ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Производство сплавов и оборудование для их изготовления из "Электроды для контактной сварки " Плавка цветных металлов сопровождается сложными металлур гическими процессами. Ей сопутствут окисление металлов, погло щение газов, взаимодействие расплава со шлаком и футеровкой печи раскисление, дегазация и модифицирование сплавов. [c.40] Кислород с медью образует при низких температурах окись меди СиО, которая при повышенных температурах переходит в закись СпаО, взаимодействующую, как и кислород, с более активными легирующими компонентами и образующую окислы различных металлов. Кислород выделяется в виде эвтектики медь—закись меди, которая располагается по границам кристаллитов. Он является вредной примесью, так как при повышенном содержании кислорода значительно понижаются механические и коррозионные свойства меди, затрудняются технологические процессы обработки и, в частности, пайка. [c.40] При использовании, например, хромовых бронз, их качество во многом зависит от условий раскисления. Хром при высоких температурах очень быстро окисляется, а окисленный хром практически нерастворим даже в перегретой медп и в связи с этим сплав не удается упрочнить путем термической обработки, хотя по среднему химическому составу он и удовлетворяет требованиям технических условий. [c.40] Водород наиболее опасен для меди и ее сплавов. Он хорошо в них растворяется, причем его растворимость в меди сильно возрастает с повышением температуры. Особенно разрушительное действие водород оказывает на медь, содержащую кислород (вызывая так называемую водородную болезнь — хрупкость и растрескивание), углекислый газ, окись углерода водяной пар и азот в меди практически не растворимы. [c.40] Раскисление сплава можно проводить поверхностными раскислителями. При этом раскислители не вводятся в жидкий металл, а подаются на его поверхность и не оказывают вредного влияния на качество металла, так как их избыток не растворяется в металле. Для защиты металлического расплава от воздействий печной атмосферы, удаления из расплава окислов, сульфидов и других вредных примесей применяются флюсы, состоящие из фтористых натрия или кальция и стекла. Плавка обычно ведется под покровом сухого древесного угля, также предохраняющего медный сплав от окисления и охлаждения. В тех случаях, когда непосредственным сплавлением трудно получить сплав определенного химического состава, применяются промежуточные сплавы — лигатуры. Введение легирующих элементов через лигатуры может с достаточной точностью обеспечить требуемое содержание заданного компонента. При изготовлении электродных сплавов применяются лигатуры медь—хром, медь—цирконий, медь—магний и др. [c.41] Повышения прочности и пластичности медных сплавов можно достичь модифицированием путем измельчения зерна. С этой целью в сплав вводят малые добавки тугоплавких элементов титана, циркония, бора. Эти модификаторы искусственно создают в расплаве дополнительное количество центров кристаллизации. [c.41] Наибольший эффект модифицирования был получен от введения титана, циркония, бора. Так, уже добавки 0,1 2г, 0,05% Т1 вызывают измельчение зерна меди. Модифицирования (измельчения зерна) можно достичь и технологическими методами, например увеличением скорости охлаждения металла при его кристаллизации, повышением температуры литья и переплава. Однако с повышением температуры литья и переплава может увеличиваться газонасыщенность и пористость металла, а при увеличении скорости охлаждения возникают большие внутренние напряжения и, как следствие, трещины. [c.41] Цветные металлы и сплавы при изготовлении слитков можно плавить в печах различных конструкций тигельных, отражательных, электрических печах сопротивления и в индукционных, в печах для вакуумной плавки и в электроннолучевых установках, а также путем электрошлакового переплава. [c.41] В зависимости от сортамента готовых изделий из слитков изготовляются плиты или листы и круглые прутки. [c.42] Заготовку для прокатки обычно берут в литом состоянии. При малой пластичности металла в литом состоянии производят предварительную проковку слитка или его прессование. Предварительная проковка или прессование позволяет разрушить малопластичную структуру заготовки в условиях более резко выраженного объемного сжатия, чем при обычной плоской прокатке. Однако прокатка является наиболее прозводительным и экономически выгодным способом. Технологический процесс изготовления листов, полос включает кроме прокатки и ряд других операций механическую обработку поверхности, различные виды химической и механической очистки, термическую обработку, резку, правку и пр. Прокатка может производиться с предварительным нагревом заготовки (в горячую), позволяющим значительно уменьшить сопротивление деформации, и без нагрева. [c.42] Цилиндрические заготовки электродных сплавов диаметром более 40 мм обычно получают горячим прессованием на гидравлических станах, а прутки диаметром менее 40 мм — волочением или протяжкой на волочильных станах. Прутки этих размеров поставляются потребителям либо горячекатаными, либо холоднодеформирован-ными. [c.42] Как уже ранее указывалось, электродные сплавы используются в холоднодеформированном (кадмиевая бронза, сплав меди с серебром) и термически обработанном (Бр.Х, Бр.НБТ и др.) состояниях. Большинство прокатываемых цветных металлов подвергается предварительному отжигу, который производится для повышения пластичности металла и снижения сопротивления деформации. Отжиг может быть промежуточным для смягчения металла после предыдущей холодной прокатки и возможности дальнейшей обработки и окончательным для полуфабрикатов, выпускаемых в мягком состоянии. Для отжига применяются различные типы печей методические, толкательные или с шагающим подом, садочные или муфельные электросопротивления, колпаковые и колокольные, а также протяжные печи. В этих печах нагрев до заданной температуры осуществляется путем протягивания полуфабрикатов с определенной скоростью через рабочее пространство печи. Протяжные печи иногда имеют водяные затворы, которые обеспечивают светлый отжиг металла в атмосфере водяного пара. Печи большей частью выполняются вертикальными, соединяемыми в один агрегат с травильным устройством. [c.42] Термическая обработка дисперсионно-упрочняемых электродных сплавов включает операции закалки и отпуска. При нагреве под закалку легирующие элементы переходят в твердый раствор. Их переход в твердый раствор сопровождается резким понижением электропроводности сплава (почти вдвое ниже электропроводности медленно охлажденного сплава). Степень изменения электропроводности, контролируемая прибором ИЭ-1, который используется практически для любых деталей диаметром или размерами более 15 мм и толщиной более 3—5 мм может служить технологическим средством контроля качества операций закалки. Для более полного перевода в твердый раствор легирующих элементов необходима высокая температура нагрева (850—1000° С), близкая к эвтектической, для создания метастабильного пересыщенного твердого раствора и очень резкое охлаждение. Замедление охлаждения приводит к преждевременному выпадению растворенных элементов и снижению эффекта закалки. Выделение упрочняющих фаз из пересыщенного твердого раствора в дисперсном состоянии значительно увеличивает твердость и электропроводность сплава. Это выделение происходит в процессе отпуска, температура которого для медных сплавов обычно находится в пределах 400—480° С. [c.43] Для закалки могут применяться высокотемпературные печи, способные обеспечить температуру 1000—1050° С, а для отпуска среднетемпературные. При горячей прокатке, закалке и отжиге поверхность цветных металлов и сплавов окисляется. Окислы в большинстве случаев должны удаляться. Иногда (когда окалина хрупкая) это достигается замочкой в воде, однако наиболее распространенным является химическое травление. При химическом травлении металл погружают в травитель, который быстро растворяет окислы на поверхности и практически не воздействует на сплав. Большинство медных сплавов травятся в 10—15%-ном растворе серной кислоты. После травления металл поступает на промывку и сушку. [c.43] Ниже приводятся краткие сведения о производственной технологии изготовления наиболее широко применяемых электродных сплавов кадмиевой и хромовой бронз, сплава Бр.НБТ и некоторых сплавов типа Мц. [c.43] Сложность изготовления хромовых бронз связана с трудностью растворения в меди хрома. Хром обладает высокой степенью сродства с кислородом и в процессе плавки может легко окисляться. Для более полного растворения хрома при плавке в печах должна поддерживаться высокая температура. Для предотвращения окисления хрома плавку лучше вести в вакуумных индукционных или дуговых печах, однако практически на отечественных заводах плавку хромовой бронзы ведут в открытых отражательных печах или в электрических печах с индукционным и дуговым нагревом. [c.44] В отражательных печах в расплавленную восстановленную медь при температуре 1250—1260° С вводится 3—3,5%-ная меднохромовая лигатура. Раскисление сплава ведется магнием. В печах с более высокой температурой, например высокочастотных или дуговых, плавка может вестись с введением в шихту металлического хрома. Плавка проводится под покровом древесного угля. Готовый сплав отливается при температуре 1200—1300° С в медные излох ницы или графитовый тигель. [c.44] Хромовая бронза выпускается в виде термически необработанных прутков, а также полос и плит, поставляемых заводом в термообработанном состоянии. [c.44] Прессование и волочение прутков из хромовой бронзы ведется аналогично вышеописанным операциям изготовления прутков из кадмиевой бронзы. [c.44] Изготовление полос и плит ведется по следующей технологической схеме. После отливки поверхность слитков обрабатывается на токарных станках со снятием стружки до чистого металла. Затем слитки подвергаются горячей прокатке при температуре 900—980° С до определенной толщины. Прокатанные полосы режутся на листы и поступают на закалку. Закалка производится при температуре 980° С. В зависимости от толщины листов время выдержки при нагреве составляет 1,0—1,5 ч. Этого времени достаточно, чтобы перевести хром в твердый раствор (грубые включения, образовавшиеся при плавке, а также окисленный хром практически не растворяются даже в сильно перегретой меди и бронза не упрочняется при термической обработке). Охлаждение после закалки ведется в воде. После охлаждения для снятия окалины листы травятся. Закаленные листы затем поступают на холодную прокатку и степень деформации составляет около 50%. Прокатанные листы режутся на мерные заготовки и подаются на отпуск. Отпуск проводится при температуре 450—460° С в течение 4—6 ч. [c.44] Вернуться к основной статье