CS8801837A3 - Process for manufacturing tubes, rods and bands - Google Patents

Description

1 ^7-88

Vynalez se tyká vyroby trubek, tyčí a pásů z plynulelitých nebo podobných ingotů tvářením za studená, tak, že te-plota materiálu vlivem přetvářného odporu stoupne na rozsahrekrystalizace. Způsob podle vynálezu se zejména týká zpra-cování ingotů z neželezných kovů jako je měá, hliník, nikl,zirkon a titan a jejich slitiny. Při výrobě polotovarů z mědi a slitin mědi obsahuje ob-vyklý známý postup zpracování litých ingotu, např. okrouhlýchsochorů nebo plosek, nejprve zpracování za tepla a pak zpra-cování za studená. Zpracování za tepla je např. válcování,protlačování nebo děrování a zpracování za studená spočívánapř. ve válcování, tažení nebo válcování v poutnické stolici.

Pak se každý výrobek zpracuje dále podle toho, jakého je druhu.

Ke snížení počtu pracovních fází ve výrobě moderní průmyslzavedl ve zvýšeném rozsahu plynulé lití, při němž je cílem zí-skání takových rozměrů ingotu, které jsou co nejblíže rozměrůmkonečného výrobku. V určitých souvislostech se tento způsob takénazývá plynulé lití s ponořenou matricí. Krystalická strukturavýrobku vytvořeného plynulým litím, např. polotovary trubky,je nutně hrubozrnná a nestejnorodá. 2 toho vznikají problém přidalším zpracování materiálu. Další zpracování plynule litého in-gotu s malým příčným průřezem, např. pásu, spočívalo často vetváření za studená. Avšak hrubá a nestejnoměrná skladba vytvoře-ná v odlitku může, zejména při zpracování za studená trubek ne-bo tyčí, mít za následek vznik tzv. ^pomerančové kůry" na povrchu. 2 2)

Jaíirj

Kterážto vada zůstává viditelná na výsledném výrobku a snižu-je jeho přijatelnost při konečné kontrole. Jinou nevýhobou té-to skladby je, že když tváření za studená probíhá bez meziope-račmho. žíhaní, jak je to v průmyslu běžné, mohou již v prvníchfázích zpracování vzniknout v materiálu praskliny vedoucí k je-ho lomu. To je běžné zejména u pracovních postupů, při nichžse musí materiál ohýbat pod napětím, jak je tomu např. použije--li se pro výrobu trubek^tzv. tažení s navíjením.

Podle známého způsobu výroby trubek se vytlačená trubkanejprve válcuje za studená v poutnické stolici, načež se prová-dí tažení s navíjením. Avšak náklady na válcování na poutnickéstolici jsou vysoké a další nevýhodou hodnou zmínky je to, ženení možno na poutnické stolici opravit případnou nesoustřednostděrovaného,polotovarů.

Jak bylo již zmíněno, je zpracovaní za tepla tradičním ře-šením -ve spojení s litím ingotů a zčásti také s plynulým litím.Použitím této metody je také možné vyřešit problémy způsobenénestejnorodou krystalickou strukturou po lití, protože jak známokovy a slitiny tvářením za tepla rekrystalizují a tudíž se homo-genizují. Avšak použití tváření za tepla zejména pro plynulé li-tí ingoty z mědi, hliníku nebo jeho slitin, které mají malé plo-chy v průřezu, je velmi nehospodárné. V současné době je známo planetové válcovaní, při němž jsouuspořádány tři kuželové válce navzájem v uhlu 120 . Válce se 3 otáčejí kolem os a také kolem střední osy celé planetové sou- stavy, Redukce průřezu dosažená na jeden průchod je vysoká, dokonce nad 90 Planetové válcování se často označuje zkratkouPSW (Planetaňschrágwalzweřk) a zařízení je chráněno četnými pa-tenty.

Dosud bylo planetového válcování použito k válcování ocelí. V případě trubek předehřáté sochory vstupují nejprvedo děrovacístolice a pak do planetové válcovací stolice. Při válcování tyčíse sochory nejprve odděleně předehřejí, při válcování ocelí v pla--netových válcovacích stolicích se tedy vždy používá běžného zpra-cování za tepla. i Překvapivě se zjistilo, že při zpracování neželezných kovů,zejména mědi, hliníku, niklu, zirkonu a titanu jakož i jejichslitini sé dosáhne dobrého konečného výsledku - pokud jde o mi-krostrukturu materiálu - bez samostatného předehřívání nebo sa-mostatného mezioperačního žíhání, jestliže při zpracování za stu-dená teplota .materiálu..^stoupne v důsledku velké redukce průřezu a vnitřního tření daného materiálna rekrystalizační rozsah. Hlavní•A. nové znaky vynálezu jsou patrny a podstatou řešení je, že plane-tovým válcováním za studená se redukuje plocha průřezu na nejmé-ně 70 $ a nejvíce 90 původního průřezu při výstupní rychlostivýrobku nejméně 7 m, min a teplotě materiálu ohřátého vlivem jehotváření na rekrystalizační teplotu kovu. 4

•O /7

Zpracování za studená je obecně pochod, jemuž se podrobímateriál bez předběžného ohřevu a teplota zůstane během zpra-covaní pod rekrystalizační teplotou. Výraz "zpracování za stu-dená" v souvislosti s popisovaným vynálezem znamená takové zpra-cování, kdy teplota na začátku pochodu je teplotou okolí, avšakběhem zpracování stoupne podstatně nad normální teplotu zpraco-vání za studená, ttfj. na rekrystalizační rozsah materiálu.

V

Provedené pokusy dokázaly, že během zpracování v důsledkupřetvářného odporu, vácajícího v materiálu v důsledku velké re-dukce průřezu a vnitrního tření, stoupne teplota na rozsah 250-^ $<. 7501 C. Zkušenost ukázala, že vhodná rekrystalizační teplota pro ^10^. mědi a slitiny mědi je v rozsahu 250-^700] C, pro hliník, a slitiny at y ~ VL //-i hliníku 250V450i C, pro nikl a slitiny niklu 6504760 C, pro zirkon ' z in'-' ,υ'/ o a slitiny zirkonu 7ΟΟγ7δ^ C a pro titan a slitiny titanu 7θθτ750ΓΟ,Pracovní teplotu je možno pro každý materiál vhodně regulovat úpra-vou chlazení. Taková alespoň částečně rekrystalizovaná strukturaumožňuje další zpracování za studená, např. tažení s navíjením tru-bek, bez nebezpečí vzniku prasklin v materiálu.

Nadto je pro tento způsob výhodné, že růst teploty ve spojeníse zpracováním je krátkodobý, takže nevzniká nebezpečí nadměrnéhorůstu zrna a nadměrného kysličení povrchu. Velikost zrna materiálu i/ 01 vycházejícího z pracovního ukonu je malá, okolo 0,005^0,050 mm. * Při zpracování za studená polotovaru pro trubky se planetové 5 I válcování ukázalo jako vhodný způsob zvýšení teploty na re- krystalizační rozsah. Uvnitř trubkového polotovaru, který má e , , ,s výhodou průměr 80/40 mm se pomocí držáku umístí trn a poloto-var se válcuje na rozměr nejméně 55/^0 10111 a nejvýhodněji na roz-měr 45/40 mm» načež se provedou další tahy. Válcování tyčí seděje stejným způsobem jako válcování trubek, avšak samozřejmě bez trnu. Při výrobě je možno zvolit nějaký jiný způsob, jímž se přivodí dostatečně velká redukce průřezu, např. kování.

Jestliže stoupnutí teploty vyvolané zpracováním není do-stačující pro rekrystalizaci materiálu, může se podpořit mírnýmpředehrátím materiálu např. použitím indukční cívky, jíž sochorprocház bezprostředně před pracovním úkonem. . Jak plyn z výše uvedeného, hodí se plynule litý materiáldobře jako materiál pro planetové válcování, avšak může to býttaké protlačený polotovar. Takto je možno nahradit nákladnépoutnické válcvoání levnějším planetovým válcováním a získajíse další výhody, jimiž je lepší mikrostruktura v materiálu amožnost zmenšit výstřednost polotovaru během pochodu. Nejvý-hodnější alternativou u způsobu podle vynálezu při výrobětrubek a tyčí je použití poměrně levné kombinace plynulého li-tí a planetového válcování, kterého,je možno použít místo ná-kladného postupu lití ingotu a protlačovaní (nebo děrovaní) aprout.nického válcování. 6

Vynález je v dalším objasněn na základě příkladů. : jp, Příklad 1 (známý stav)

Plynule litý polotovar trubky z fosforové odkysličené 1 médi (CU-DHP) byl válcován v poutnické stolici. Výchozí roz-měr polotovaru byl 8θ/6θ mm a velikost zrna lité struktury ai byla 1/20 mm. Následovalo válcování a velikost výstupní trub-ky byla 44/40 mm a litá struktura se takto změnila na zpev-něnou strukturu. Tvrdost trubky byly v rozsahu 120 až 130 HV5, i/ ftjfc .· tyj. 120 V 130 tvrdosti podle Vickerse při zatíženíAvšak trubka válcovaná popsaným způsobem nevydržela tažení s na-víjením a podařily se pouze přímé tahyjcna stolici. Abv^mohlatrubka vyrobená tímto způsobem táhnout průvlakem, bylo nutnémezioperacní žíhání. Proto se považuje za prokázané, že litá*,struktura při válcování nezmizí, protože při tomto druhu válco-vání zůstává teplota materiálu nízká. Nadto jakost povrchu nebylavyhovující vzhledem k hrubé lité strukuře. Příklad 2 (známý stav)

Plynule litý polotovar trubky 8θ/4θ mm byl tažen přímočařena tažné stolici. Jakost povrchu trubky byla nízká a tažení ne-bylo možno provádět dále jako tažení s navíjením bez mezioperacníhožíhání, protože litá struktura nesnese velké redukce. Materiál po-lotovaru byl stejný jako u předchozího příkladu a stejně tak litézpevněné struktury, jakož i tvrdost za studená zpracované trubkyzůstaly vq stejném rozsahu jak výše uvedeno. a®®»;? ♦i-sr*·. < - 7 - Příklad 3 (známý stav)

Trubkový polotovar 80/60 mm, velikosti zrna asi 0,1 mm, vy-tlačený z litého ingotu, velikosti 280x660 mm a vyrobeného z fos-forové odkysličené mědi (CU-DHP) byl.zpracován v poutnické sto-lici na rozměry 44/40 mm. Tvrdost t^akto vyválcované trubky bylaasi 120 až 130 HV5, t^j. 120 až 130 tvrdosti podle Vickerse přizatížení , a skladba byla zpevněná. Další zpracování trubky.na.konečné. rozměry,se,provádí jako,tažení,s navíjením a ta-žení na stolici bez mezioperačního žíhání. Konečný výrobeky je-lito třeba, se může žíhat na měkko. Příklad 4

Plynule litý trubkový polotovar z fosforové odkysličené mědi(CU-DHP) průměr 80/40 mm a normální lité struktury (velikost zrna1-20 mm) byl válcován v planetové válcovací stolici na rozměry46/40.mm. Následovalo válcování a takto válcovaná trubka se mohladále táhnout s navíjením. Pokud jde o mirkostrukturu válcované

X trubky, zjistilo se, že velikost zrna byla malá, 0,005γί),015 mm, což znamenalo, že při válcování došlo ve skladbě k rekrystalizaci. di. .

Tvrdost válcované trubky byla 75-80 HV5, tjfj. 75γ®0 t^vrdosti po-dle Vickerse při zatížení 50^- ·, což znamená, že žíhání na měkko nebylo nutné. Trubka byla podrobena šestí tahům s naví-jením a získala rozměry l8/l6,4 mm. Po taženi byla tvrdost trubky132 HV 5, tjj. 132 tvrdosti podle Vickerse při zatížení 5£?K/.

Příklad 5

Vytlačený trubkový polotovar 80/40 mm z kyslíkuprostémědi CU-OF bvl válcován v.planetové stolici na rozměry ^ó/^Omm. Následovalo válcování a struktura byla rekrystalizovánav důsledku vlivu zvýšení teploty při pochodu. Velikost zrnaválcované trubkv byla asi 0,010 lmm a tvrdost asi 80 HV 5» trj80 tvrdosti podle Vickerse při zatížení 50 A^·.

Claims (1)

1. -.ŤíEB-y·- *- 7 PATENTOVÉ NÁROKY Způsob výroby trubek, tyčí a pásů z neželezného kovu,například z mědi, niklu, hliníku, zirkania,· titanu nebo zeslitin těchto kovů, při kterém se nejprve zhotoví sochor ply-nulým litím nebo vytlačováním a následně se za. studená plane— t oy šlVÁlc !·4Ϊθ>- -Vyznač iij i cí.. ae.-Jt í m, ~žjl- plane t o výar.v-ál- co vání m^z a - ....../ studená se redukuje plocha průřezu na nejméně 70J&amp; a nejvícepůvodního průřezu při výstupní rychlosti výrobku nejméně 7jm/min a teplotě materiálu ohřátého vlivem jeho tváření na z“> rekrystalizačni teplotu kovu. íU .Ί I. ‘ 'U··

   O ςπ ςο Z 2705