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鍛造鉬棒生產工藝

發布時間:2020-02-24 20:37:35 瀏覽次數 :

摘要 通過對鉬圓棒及方棒、扁板棒鍛制工藝的研究。確立了這兒種材毀制的較合理工藝,從面減少令制裂紋等缺陷的產生,成品率提高到97%。

關鍵詞:鉬棒 鉬方棒 扁板棒 加熱溫度 鍛造比

1、前言

鉬棒材已取代鉑金及石墨電極廣泛用于玻璃熔爐,耐火板熔爐及稀土冶煉等行業1,用作電極材料,它具有較高的熔點,電子發射能力強,高溫下不易蒸發、耗損,有較高的許用電流密度、耐腐蝕、消耗小等優點。另外,鉬可在高溫和高濃度還原性酸中使用,如:采用鋁棒加工的螺桿、閥座,泵密封等耐蝕耐磨零件。目前鉬棒生產的方法很多,如熔煉鉬棒、軋制鉬棒、擠壓鉬棒等。鍛制根據所用設備不同又分為錘類鍛制(如空氣錘、蒸汽錘等)、機械壓力機類鍛制(如曲柄壓力機)、液壓機類鍛制(如水壓機)和特種鍛造(如精鍛、快鍛等)。由于銀在常溫下塑性差、變形抗力大,必須在高溫中加熱才能進行鍛造加工,加工中易產生裂紋、脆斷等缺陷。如何減少鍛制裂紋,提高成品率成為鉬棒生產的關鍵。本研究主要探討在空氣錘上利用棒子采用自由鍛加工鉬棒的工藝。

鉬棒

2、試驗方法

2.1 材料

所用的原料主要為登封鎢鉅材料廠生產的純鉬棒坯,其密度均在9.5g/cm3以上,晶粒數為4000個/mm2

2.2 試驗設備

加熱爐選用自制氫氣鉬絲爐,設備采用4000N空氣錘。棒子材質為16CrMnMo。

2.3 實驗方法

在鍛制中溫度和加工率是加工的關鍵,通過對不同溫度和加工率的選擇,從而制定出具體的加工工藝。

3、結果與討論

3.1 加熱溫度對鍛制的影響

加熱溫度一般應選擇再結晶溫度以上,但也不能太高,太高空易產生脆斷或表面橫向裂紋。根據文獻【12】,可選擇1350℃~1400℃或1600℃【1】。幾種不同溫度的鍛造情況如表1,鍛制規格為Φ45mm→Φ25mm。經過多次試驗,發現加熱到1350℃~1400℃,加工易進行,鍛制質量好。

1.jpg

3.2 加熱時間對鍛制的影響

加熱時間的選取非常重要,太長、浪費氫氣、電等;太短,料燒不透,鍛不動或硬鍛出現脆斷。文獻認為對于Φ85mm×700mm的料, 加熱60in~90minC 【2】 。另外, 認為對于Φ50mm以上的料, 加熱180min~240min, 對于*50mm以下的料, 加熱60min~120min[u] 。

不同時間的鍛造情況如表2、鍛制規格為Φ90mm→50mm。

2.jpg

經過試驗,發現不同規格棒坯采用不同時間,分別是:Φ90mm以上棒坯, 210min~240min; Φ50mm~Φ90mm, 150min~210min; Φ30mm~Φ50mm, 120min~150min; Φ30mm以下, 90min~120min。

3.3 鍛造比對鍛制的影響

試驗進行的鍛制加工均為拔長,其加工率反映為鍛造比。鍛造比為鍛前坯料截面積與鍛后截面積之比。

在試驗中,發現若變形量太小,加工容易進行,但只趨于表面變形,中心組織不變形或變形小,影響鉬棒的性能,使以后的加工易產生裂紋,也極易形成縮孔。變形量太大,產生的變形抗力過大,鍛造難進行,容易脆斷。幾種不同鍛造比鍛制情況如表3所示。

3.jpg

Φ40mm具有縮孔的材料中心組織金相圖如圖    1,正常無質量問題的鉬棒金相組織如圖2。

未標題-1.jpg

圖1 Φ40mm頭部有縮孔的金相組織,×100

未標題-2.jpg

圖2 Φ20mm質量良好的鉬棒的金相組織,x100

經過多次驗證,發現圓棒成品直徑在Φ50mm以上,每火鍛造比應為1.1~1.3,直徑減少一般不超過8mm;Φ50mm以下每火鍛造比為 1.2~1.7,直徑減少一般不超過5mm。

3.4 終鍛溫度的影響

終鍛溫度過低,料涼、塑性差,極易產生裂紋。實驗證明,終鍛溫度不應低于900℃,當料溫低于該溫度時,應及時回爐再加熱。

3.5 原料對鍛制的影響

實驗表明·原料密度不應低于9.5g/cm3,若密度不夠,則鍛時易碎裂;棒內外組織必須均勻,不得有夾雜或夾生,否則亦易脆斷。

3.6 操作方法對鉬棒鍛制的影響

由于鉬線膨脹系數小、散熱快,操作必須迅速、準確·變形力求均勻。低于終鍛溫度應及時回爐重新加熱。鉗子旋轉角度和下錘的輕重必須一致。

3.7 鉬棒的具體鍛造工藝

3.7.1 圓鈿棒的工藝

圓鉬棒直接采用不同棒子多火次鍛即可。以Φ90mm一Φ50mm和Φ45mm-Φ16mm為例說明鍛造工藝,見表4.

4.jpg

*成品長度在1200mm以內。

3.7.2方棒鍛制

加工鉬方棒頭幾火仍用圓棒子,到成品時采用方棒子,形狀如圖3所示,棒子對角必須呈尖角核角便成品出現棱角。

5.jpg

經過試驗,發現圓棒直徑為方棒成品邊長的1.5倍開始拍方較適宜。比如要將Φ45mm×L的棒坯鍛制成20mmX20mmXL的方棒成品。當鍛制成Φ30mm×L時然后回爐加熱7min在錘頭上直接拍方,先拍一頭,應注意鉗子90°旋轉,保證料呈方形,并且不打重錘, 避免鍛裂。

一頭鍛好后.回爐加熱7min,再鍛另一頭, 整個鍛成方形。再不掉頭加熱7min, 過20mmX20mm規格方棒子, 然后掉頭加熱7min, 另一頭過棒子, 然后平直料, 即得到20mmX20mmXL'的成品。

鉬合金棒

3.7.3 扁板棒鍛制

扁板棒的工藝路線為圓棒坯通過圓棒子鍛至一定直徑后,拍扁,并修整尺寸,最終成形。

通過摸索試驗,得到一簡單計算拍扁直徑公式,即:鍛制寬度與2倍的厚度之和除以2。經過多次驗證,較為合理。如要將Φ45mm×L的棒坯鍛制成8mmX40mm×L'的扁板成品, 當鍛制到Φ28mm×L時, 然后回爐加熱7min, 在錘頭上直接拍扁, 先鍛一頭,在鍛過程中應注意立鍛,不能單純平拍,保證各向受力,避免受力不均,造成裂紋。然后回爐再加熱7min拍另一頭, 初鍛至10mm×42mm×L左右, 然后進行精鍛, 這時回爐加熱時間可在3min~5min, 修整尺寸, 保證板平、直、尺寸一致, 到8mm×40mmXL成品。注意發現料溫低時應及時回爐重新加熱,保證鍛造溫度。

另外、對于成品長度超過1200mm的棒材,由于爐膛尺寸有限,料加熱時爐門關不上,這時掉頭加熱時間可相應延長10min~20min, 另外注意冷熱交匯處鉬棒的氧化。

4、結語

經過研究試驗,制定出了具體的4000N空氣錘鉬棒鍛造工藝,經過一年多驗證,提高了鍛制鉬棒的質量,減少了裂紋,使成品率由90%提高到97%。具體工藝如下:

1)加熱制度

具體加熱制度見表5。

6.jpg

2)鍛造工藝

對于圓鉬棒、成品直徑Φ50mm以上每火鍛造比應在1.1~1.3,成品直徑Φ50mm以下每火鍛造比應在1.2~1.7。

3)對于方棒,拍方直徑一般為成品邊長的1.5倍。對于扁板棒,拍扁直徑一般為成品寬度與2倍厚度之和除以2,即可滿足成品要求。

4)原料密度應大于9.5g/cm3,原料不應有夾雜,夾生等現象。

參考文獻

1、《稀有金屬手冊》編寫組.稀有金屬手冊(上冊).北京:冶金工業出版社,1992:814~834

2、《稀有金屬材料加工手冊》編寫組.稀有金屬材料加工手冊.北京:冶金工業出版社,1995:169~186。

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