Основы теории прокатки

Северденко В.П.

Минск: Наука и техника,, 1969 г.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОКАТКИ ПОРОШКОВ

СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ ЛЕНТ

Большое значение в развитии современной техники имеют нотис материалы и изделия из них, В решении вопросов создания новых материалов важная роль отводится порошковой металлургии. Методы порошковой металлургии позволяют получать такие материалы и изделия из них, которые невозможно или экономически нецелесообразно получать слитковым способом. Наряду с этим они дают возможность значительно снизить удельный расход металлов и создать полноценные заменители дефицитных материалов. Формирование из порошков и их смесей изделий и полуфабрикатов разнообразной формы достигается при помощи холодного и горячего, гидростатического, мундштучного и взрывного прессования, методом шликерного литья и др. В последние годы получает развитие новый непрерывный способ формирования изделии путем прокатки порошка. Техническая возможность и экономическая целесообразность применения прокатки порошков для получения одно- и многослойных пористых и беспористых лент, листов и полос, проволоки и прутков различного назначения бесспорна.

Путем прокатки металлических порошков можно получать изделия, однородные по плотности и относительно больших размеров но ширине и длине при сравнительно малой толщине. По сравнению с прессованием порошков метод прокатки не требует дорогостоящих пресс-форм, отличается большой производительностью, и, кроме того» расход энергии при прокатке порошков меньше, чем при прессовании изделий одной и той же площади.

Процесс прокатки металлических порошков в пористые металлокерамическне изделия отличается от процесса прокатки компактных металлов, хотя и имеет с ним определенную аналогию.

Основным отличием процесса прокатки порошков является существенное изменение качества прокатываемого материала: сыпучий материал превращается в сравнительно жесткое, пористое тело, обладающее некоторой прочностью при испытаниях на сжатие, растяжение, изгиб и т. д. [170, 171, 172].

Технологический процесс получения ленты методом прокатки порошков включает следующие операции: приготовление шихты требуемого состава, прокатку шихты в ленту, лист и др., спекание прокатанного материала в восстановительной или защитной атмосфере или вакууме и его последующую обработку. Как правило, после спекания ленту необходимо подвергать повторным обжатиям в валках с промежуточными отжигами для придания ей требуемых плотности и толщины.

В зависимости от конструкции ленты, вида прокатываемого порошка и требований, предъявляемых к получаемому прокату, применяют различные схемы прокатки. Наиболее распространенной является вертикальная прокатка из бункера, установленного непосредственно на валках. Валки по этим схемам могут быть гладкими с выточками для щек бункера и с калибрами (рис. 89).

При прокатке в гладких валках во избежание просыпания порошка в стороны щеки бункера должны сравнительно плотно прилегать к поверхности валков. Наличие выточек на бочках валков позволяет применять бункеры со щеками, устанавливаемыми в выточки, что дает возможность прокатывать ленты различной толщины. Однако выточки ограничивают возможность использования валков для прокатки ленты различной ширины. Общим недостатком этих трех схем является то, что у прокатываемой ленты края имеют значительно меньшую плотность, чем ее середина. Это объясняется тем, что неподвижные щеки бункера оказывают тормозящее действие на движущийся в валки порошок.

Применение валков с калибрами позволяет получить ленту одинаковой плотности по всей ее ширине и с ровными кромками.

Вертикальную прокатку из бункера применяют для получения двух- и трехслойных лент. Для этого в бункер вводят перегородки: одну, если необходимо получить двухслойную ленту (рис. 89,), две, если необходима трехслойная лента (рис. 89,). В образованные перегородками полости бункера засыпают порошки различных составов. При прокатке из каждой полости поступает в очаг уплотнения и деформации порошок, который соответствующими слоями обжимается в двух или трехслойную ленту.

Общим недостатком вертикальной прокатки порошков является необходимость изгиба сырой, неспечеиной ленты по выходе ее из валков. В случае прокатки высокопористых лент и малопластичных материалов изгиб ленты до спекания может быть недопустимым. Тогда применяют горизонтальную или наклонную прокатку.

При горизонтальной прокатке (рис. 89, г. д) порошок в валки подается гравитационно из наклонного бункера или принудительно при помощи питателя. В обоих случаях щеки бункера должны сравнительно плотно прилегать к валкам. Промежуточной между вертикальной и горизонтальной является наклонная прокатка (рис. 89, е). При наклонной прокатке лента изгибается незначительно, что не вызывает ее разрушения, а порошок равномерно поступает в валки за счет гравитационных сил, что обеспечивает устойчивость процесса прокатки.

Большие возможности регулировки толщины и плотности ленты имеет способ вертикальной прокатки с подачей порошка из бункера, установленного на небольшой высоте над валками (рис. 89,ж).

Для получения двухслойных лент, состоящих из металлокерамического слоя и слоя из компактного металла, применяют схему прокатки, изображенную на рис. 89,э. Лента из компактного металла, на которую наносится металлокерамический слой, после предварительной обработки, заключающейся в очистке, обезжиривании π при необходимости покрытии промежуточным слоем металла, поступает в валки. Порошок равномерным слоем наносится на ленту перед входом ее в валки.

Получение трехслойной ленты за счет двухсторонней навальцовки порошка на компактную ленту-носитель производится по схеме, изображенной на рис. 89, м. Таким же способом прокатывают металлокерамическую ленту, упрочненную арматурой в виде сетки, а также алюминиевую проволоку со стальным сердечником.

На рис. 89, к изображена схема прокатки порошка в рубашке. Предназначенный дли прокатки порошок распределяется равномерным слоем на листе металла, ткани или бумаги, затем покрывается сверху вторым листом и подается η валки. Этот способ позволяет производить прокатку из порошка ленты с одновременной ее плакировкой материалом рубашки. Ткань или бумага при прокатке разрушается и вдавливается в поверхность ленты, что способствует лучшему сцеплению порошка и получению более прочной ленты.

Для получения пористых полос из порошков трудно-деформируемых металлов применяют прокатку на ленте-носителе по схеме, показанной на рис. 89, л. Порошок наносится на бесконечную ленту, которая проходит через валки, а затем через печь, в которой происходит предварительное спекание металлокерамического слоя. По выходе из печи при набегании ленты-носителя на барабан металлокерамический слой от нес отделяется и подвергается дальнейшей обработке.