PL209507B1 - Sposób wytwarzania drutów ze stopów Cu-Mn-Ni - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania drutów ze stopów Cu-Mn-Ni, zwłaszcza ze stopu zawierającego wagowo: 51,5-53,5% Cu, 36,5-38,5% Mn i 8,5-10,5% Ni, przeznaczonych do lutowania węglików spiekanych, żeliwa, stali, stali nierdzewnych oraz stopów na bazie niklu.

Z polskiego opisu patentowego nr 174 199 znany jest sposób wytwarzania drutów i ta ś m ze stopów Cu-Mn-Ni zawierających wagowo: 48-72% Cu, 20-40% Mn i 8-2% Ni. Według tego opisu, stop Cu-Mn-Ni wytapia się w próżniowych bezrdzeniowych piecach indukcyjnych wyposażonych w tygle ceramiczne lub grafitowe, wykorzystując w czasie topienia atmosferę gazu obojętnego, korzystnie argonu lub azotu, o ciśnieniu 1-400 Tr. Topienie prowadzi się następująco: do tygla ładuje się wsad, po czym w komorze pieca wytwarza się obniżone ciśnienie, wynoszące 1-5-10^-2 Tr i w tych warunkach podgrzewa się wsad do temperatury 600-800°C. Następnie do komory pieca wprowadza się gaz obojętny, korzystnie argon lub azot, do ciśnienia 5-100 Tr i roztapia wsad, utrzymując jednocześnie temperaturę kąpieli nie wyższą niż 1100°C. Po roztopieniu wsadu obniża się ciśnienie gazu do minimum 1 Tr i w czasie nie wię kszym niż 10 minut prowadzi się elektrodynamiczne mieszanie, po czym do komory wprowadza się gaz obojętny, korzystnie argon lub azot, do ciśnienia nie więcej niż 400 tr, i dodaje się do ką pieli metalowej modyfikator w postaci cerowej lub tytanu, w iloś ci nie przekraczającej 0,05% wagowych w stosunku do wsadu, po czym doprowadza się kąpiel metalową do temperatury 1000-050°C i odlewa do żeliwnej lub miedzianej wlewnicy. Otrzymane wlewki podgrzewa się do temperatury 700-850°C i wygrzewa w niej przez nie więcej niż 4 godziny, po czym przerabia się je plastycznie na gorąco, poddając je operacji prasowania lub walcowania. Otrzymane półwyroby, w postaci rygli przeznaczonych do dalszej przeróbki na druty, obrabia się mechanicznie a nastę pnie wygrzewa się je w temperaturze 700-800°C w czasie nie większym niż 2 godziny, po czym walcuje się je na gorąco. Tak otrzymane półfabrykaty wyżarza się zmiękczająco w temperaturze 550-650°C przez 2-4 godziny w atmosferze ochronnej - redukującej, zawierającej korzystnie wodór w ilości do 75%, reszta azot, po czym wytrawia się je w wodnym roztworze kwasu siarkowego, o korzystnym stosunku kwasu do wody wynoszącym 1 : 20, i przerabia plastycznie na zimno. Aby otrzymać druty, wytrawioną walcówkę poddaje się ciągnieniu z sumarycznym zgniotem nie przekraczającym 85%, stosując pojedyncze zgnioty 5-25%, oraz poddaje się ją wyżarzaniu rekrystalizującemu w temperaturze 500-600°C przez co najmniej 1 godzinę, przy zachowaniu atmosfery ochronno-redukcyjnej zawierającej korzystnie do 75% wodoru, reszta azot.

W zależności od wymaganej średnicy końcowej drutu, stosuje się jeden lub kilka zabiegów międzyoperacyjnego wyżarzania rekrystalizującego. W przypadku gotowego wyrobu w stanie miękkim gotowy drut można poddać także wyżarzaniu rekrystalizującemu.

W sposobie wytwarzania drutów ze stopów Cu-Mn-Ni wedł ug wynalazku, do indukcyjnego pieca próżniowego z tyglem ceramicznym ładuje się wsad, po czym w komorze pieca obniża się ciśnienie do poziomu 50-250 Pa i wsad podgrzewa się aż do pojawienia się ciekłego metalu. Następnie do komory pieca wprowadza się gaz obojętny do ciśnienia około 15 kPa, korzystnie argon, i w dalszym ciągu roztapia się powoli wsad. Po całkowitym roztopieniu się metalu obniża się ciśnienie gazu do poziomu 50-100 Pa i w tych warunkach odgazowuje się kąpiel przez około 0,5 h, po czym ponownie wprowadza się gaz obojętny do ciśnienia około 15 kPa, korzystnie argon, i do roztopionej kąpieli dodaje się modyfikator, najlepiej w postaci metalicznego Ti, w ilości nie przekraczającej 0,05% wagowych w stosunku do ilości wsadu. Po osiągnięciu przez ciekły stop temperatury 1000-1080°C odlewa się stop do wlewnicy żeliwnej lub miedzianej o przekroju kołowym i studzi wlewek a następnie obrabia się go i oczyszcza mechanicznie i dzieli na odcinki o długości około 250 mm. Tak przygotowane odcinki wlewka podgrzewa się do temperatury 690-730°C i wygrzewa przez około 3,5 h w atmosferze ochronnej argonu, a następnie wyciska się z nich pręty, o korzystnej średnicy około 32 mm i długości około 1 m. Następnie pręty, po uprzednim wygrzaniu w temperaturze 700-720°C w czasie około 3,5 h, walcuje się na gorąco na walcarce bruzdowej, korzystnie początkowo w układzie kwadrat - kwadrat a potem w układzie kwadrat - owal - kwadrat, z zastosowaniem jedno- lub wielokrotnego przejścia przez każ dą z kilku, korzystnie 5, klatek walcowniczych. Otrzymaną walcówkę, o średnicy około 10 mm, wygrzewa się w temperaturze 710-720°C w czasie powyżej 3 h. Walcówkę następnie poddaje się ciągnieniu wyrównawczemu do średnicy około 9,70 mm, w trakcie którego odcinki walcówki zgrzewa się i zwija w krę gi. Zwinię t ą walcówkę wyż arza się w temperaturze 690-730°C, w czasie minimum 1 h, w atmosferze ochronnej N2 + 5% H2. Przeróbka plastyczna drutu na wymiar gotowy prowadzona jest w kilku cyklach ciągnienia na zimno, ze zgniotami sumarycznymi 35-70% i ze zgniotami pojedynczymi 6-20%,

PL 209 507 B1 a pomiędzy kolejnymi cyklami drut jest wyż arzany w temperaturze 660-730°C w czasie około 1,5 h w atmosferze N2 + 5% H2 oraz co najmniej dwukrotnie wytrawiany w 15% roztworze wodnym mieszaniny kwasów H2SO4 i HNO3, o stosunku H2SO4: HNO3 wynoszącym 1:1. Ponadto drut o średnicy końcowej, korzystnie i w razie potrzeby, wyżarza się rekrystalizująco w temperaturze 580-620°C w czasie około 1,5 h, w atmosferze ochronnej N2 + 5% H2.

Wytworzone sposobem według wynalazku druty spełniają wymagania specyfikacji i norm odbiorców w zakresie składu chemicznego, gęstości, konduktywności i rezystancji elektrycznej oraz stanu powierzchni. Sposób według wynalazku pozwala wytwarzać druty ze stopu Cu-Mn-Ni w stanie umożliwiającym ich dalszą przeróbkę plastyczną. Przykładowo, druty te można dalej przerabiać na niższe średnice, można je także przetwarzać do postaci pierścieni stanowiących tak zwaną przekładkę lutowniczą pomiędzy łączonymi detalami.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono dokładnie w przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d

Do indukcyjnego pieca próżniowego z tyglem ceramicznym wykonanym z masy magnezytowokorundowej, ładuje się 90 kg wsadu zawierającego: 47,25 kg Cu, 34,20 kg Mn, 8,505 kg Ni.

Następnie zamyka się komorę pieca, obniża w niej ciśnienie do 50 Pa i wsad podgrzewa się bardzo powoli aż do pojawienia się ciekłego metalu, po czym do komory pieca wprowadza się argon do ciśnienia 15 kPa, i w dalszym ciągu wsad jest wolno podgrzewany, do całkowitego roztopienia metalu, z jednoczesnym utrzymywaniem ciśnienia w piecu na możliwie najniższym poziomie. Po całkowitym roztopieniu się metalu obniża się ciśnienie gazu do 50 Pa i w tych warunkach odgazowuje się kąpiel przez 0,5 h, po czym ponownie wprowadza się argon podnosząc ciśnienie do 15 kPa, a do roztopionej kąpieli dodaje się metaliczny Ti, w ilości 0,045 kg. Po osiągnięciu przez ciekły stop temperatury 1050°C odlewa się go do wlewnicy żeliwnej o przekroju okrągłym i studzi. Zimny wlewek obrabia się mechanicznie i dzieli na odcinki o długości 250 mm. Tak przygotowane wlewki podgrzewa się do temperatury 710°C i wygrzewa w niej przez 3,5 h, w atmosferze ochronnej azotu, a następnie wyciska się pręt o średnicy 32 mm i długości 1 m. W kolejnym etapie przeróbki na gorąco, po uprzednim wygrzaniu w temperaturze 700°C w czasie 3,5 h, pręt o średnicy 32 mm walcuje się dwuetapowo w walcowni bruzdowej w ukł adzie kalibrowania kwadrat - kwadrat i kwadrat - owal - kwadrat, z zastosowaniem 1-7 krotnego przejścia przez każdą z 5 klatek walcowniczych. Otrzymane pręty o średnicy 10,0 mm wygrzewa się w temperaturze 710-720°C w czasie 3 h. Pręty te z kolei poddaje się ciągnieniu wyrównawczemu do średnicy 9,70 mm, w trakcie którego odcinki walcówki zgrzewa się i zwija w kręgi. Kręgi wyżarza się w piecu z atmosferą ochronną N2 + 5% H2, w temperaturze 690-730°C przez 1 h. Przeróbkę drutu na wymiar gotowy prowadzi się w 5 cyklach ciągnienia, w pierwszym cyklu ze zgniotem sumarycznym 48% i ze zgniotami pojedynczymi 11 - 13,5%, w drugim cyklu ze zgniotem sumarycznym 68% i ze zgniotami pojedynczymi 18-6,7%, w trzecim cyklu ze zgniotem sumarycznym 61% i ze zgniotami pojedynczymi 18-6,7%, w czwartym cyklu ze zgniotem sumarycznym 43% i ze zgniotami pojedynczymi 18-7,7%, natomiast w piątym cyklu 9 ciągnienie do wymiaru gotowego) ze zgniotem sumarycznym 37% i ze zgniotami pojedynczymi 13-16%. Pomiędzy kolejnymi cyklami drut jest wyżarzany w atmosferze N2 +5%H2, w temperaturze 710°C przez 1 h, a pomiędzy pierwszym i drugim cyklem ciągnienia oraz pomiędzy drugim i trzecim cyklem drut wytrawiany jest w 15% roztworze wodnym mieszaniny kwasów H2SO4 i HNO3 o stosunku H2SO4 : HNO3 wynoszącym 1:1. Otrzymany drut o średnicy 2,39 mm jest wyżarzany rekrystalizująco w atmosferze ochronnej N2 + 5% H2 w temperaturze 600°C przez 1,5 h. Otrzymany sposobem wedł ug wynalazku drut, zawierają cy wagowo: 53% Cu, 38% Mn i 9% Ni, jest przeznaczony do dalszego przerobu na niższe średnice a także do przetwarzania go do postaci pierścieni stanowiących tak zwaną przekładkę lutowniczą pomiędzy łączonymi detalami.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania drutów ze stopów Cu-Mn-Ni , w którym ze stopu wytopionego w indukcyjnym piecu próżniowym z tyglem ceramicznym, w atmosferze obniżonego ciśnienia oraz w atmosferze gazu obojętnego, korzystnie argonu, odlewa się wlewek o przekroju okrągłym, następnie wlewek walcuje się na gorąco, po uprzednim podgrzaniu i wygrzaniu go, a otrzymaną walcówkę, przerabia się plastycznie metodą ciągnienia na zimno z sumarycznym zgniotem 35-70%, stosując pojedyncze zgnioty 6-20% oraz jednokrotne lub kilkukrotne wyżarzanie międzyoperacyjne w atmosferze ochronnej

   PL 209 507 B1 przez około 1,5 h, a gotowy drut korzystnie wyżarza się rekrystalizująco, znamienny tym, że po załadowaniu wsadu, w komorze pieca próżniowego obniża się ciśnienie do poziomu 50-250 Pa i wsad podgrzewa się aż do pojawienia się ciekłego metalu, po czym do komory pieca wprowadza się gaz obojętny do ciśnienia około 15 kPa i w dalszym ciągu roztapia się powoli wsad, po całkowitym roztopieniu się metalu obniża się ciśnienie gazu do poziomu 50-100 Pa i w tych warunkach odgazowuje się kąpiel przez około 0,5 h, po czym ponownie wprowadza się gaz obojętny do ciśnienia około 15 kPa i do roztopionej ką pieli dodaje się modyfikator, korzystnie w postaci metalicznego Ti, w ilo ś ci nie przekraczającej 0,05% wagowych w stosunku do ilości wsadu, a po osiągnięciu przez ciekły stop temperatury 1000-1080°C odlewa się stop do wlewnicy żeliwnej lub miedzianej o przekroju kołowym i studzi wlewek a następnie obrabia się go i oczyszcza mechanicznie oraz dzieli na odcinki o długości około 250 mm, po czym tak przygotowane odcinki wlewka podgrzewa się do temperatury 690-730°C i wygrzewa przez około 3,5 h w atmosferze ochronnej, korzystnie azotu, a następnie, wyciska się z nich pręty które, po uprzednim wygrzaniu w temperaturze 700-720°C w czasie około 3,5 h, walcuje się na walcarce bruzdowej, z zastosowaniem jedno- lub wielokrotnego przejścia przez każdą z kilku klatek walcowniczych, korzystnie początkowo w układzie kwadrat - kwadrat a potem kwadrat - owal - kwadrat, a tak otrzymaną walcówkę wygrzewa się w temperaturze 710-720°C w czasie powyżej 3 h i poddaje się ją ciągnieniu wyrównawczemu w trakcie którego odcinki walcówki zgrzewa się i zwija w kręgi, następnie walcówkę wyżarza się w temperaturze 690-730°C, w czasie minimum 1 h w atmosferze ochronnej N2 + 5% H2, po czym otrzymany drut przerabia się plastycznie na wymiar gotowy metodą ciągnienia na zimno w kilku cyklach, ze zgniotami sumarycznymi 35-70%, a pomiędzy kolejnymi cyklami drut wyżarza się międzyoperacyjnie w temperaturze 660-730°C, korzystnie w atmosferze N2 + 5% H2, oraz co najmniej dwukrotnie wytrawia, korzystnie w 15% roztworze wodnym mieszaniny kwasów H2SO4 i HNO3, o stosunku H2SO4 : HNO3 wynoszącym 1 : 1, a ponadto gotowy drut korzystnie wyżarza się w temperaturze 580 - 620°C w czasie około 1,5 h, w atmosferze ochronnej N2 + 5% H2.