ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 139
Скачиваний: 0
и др.) ниже упругости диссоциации соответствующего окисла, нитрида и других соединений.
При деформации в инертной среде парциальные давления га зовых примесей зависят от чистоты инертного газа и, например,
при чистоте 99,98—99,995% |
при давлении 760 мм рт. ст. соответ |
||||||||||
ственно составляют: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
п |
|
0,02-760 |
|
, с о |
|
|
,^-1 |
|
|
||
Л»,98% = |
1 |
0 0 |
= |
1,52-10 1 |
мм |
рт. ст.; |
|||||
п |
= |
0,01-760 |
|
~ а |
1 |
Л _ 2 |
|
|
|||
Л>9,99% |
|
юо |
= |
7 ' 6 |
' 1 |
0 |
М М |
С Г П Л |
|||
п |
|
0,05-760 |
|
0 0 |
, Л |
_ о |
мм рт. ст. |
||||
Лэ.995% |
— |
1 0 |
0 |
= |
3,8-10 2 |
||||||
Следовательно, инертный газ чистотой 99,98% по количеству газовых примесей соответствует вакууму 1,52 - Ю - 1 мм рт. ст.; при чистоте 99,995% —3,8-10"2 мм рт. ст.
Содержание примесей в инертном газе чистотой 99,995% по сравнению с их содержанием в воздухе уменьшается почти в 20 тыс. раз, в то время как в вакууме 10~6 мм рт. ст. — в 752,4 млрд. раз, т. е. в высокочистом инертном газе содержание газовых примесей в 38 тыс. раз больше, чем в вакууме 10~6 мм рт. ст. Поэтому для уменьшения влияния вредных газов при деформа ции в инертных средах необходимо понижать их парциальные
давления, т. е. требуется |
дополнительная дорогостоящая очистка. |
|
Затраты |
еще больше |
возрастают с применением циркуляции |
* инертного |
газа, так как увеличивается расход газа. |
|
В связи с этим в нашей стране и за рубежом осваивается метод высокотемпературной деформации металлов в вакууме, являю щийся эффективным и перспективным для получения чистых и
сверхчистых |
металлов. |
|
Первые сведения о прокатке в вакууме |
появились за рубежом |
|
в материалах |
состоявшегося в 1959 г. в |
г. Филадельфиии 6-го |
Национального симпозиума по вакуумной технике, в которых сообщалось о вакуумном прокатном стане для получения ленты из спрессованных штабиков титана [81]. Предпочтение вакууму отдано по двум причинам: оборудование для создания вакуума намного дешевле дорогостоящего оборудования для очистки инертного газа и контролировать вакуум можно простыми стан дартными приборами, в то время как контроль чистоты инертного газа в рабочем пространстве весьма сложен. Кроме того, указы
вается |
на |
возможность |
некоторой |
дегазации спрессованного |
|
материала, |
не представляющего собой |
компактного |
металла. |
||
В |
1962 г. появилось |
сообщение [97] об установке |
компанией |
||
Universal Cyclops при содействии US Air Force на Бриджвильском
заводе «In-Fab» |
лабораторного вакуумного прокатного стана |
|
для |
прокатки |
тугоплавких металлов, названного «Vac-Fab» |
(от |
Vacuum fabrication). |
|
10
Ha «Vac-Fab» прокатывались образцы |
из сплава |
F-48 (Nb, |
Mo, W, Zr) при остаточном давлении 4,6- Ю - 4 |
и 2,3-10"2 |
мм рт. ст. |
При прокатке в более высоком вакууме образцы хорошо дефор мировались, а в низком вакууме они расслаивались независимо от температуры прокатки. Образцы для исследований изготов
лялись |
посредством |
горячей |
прокатки при |
температуре |
1371°С |
|
в вакууме 8• 10~5 |
и 8• 10~3 мм рт. ст. При прокатке в |
вакууме |
||||
8 - Ю " 3 |
мм 'рт. |
ст. |
также |
наблюдалось |
расслоение |
металла. |
Таким образом, исследования показали преимущества более высокого вакуума. Компания Universal Cyclops Steel Corp. уде ляла большое внимание исследовательским работам на лабора торном вакуумном стане «Vac-Fab», успешное проведение кото рых позволило перейти к освоению вакуумной прокатки в про мышленных масштабах.
Впоследние годы для пластической деформации радиоактив ных материалов также стали применять вакуумные устройства.
Оборудование для прокатки в вакууме начали изготовлять японские фирмы.
Взарубежной литературе отсутствуют данные экономической
эффективности |
горячей деформации |
металлов в защитных средах |
и в вакууме, |
однако в ряде работ |
[81, 92, 97] отмечается, что |
стоимость оборудования при использовании вакуума или инерт ных газов будет возмещена за счет повышенного качества изделий, экономии металла и сокращения числа операций.
Развитие метода безокислительной обработки металлов давле нием в СССР с самого начала шло по пути создания универ сальных вакуумных устройств, предусматривающих возможность обработки и в инертной среде, что позволило советским исследо вателям проводить всестороннее изучение горячей деформации в вакууме и в инертных средах на одном и том же оборудовании.
Первый вакуумный прокатный стан, созданный в СССР Фи зико-техническим институтом АН УССР [2, 3], представлял собой вакуумную камеру, в которую помещалась клеть прокатного стана. Станы такой конструкции получили распространение в ряде лабораторий страны.
В 1960 г. в ФТИ АН УССР была разработана новая конструк ция стана [2, 3, 66]. В вакуумную камеру заключались только валки прокатного стана, а все вспомогательные механизмы на ходились вне камеры. Дальнейшим усовершенствованием этой конструкции явилось увеличение диаметра вакуумных камер нагревательных печей и обеспечение возможности перемещения нагревательных печей во время работы [23].
С 1960 по 1968 гг. ФТИ АН УССР было изготовлено 14 станов такой конструкции. В настоящее время они работают на различ ных предприятиях страны. В УкрНИИМЕТе разработана кон струкция более мощного опытно-промышленного вакуумного стана 350 [25].
П
Одновременно с созданием новых вакуумных прокатных ста нов проводились работы по приспособлению действующих про катных станов для деформации в вакууме. Так, в Московском институте стали и сплавов был создан вакуумный прокатный стан МИСиС-210 [35]. Обычный прокатный стан ДУО-200 был пере оборудован на вакуумный в Ленинградском политехническом институте им. Калинина [61].
С целью повышения производительности и расширения сорта мента были сконструированы непрерывные вакуумные прокатные станы. Еще в 1951 г. в ФТИ АН УССР был изготовлен лаборатор ный шестиклетевой непрерывный вакуумный прокатный стан
[28].
В1969 г. в УкрНИИМЕТ изготовлен и введен в эксплуатацию пятиклетевой вакуумный опытно-промышленный прокатный стан [25].
Для получения полуфабрикатов особой чистоты из монокри сталлов тугоплавких металлов МИСиС совместно с ВНИИТС установили на Узбекском комбинате тугоплавких и жаропрочных металлов реконструированный вакуумный стан ДУО-155.
В последние годы сконструированы и изготовляются вакуум ные прокатные станы специального назначения. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте трубной промышленности сконструирован полностью автоматизированный вакуумный пилигримовый стан, предназначенный для прокатки труб из спе циальных сталей и сплавов [72]. МИСиС совместно с ВНИИТС разработана конструкция и начато изготовление вакуумного кольцепрокатного стана, позволяющего получать кольцевые изде лия из тугоплавких металлов, биметаллов и многослойных ма териалов.
Исследование основных показателей процесса высокотемпе ратурной деформации в вакууме и в инертных средах, а также опыт эксплуатации лабораторных и опытно-промышленных ва куумных прокатных станов позволили приступить к созданию мощных вакуумных прокатных станов и переоборудованию для работы в вакууме крупных действующих станов с диаметром валков от 300 до 1000 мм.
Сконструирован промышленный вакуумный прокатный стан ДУО-400 [60]. Разработан проект и проводятся работы по пере оборудованию действующего прокатного стана ДУО-800 на ва
куумный прокатный |
стан ДУО-600. |
В СССР, помимо |
вакуумных прокатных станов, создается |
оборудование для проведения в вакууме других процессов об
работки |
металлов давлением: |
прессования, ковки, волочения |
[31, 67]. |
Для прессования и |
ковки в вакууме и инертной среде |
к прессу усилием 1000 Т создано компактное устройство, позво ляющее вакуумировать непосредственно зону нагрева, деформа ции и охлаждения. Схема и общий вид установки показаны на рис. 2 и 3.
12
Как видно из рис. 2, под вакуумом находятся только нагре
вательная печь, транспортер, |
передвигающий |
слиток |
|
от |
печи |
|||||||
к блок-контейнеру, контейнер |
с матрицей |
и |
приемник |
изделия. |
||||||||
, |
|
Для |
нагрева |
металла |
исполь |
|||||||
|
|
зуется |
электропечь |
сопротивле |
||||||||
|
|
ния с нагревателем из молибдено |
||||||||||
|
|
вых |
стержней, |
|
между |
которыми |
||||||
|
|
закреплены |
спирали |
молибдено |
||||||||
|
|
вой |
проволоки. |
|
Максимальная |
|||||||
|
|
температура |
нагрева |
в |
печи со |
|||||||
|
|
ставляет |
1800°С. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Вакуумная |
система |
установки |
||||||||
|
|
состоит |
из |
двух |
|
насосов |
ВН-1, |
|||||
|
|
бустерного насоса БН-3 и паро- |
||||||||||
|
|
масляного насоса М-2500. Мини |
||||||||||
|
|
мальное |
остаточное |
давление — |
||||||||
|
|
10"4 |
мм |
рт. |
ст. |
Для |
создания |
|||||
|
|
инертной |
среды |
|
из |
|
установки |
|||||
|
|
предварительно |
откачивается |
воз |
||||||||
|
|
дух и затем она заполняется |
||||||||||
|
|
аргоном. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Схема прессования |
прутков |
В |
печь |
слитки |
подаются |
гид |
||||||
в вакууме и в инертной |
среде |
равлическим подъемником. Гори |
||||||||||
|
|
зонтальная |
подача |
слитков в кон |
||||||||
тейнер производится при помощи тележки или с использованием естественного наклона транспортера. Блок контейнера состоит из двух основных частей: корпуса контейнера со втулкой и верхней
Рис. 5. Схема прессования труб в ва |
Рис. 6. Схема ковки |
в вакууме и |
кууме и в инертной среде |
в инертной |
среде |
14
