ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 138
Скачиваний: 0
образовывалась окисная пленка толщиной 60—75 мкм, плотно прилегающая к металлу. Уменьшение толщины окисной пленки с сохранением сплошности после прокатки указывает на ее хоро шие пластические свойства. Наличие такой сравнительно пластич
ной окисной пленки |
облегчало силовое перемещение металла |
в очаге деформации, |
снижая усилие деформации. |
Эластичная, плотно прилегающая к поверхности металла окис ная пленка, образованная на молибдене при прокатке на воздухе, играла роль смазки. При этом легкоплавкая трехокись молибдена усиливала смазывающее действие окисной пленки.
Резкое замедление скорости окисления молибдена наблюдалось уже в вакууме 1 мм рт. ст. Поверхность металла покрывалась сплошной окисной пленкой, состоящей из низших окислов, тол щиной 15—20 мм.
Незначительное уменьшение области затрудненной деформации и мало заметное смещение нейтрального сечения и максимума нормальных напряжений в сторону выхода металла из валков, а также несущественные уменьшения давления и силы трения свидетельствуют о сохранении смазывающих свойств окисной пленки при переходе от прокатки на воздухе к прокатке в ва кууме 1 мм рт. ст.
Изменение цвета поверхности образцов после прокатки в ва кууме Ю - 1 мм рт. ст. позволяет говорить о смешанном контакте металла с валком, т. е.-о контактировании валка не только с окис ной пленкой, но и с чистым металлом. Это привело к изменению условий трения в зоне контакта и, следовательно, к изменению кинематических условий в очаге деформации, проявляющихся в увеличении области затрудненной деформации и смещении ней трального сечения и максимума нормальных напряжений к выходу. Силы трения и давление при этом повышались.
При прокатке молибдена в вакууме 10_ 3 мм рт. ст. толщина окисной пленки составляла несколько ангстрем, что уже не пре пятствовало адгезионному взаимодействию между металлом и вал ком (на образцах после прокатки наблюдались следы налипания). Это привело к изменению схемы взаимодействия металла и ин струмента и, следовательно, к изменению условий трения: гра ничное трение сменилось сухим трением [98]. Смена условий трения привела к изменению кинематических условий в очаге деформации, что, в свою очередь, вызвало резкий рост области затрудненной деформации и дальнейшее смещение нейтрального сечения и максимума нормальных напряжений в сторону выхода. При этом наблюдался дальнейший рост энергосиловых показателей процесса прокатки.
При прокатке стали на воздухе сравнительно толстая окисная пленка (100—120 мкм) полностью покрывала контактную поверх ность металла, в результате чего взаимодействие валка с металлом происходило по схеме: металл — окисная пленка — инструмент. Увеличение области затрудненной деформации, смещение ней-
223
трального |
сечения и |
положения максимума к выходу |
металла |
||
из |
валков |
свидетельствуют о затруднении |
перемещения |
металла |
|
в |
очаге деформации. |
Растрескавшаяся и |
отслоившаяся |
еще до |
деформации окисная пленка во время деформации играла роль присыпки, существенно увеличивая силы трения и давления.
В вакууме 1 мм рт. ст. поверхность стальных образцов покры валась сплошной пленкой в основном из вюстита, не нарушающей своей сплошности после деформации.
Хотя схема взаимодействия металла и валка оставалась преж ней, окисная пленка существенно отличалась по физико-механи
ческим свойствам |
от |
пленки, |
образованной |
на |
воздухе. |
|
Поэтому |
||||||
f-л/р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
168. Схема изменения коэф |
||||||
|
|
|
|
|
|
фициента трения в зависимости от |
|||||||
|
|
|
|
|
|
среды |
при |
различных |
режимах |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
) |
— д л я |
металлов |
|
с в ы с о к о й |
|
|
|
|
|
|
|
у п р у г о с т ь ю |
д и с с о ц и а ц и и |
|
о к и с л о в ; |
||||
|
|
|
|
|
|
(— |
— |
—) |
— д л я |
металлов |
с н и з к о й |
||
3 |
0 - 1 |
-2 |
- 3 ІдР(ммрт.ст) |
у п р у г о с т ь ю д и с с о ц и а ц и и о к и с л о в |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Остаточное |
давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
при |
прокатке |
в |
вакууме 1 |
мм, рт. |
ст. |
|
уменьшалась |
область |
|||||
затрудненной |
деформации, |
а |
нейтральное |
сечение |
и |
макси |
|||||||
мум |
нормальных |
напряжений |
сместились |
ко |
входу. |
Снижение |
при этом силовых показателей процесса указывает на смазываю щее действие окисной пленки при прокатке стали в данных усло виях.
При прокатке стали в вакууме 1СГ1 мм рт. ст. изменялась схема взаимодействия металла и инструмента. Смешанный кон такт инструмента с обрабатываемым металлом приводил к изме нению кинематических условий в очаге деформации, заключаю щемуся в увеличении области затрудненной деформации и сме щении нейтрального сечения и максимума ъ сторону выхода. Изменение кинематических условий в очаге деформации вызвало рост силовых показателей процесса прокатки.
Тончайшие окисные пленки, образующиеся на стали при нагреве в вакууме Ю - 3 мм рт. ст., не препятствовали адгезион ному взаимодействию металла и инструмента, что привело к смене схемы взаимодействия металла и инструмента, обусловившей затруднение перемещения металла в очаге деформации.
Дальнейший рост области затрудненной деформации и сме щение нейтрального сечения и максимума к выходу указывает на изменение кинематических условий в очаге деформации, вызвавшее дальнейший рост энергосиловых показателей процесса прокатки.
Таким образом, зависимость энергосиловых параметров про цесса прокатки от среды для молибдена и стали (рис. 168) отли-
224
чается от подобных зависимостей при прокатке титана наличием минимума в более низком вакууме, связанного с более ранней сменой схемы взаимодействия металла и инструмента. Это, в свою очередь, ведет к различным условиям внешнего трения, которые при понижении остаточного давления в камере изменяются от условий граничного трения к условиям сухого трения и адге зионного взаимодействия.
Следовательно, влияние среды на процесс прокатки заклю чается в изменении состояния поверхности обрабатываемого металла, ведущем к изменению внешнего трения по дуге контакта. Изменение внешнего трения ведет к изменению кинематических
Рис. 169. Зависимость коэффи- |
Рис. 170. Зависимость коэффициен- |
|||||||
циента трения от толщины окис- |
та трения |
от |
толщины |
окисной |
||||
ной пленки при прокатке титана |
пленки |
при |
прокатке |
|
молибдена |
|||
при |
температурах |
в °С: |
при температурах |
в °С: |
||||
/ — |
800; 2 — 900; 3 |
— 1000 |
/ — |
1 100; |
2 |
— 1200; |
3 |
— 1300 |
условий в очаге деформации, которые во многом определяют
величину |
и характер распределения контактных напряжений |
|
по длине |
дуги захвата. |
|
Отсутствие критерия оценки состояния поверхности обра |
||
батываемого металла не позволяет с достаточной |
точностью |
|
учесть этот важный фактор в теоретических расчетах |
основных |
параметров процесса прокатки. Многообразие факторов, оказы вающих в совокупности сложное влияние на физико-химические и механические свойства приконтактного слоя металла, не под дается установлению каких-либо функциональных зависимостей из-за отсутствия комплексных исследований этого явления. Поэтому дать оценку влияния состояния поверхности обрабаты ваемого металла на энергосиловые показатели процесса деформа ции в настоящее время возможно лишь экспериментальным путем.
Проведенные исследования изменения состояния поверхности обрабатываемого металла в зависимости от парциального давле ния кислорода, температуры нагрева и времени выдержки при
постоянной исходной степени шероховатости металла |
показало, |
что основное влияние вышеперечисленные факторы |
оказывают |
на толщину окисной пленки, ее свойства и величину |
газонасы |
щенного слоя. |
|
15 А . В . К р у п н н и д р . |
225 |
Характер зависимости коэффициентов трения от толщины окисной пленки для титана и молибдена показан на рис. 169 и 170, из которых следует, что кривая зависимости имеет минимум для титана при толщине окисной пленки 10—20 мкм, а для мо либдена — при 10—15 мкм.
Аналогичный характер носит зависимость коэффициента тре ния от толщины окисной пленки, полученная Ф. Боуденом [78], причем кривая имеет минимум при толщине окисной пленки, равной 10~4 см.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев А. И. и др. К вопросу определения касательных напряжений при двухмерной прокатке в случае полного прилипания. Харьков, изд-во УкрНИИМЕТа, 1968.
2. Амоненко В. М. и др. Вакуумный прокатный стан.— «Сталь», 1960, № 10.
3. Амоненко В. М. и др. Вакуумный прокатный стан. В кн.: Применение вакуума в металлургии. Труды третьего совещания по применению вакуума в металлургии, М., Изд-во АН СССР, 1963.
4. Амосов Р. М. и др. О природе активного центра на поверхности полу проводника при сварке полупроводников с металлами.— «Физика и химия обра ботки материалов», 1967, № 2.
5. Аникеев Н. А. и др. Масс-спектрометрический анализ газов при про катке в вакууме.— «Известия вузов. Черная металлургия», 1969, № 7.
6.Больцман Л. Лекции по теории газов. М., Изд-во технико-теоретической литературы, 1956.
7.Борисов А. Я- и др. Прокатка тугоплавких металлов в инертной кон
тролируемой атмосфере.— «Цветные металлы», 1967, № 5.
8.Булат С. И. Труды ЦНИИЧМ . им. Бардина. Вып. 53. М., «Металлур гия», 1967.
9.Быкадоров А. Т. Прокатка стали в вакууме.— Бюллетень ЦНИИЧМ, 1967, № 11.
10.Виноградов Г. А., Радомысленский И. Д. Прессование и прокатка металлокерамических материалов. М., Машгиз, 1963.
11.Виноградов Г. А., Семенов Ю. Н. Прокатка металлических порошков. М., «Металлургия», 1969.
12. Гейнце В. Введение в вакуумную технику. М., Госэнергоиздат, 1960.
13.Герцрикен С. Д., Дехтяр И. Я. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. М., «Металлургия», 1960.
14.Гросвальд В. Г., Сведе-Швец Н. И. Новый метод исследования удельных сил трения и удельных давлений по контактной поверхности зоны деформации при прокатке. В кн.: Теория прокатки. М., Металлургиздат, 1962.
15.Грузин П. Л. и др. Изучение диффузии в твердых телах методом послой ного анализа интегральной радиоактивности образца.— «Передовой научнотехнический производственный опыт». Бюллетень ГОСИНТИ. Вып. 4. 1962, № 17.
16.Грузин П. Л. и др. Методы определения коэффициентов диффузии в поли кристаллических материалах с помощью бета-излучающих изотопов.— «Про блемы металловедения и физики металлов». Сб. трудов ЦНИИЧМ им. Бардина.
Т.4. Вып. 4. М., «Металлургия», 1968.
17.Грузин П. Л. О диффузии кобальта, хрома и вольфрама в железе и стали.— «Проблемы металловедения и физики металлов». Вып. 4. М., Метал лургиздат, 1955.
18. Грузин П. Л. Самодиффузия у _ ж е л е з а - — «Проблемы металловедения и физики металлов». Сб. трудов ЦНИИЧМ им. Бардина. Вып. 3. М., Металлург издат, 1952.
227
19. Гуревич Я. Б. Горячая прокатка металлов в вакууме. В кн.: Примене ние вакуума в металлургии. М., Изд-во АН СССР, 1960.
20. Гуревич Я. Б. и др. Пластическая |
деформация |
тугоплавких металлов |
в вакууме. — «Проблемы металловедения |
и физики |
металлов». Сб. трудов |
ЦНИИЧМ им. Бардина. Т. 9. Вып. 58. М., «Металлургия», 1968.
21.Джонс У. Вакуумная металлургия. Под ред. Р. Ф. Бунша. Пер. с англ. Под ред. А. Самарина. ИЛ, 1959.
22.Дмитриев Л. Д. и др. Устройство для уплотнения рабочих валков вакуум ного прокатного стана. Авт. свид. СССР, № 235702, кл. 7а, 8.— «Открытия,
изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1969, № 6.
23.Долженков Ф. Е. и др. Прокатка металлов в вакууме и в инертной среде. УкрНИИМЕТ, Киев, «Техника», 1964.
24.Долженков Ф. Е. и др. Горячая обработка металлов в вакууме и в инерт ной среде. Киев, «Техника», 1969.
25.Долженков Ф. Е. и Подольский И. Ц. Оборудование для прокатки в ва кууме и в инертной среде в СССР и за рубежом. М., НИИНФОРМТЯЖМАШ, 1965.
26.Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.,-«Мир», 1964-
27.Езерский К. И. и др. Устройство для теплой прокатки труб на станах
холодной прокатки.' Авт. свид. СССР, № 159156, кл.7а, 170 4 . — «Бюллетень изо бретений и товарных знаков», 1963, № 24.
28. Иванов |
В. Е. и др. Вакуумная прокатка химически активных метал |
лов.— «Цветные |
металлы», 1962, № 11. |
29. Карелин Ф. Р. и др. Влияние среды на процесс прокатки. Сб. трудов МИСиС «Новые методы обработки металлов давлением», № L X V I I I , «Металлур гия», 1971.
30. Карелин Ф. Р. и др. Энергосиловые показатели процесса прокатки ме таллов в вакууме. Сб. трудов МИСиС «Новые методы обработки металлов давле нием», № L X V I I I , M . , «Металлургия», 1971.
31.Корнеев Н. И. и др. Обработка давлением тугоплавких металлов и спла вов. М., «Металлургия», 1967.
32.Красулин Ю. Л., Шоршоров M. X. О механизме образования соединения разнородных материалов в твердом состоянии.—• «Физика и химия обработки материалов», 1967, № 1.
33.Красулин Ю. Л., Шоршоров M. X. Ретардация и активация процессов образования соединения при сварке. Сб. «Сварка разнородных металлов». Л., Дом научно-технической пропаганды, 1966.
34. Крестовников |
А. Н. и др. Анализ условий |
горячей |
прокатки |
металлов |
||
в вакууме |
и в среде |
инертного |
газа с помощью |
термодинамического |
метода. |
|
Сб. трудов |
МИСиС «Физическая |
химия металлургических |
процессов и систем». |
№X L I . М., «Металлургия», 1966.
35.Крупин А. В. и др. Вакуумный прокатный стан 210.— «Известия вузов. Черная металлургия», 1965, № 3.
36.Крупин А. В. и др. Влияние скорости натекания на взаимодействие ме талла с газами в условиях горячей деформации в вакууме. Сб. трудов МИСиС
«Прокатка металлов и биметаллов в вакууме», № X L V I . M . , «Металлургия», 1968.
37.Крупин А. В. и др. Вакуумный прокатный стан. Авт. свид. СССР,
№267564, кл 7а, 8.— «Открытия, изобретения, промышленные образцы, то варные знаки», 1970, № 13.
38. Крупин А. В. и др. К расчету вакуумных систем прокатных станов типа «стан—камера». Сб. трудов ИМЕТ им. Байкова, МЭИ и МИСиС «Обработка металлов давлением». Вып. X L I V . М., Металлургиздат, 1963.
|
39. Крупин А. В. и др. |
Контактные напряжения при прокатке в вакууме. |
|
Сб. |
трудов МИСиС |
«Новые |
методы обработки металлов давлением», № L X V I I I . |
M . , |
«Металлургия», |
1971. |
|
40.Крупин А. В. и др. Прокатка сплавов в вакууме. М., ЦИИНЦВЕТМЕТ,
1970.
41.Крупин А. В. и др. Прокатка в вакууме тугоплавких металлов и би металлов. М., ЦИИНЦВЕТМЕТ, 1966.
228