iron, manganese , tin, aluminum, silicon and sulfur combined in their mutual combination up to a maximum of 0.35%, individually up to a maximum of 0.09% iron, 0.1% manganese, 0.1% tin, 0.1% aluminum, 0.01 % of silicon and 0.04% of sulfur, characterized in that the brass melt from a temperature of 950 to 1050 ° C is cooled in the region of crystallization temperatures over the entire cast volume at a rate of 5 to 70 ° C. with ^_1 then cast pins are subjected to heating to a temperature pressing, i.e. from 630 to 790 ° C at a rate greater than 10 ° C. ^s1 , at this temperature they are maintained for the time necessary only to equalize the temperature along the cross-section and length of the pin and are pressed at a speed of 10 to 500 m / min. at a compression ratio of 10 to 1500, the moldings were carried out at a draw-off speed of 19.5 cm / min., the cooling rate was about 45 ° C. s ^_1 . Then, by rapid heating in an induction furnace, the pins were heated to 755 ° C and pressed at this temperature to a 6 mm diameter wire. The wire was progressively pulled to 5.5 mm diameter with 16% reduction, to 4.6 mm with 30% reduction, to 3.8 mm with 32% reduction, to 3.2 mm with 29% reduction, to 2.7 mm with reduction 29%, to 2.3 with a 27% reduction and to 2 mm with a 24.4% reduction. Intermediate annealing at 580 ° C for 2 hours was inserted between individual strokes, followed by cooling to 25 to 40 ° C warm water. After the last tension, the wire was straightened, polished and ground so that the curvature did not exceed 1.5 mm per 1 m and the wire diameter was within 2 ± 0.02 mm. The strength was 550 to

595 Mpa, ductility 5 to 9%, ~ - =%, average particle size of lead was 1.5 to 2 μηη. The produced bars and wires showed excellent machinability, without scrap in the final production, with high labor productivity.

OF THE INVENTION with respect to the final dimension of the product undergoes either one or more moves with a reduction in individual draws of 15 to 50%, in the last drawing to the final state with a reduction of 20 to 40%, wherein the molding is annealed between 425 ° C for 1 to 4 hours.

2. The process according to claim 1, characterized in that the semicontinuous casting cast pins ⁵ speed 5-30 cm / min.

3. A method according to claim 1, characterized in that, if subjected to a single drawing, the molding is annealed at a temperature of 500 to 650 [deg.] C. for 1 to 4 hours prior to drawing.

4. A method according to claim 1, wherein the molding is annealed in water after annealing.

5. The method of claim 1 wherein the rod or wire is annealed at a temperature of 200 DEG to 350 DEG C. for a period of 1 to 4 hours after the last drawing.