Способ обработки давлением тугоплавких хрупких материалов и сплавов

 

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ и

-,т Союз Советеиии

Социалистичеекик

Республик (ll) 613847

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) ЗаЯвлено 190975 (21) 2174151/25-27 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано 050778 Бюллетень М (45) Дата опубликования описания 050678 (5t) М. Кл.

В 2I a:.-„00

Гварарвтееаиий иевитет

Ваввта миаивтрвв ооСр

° а Зевав иаверетеиии

I атиритии ($3) УДК 621 973 (088. 8) (72) Авторы изобретений

Ю. В. Баранов, Е..П. Костюкова, А. A. Вячеславов и Й. М. Махмутов

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения имени академика A. А. Благонравова (7в} Заявитель (54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТУГОПЛАВКИХ ХРУПКИХ

МЕТАЛЛОВ И CIIJIABOB ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится и обработке металлов давлением и мохет быть применено во всех отраслях народного хозяйства, где используются изделия иэ тугоплавкнх металлов и сплавов, Ь например, на основе вольфрама, работающих в условиях высоких темпаравур е для изготовления деталей, работакщнх10 при высоких температурах (2500 С) применяются тугоплавкие металлы и сплавы. Однако вследствие низкой пластичности укаэанных материалов,. например, вольфрама и его сплавов изго- 18 товлеиие иэделий обработкой давлением в условиях атмосферного давления, комнатных температур нли без применения специальной термообработки практически нввоэмохно. Известно, что при комнатной температуре вольфрам в литом состоянии имеет низкую пластичность. С повышением температуры пластичность вольфрама увеличивйется.

При температурах . 1400 -1650ФСплас-. тичность максимальная, поэтому в этом интервале обычно производят горячую обработку давлением. Поскольку при температурах выше б50 с-вольфрам i его сплавы интенсивно поглащают иэ

2 атмосферы кислород, углерод и аэот, что вызывает сильное охрупчивание заготовок, операции нагрева необходимо производить s инертной атмос4ере И °

Эта операция очень услокняет технологию обработки вольфрама и сильнО новьваает стоимость необходимого для этих целей оборудования.

Известен способ обработки давлением вольфрама и его сплавов путем установки заготовки в матрицу и приложения к ней деформирующего усилия 2) °

Данный способ обработки давлением вольфрама и его сплавов не позволяет получить иэделия одинаковой прочности и качества. Это обусловлено высокой чувствительностью тугоплавкнх хрупких металлов к скорос:ти и темпера туре деформирования, температуре н продолхительности отхига, температурньм градиентам при деформации н отхиге, чистоте, скорости охлахдения после отхига.

Целью изобретения является повышение:качества обработки материалов прм комнатной температуре и атмосферном давлении.

Указанная цель достнгаетсл тем, что деформируютяее усилие прикладывают

613847 одновременно с электрополировкой заготовки. Электрополировку производят поместив заготовку в ванну c электролитом и создав между ванной н заготовкой разность потенциалов.

При этом в процессе деформирования происходит удаление поверхност- 5 ного дефектного слоя заготовки. В качестве электролита может быть использован 2-10% раствор едкого натрия при плотности тока от 0,1 до 0,5 а/см

2, В процессе деформирования поддержи-30 вают оптимальную плотность тока, величину которой выбирают в зависимости от состава электролита и скорости деформирования. Необходимо, чтобы. скорость деформирования была соизме- 15 рима со скоростью удаления поверхностного дефектного слоя. Деформирование в процессе элеКтрополировки значительно повыаает пластические свойства вольфрама. Так, например, при растяже-ф0 нии в полирующей среде относительное суждение достигается 85%, что почти в 7 раз больше аналогичной величины при обычном растяжении.

Пример осуществления способа.

Температура электролита вследствие охлаждения полировочной ванны проточной водой составляет 18-20 С. Деформирование осуществлялось с постоянной скоростью перемещения подвижной траверсы равной при растяжении

0,5 мм/мин, при изгибе 1,0 и О,lмм/мин, при сжатии 1,0 мм/мин.

На фнг. 1 представлены графики зависимости стрелы прогиба от истинных напряжений деформирования монокристаллов вольфрама, изгибаемых со скоростью 1 мм/мнн в процессе электрополировки (2-5) и без нее (1)

*0 MsM/сек; 2- - Числ О, 02 мкм/сек, 3Чаолл

0,05 мкм/сек, 4-y ä 0,09 мкм/сек, Ол 40

5-Чюл-0,15 мкм/сек; на фиг. 2 — кривая деформации монокристалла вольфрама, изгибаемого при кратковременном воз,действии электрополировки.. Скорость нагружения 1 кг/мнн,4а- Чад=0,06мм/сед 5

10а-М„,,л О, 15 мкм/сек, 12а Чвэл

*0,18 мкм/сек; на Фиг. 3 — условные кривив деформации монокристаллов вольфрама, сжимаемых вдоль оси (001} без полировки (l) и с полировкой (2,3) .1-50

-%sod 0 мкм/сек) 2-Ч „ 0,05 мкм/сек;

З-Ц„„ 0,24 мкм/сек. По мере увеличения скорости удаления металла с поверхности деформируемого образца монокристалл становится пластичнее, 55 уменьшается коэФФициент деформацион-: ного упрочнения и напряжение течения.

Особенно хорошо уменьшение коэффициента деформационного упрочнения н повышение пластичности металла видно при изгибе монокристаллов со скоростью нагружения 1 кг/мин при кратковремен ной полировке (фиг. 2). Процесс полировки образца приводит к резкому уменьшению угла наклона деформацнонной кривой, остановка процесса — к возрастанию.

Характерньм влиянием электрополировкн в процессе деформировання при всех видах деформации является значительное уменьшение пределов пропорциональности, что также говорит об увеличении пластичности металла обусловленного полировкой.

Экспериментально утановлено, что характер деформационных кривых кристаллов деформированных с полировкой„ определяется соотношением скорости полировки.

Использование предлагаемого способа обработки давлением заготовок иэ тугоплавких хрупких металлов и сплавов позволяет осуществлять обработку давлением заготовок иэ тугоплавких металлов и сплавов, например, на основе вольфрама, при комнатной температуре и атмосферном давлении; повышает однородность структуры изготавливаемых иэделий, вследствйе .чего повышается их прочность и качество; исключает дорогостоящее оборудование с высокотемпературной ка-. мерой и инертной атмосферой, многоцикловый нагрев до 1200 С становится не нужным.

ФоРмула изобретения

Способ обработки тугоплавких.хрупких ме". лллов и сплавов давлением путем установки заготовки в матрицу и приложения к ней деформирующего усилия, отличающийся тем, что, с целью повиаения качества обработки, деформирующев усилие прикладывают одновременно с электрополировкой заготовки .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Корнеев Н. И. и др.,Обработка давлением тугоплавких металлов и сплавов М., Металлургия, 1975, с.. 225-230.

2. Патент США Р 3307982, кл. 148-133, 1964

6l 3047

В0

20

0 Z 4 S e 10 12

1-j=0 /СмС; 2- jgJ

4 -j = 1, J Part; 5 -j = 1, 5 +/ñ >

С 0 d 10 12

Фис. 1

Фис. 2

250

Z0O

150

1О0

0 10 го J0 са $0

1 j =0 /; J-/= J с/с с

Тираж 1087 Подписное

Государственного комитета Совета Министров в СССР по делам изобретений и открытий

113р35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Заказ 3582/9

ЦНИИПИ я 4

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель A. Быстров

Корректор M. Демчик

Редактор Н. Самедова Техред 3. Фанта