Способ изготовления труб из спеченных тугоплавких сплавов

.(54) (57)ИЗ .ПЕЧЕвключаюзаготовк СПОСО ННЫХ щий пре и, на ку, о т л и ч что, с целью у свойств, загот Формы, а винто вляют в два э фициентом выт 5-10, причем на втором эта шает коэффици этапе.ое 955 18,свидет 948/02 .1980. УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени институт. стали и спла вов(56) 1. Коликов А. П., Потапов И. Н.Бондарев .М. А. и др. Пластическаядеформация металлов и сплавов,МИСиС, сб,118М., "Металлургия.",1979, с, 130.2. Авторск ельство СССР,по заявке Р 2кл. В 22 Г 3/ Б ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ТУГОПЛАВКИХ СПЛАВОВ, ссование и спекание грев, винтовую проката ю щ и й с я тем, лучшения механических овку прессуют полой вую прокатку осущестапа с суммарным коэфжки, составляющим оэффициент вытяжки е в 1,.5-:4 раза превынт вытяжки на первомпластических свойств, чтобы провоЗ 5 дить прокатку со степенью деформации, значительно превыщающей степень деформации при раскатке на короткой оправке.Если коэффициент вытяжки при рас катке на длинной оправке будет меньше, чем 1,5 коэффициента вытяжкипри раскатке на короткой оправке,то структура спеченного металла неполучит достаточной проработки по 45 сечению трубной заготовки, обеспечивающей высокие механические свойства. Если же коэффициент вытяжкипри раскатке на длинной оправке превысит более чем в 4 раза коэффициентвытяжки на короткой оправке, то врезультате интенсивной раскатки натрубных заготовках появится повышенная раэностенность, а в ряде случаев будет происходить образованиетрещин на внутренней поверхностизаготовок, которые приводят к частичному или полному разрушению трубныхзаготовок.Суммарный коэффициент вытяжкидля готовой трубы должен быть ранен 60 5-10 для обеспечения полной проработки пористой структуры исходнойспеченной заготовки и получения высоких механических свойств. Еслисуммарный коэффициент вытяжки будет 65 меньше 5, то в структуре полученной Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству труб из порошков тугоплавких сплавов на станах винтовойпро,каткиИзвестен способ производства трубиз спеченных тугоплавких металлов,включающий формование и спеканиеполой заготовки и последующее еепрессование на игле с коэффициентомвытяжки ,В = 4-6 1)Недостатком укаэанного способаявляется низкая стойкость прессовыхоправок и, как следствие, низкоекачество труб. Необходимая механическая обработка приводит к большимпотерям тугоплавких металлов, чтозначительно увеличивает себестоимость готовых труб. Кроме того,анизотропия свойств в продольноми поперечном направлениях труб усложняет процесс дальнейшей их обработки, часто приводит к растрескиванию и образованию других дефектовпри раскатке на роликовых станахтеплой прокатки.,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ изготовления труб из порошковых материалов, включающий прессование испекание заготовки цилиндрическойформы, нагрев, винтовую прокаткув трехвалковом калибре с коэффициентом вытяжки ,б = 1,4-2,5, последующуюпрошивку. с коэффициентом вытяжки, составляющим 0,4-1,3 коэффициента вытяжки при прокатке Г 23,Недостатком известного способаявляются низкие механические свойства получаемых труб. Этот способне может быть использован для полу. чения труб из высокопрочных тугоплавких материалов (например, вольфрам,сплав МВи др.), так как высокаятемпература нагрева под прокатку(до 1800 ОС) и, несмотря на это, значительное сопротивление деформацииметалла не позволяют произвести прошивку сплошной заготовки вследствиеоплавления или приваривания оправкик деформируемому металлу.Цель изобретения - улучшение механических свойств.Для достижения поставленной целисогласно способу изготовления трубиз спеченных тугоплавких сплавов,включающему прессование и спеканиезаготовки, нагрев, винтовую прокатку, заготовку прессуют полой Формы,а винтовую прокатку осуществляютв два этапа с суммарным коэффициентом вытяжки, составляющим 5-10, при-,чем коэффициент вытяжки на -второмэтапе в 1,5-4 раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе,Способ осуществляется следующимобразом. Из порошка тугоплавкого металла или сплава формуют полую цилиндрическую заготовку, которую затем подвергают высокотемпературному спеканию. Полученную заготовку нагревают 5 в нейтральной атмосфере до температуры прокатки и раскатывают на короткой оправке в 3-валковом стане винтовой прокатки. Затем заготовку вновь нагревают и раскатывают на 10 длинной плавающей оправке с коэффициентом вытяжки, в 1,5-4 раза превышающим коэффициент вытяжки при раскатке на короткой оправке. Суммарный коэффициент вытяжки для готовойтрубы должен быть равен 4-10 для обеспечения полной проработки пористой структуры исходной спеченной заготовки и получения высоких механических свойств.Исходные спеченные заготовки из порошков тугоплавких металлов обладают незначительной пластичностью при температуре их обработки, что яв ляется следствием наличия остаточной,. пористости, Поэтому для одновремен 2. ного уплотнения с наружной и внутренней поверхностей полой спеченной заготовки необходимо применять раскатку на короткой оправке с невысокой степенью деформации, чтобы не вызвать образования трещин и других дефектов на внутренней и наружной поверхностях гильзы. После этого заготовка обладает достаточным уровнем1014 ЬЬО 30 45 50 55 60 65 трубы сохранится остаточная пористость, что снижает пластическиесвойства трубной заготовки и не позволяет применять оптимальные режиьы деформации при последующей обработке. Винтовая прокатка спеченнойзаготовки с суммарным коэффициентомвытяжки10 приводит к значительному упрочнениЮ металла и требует проведения дополнительной термическойобработки .труб перед дальнейшей деформацией, в ряде случаев, кроме того, наблюдается образование микротрещин у внутренней поверхности труб.В предлагаемом способе суммарныйкоэффициент вытяжки, обеспечивающийпроработку структуры спеченной заготовки и получение высоких механических свойств металла, составляет 5-10(И= 5-10) и существенно зависитот исходной плотности. Заготовкамс низкой исходной плотностью; составляющей 0,65.-0,7 от теоретической,,соответствуют большие значения коэффициента вытяжки,й= 10 и наоборот,Аналитически эту зависимость можновыразить формулойр= 28 (1-0,8 ПЗ).,где 3- плотность спеченной заготовки, 4 - теоретическая плотность металла,Для обеспечения воэможности получения таких вытяжек на стане винтовой прокатки необходимо первый про"ход осуществлять на короткой оправкес небольшими вытяжками (,Й ), составляющими,Ц = (0,2-0,4),1 А. Причемсоотношение,цА/,9 зависит от исходной плотности заготовок. Зту зависимость можно выразить формулой,О 1/,Ое= ЮТ,6. Прокатка на короткой оправке в этом случае обеспечивает проработку и повышение пластческих свойств как наружных, так ивнутренних слоев металла. Увеличениедоли коэффициента вытяжки при прОкатке на короткой оправке (более 40от,О) невозможно вследствие недостаточной пластичности спеченнойзаготовки и появления трещин на внутренней поверхности трубной заготовки.Последующая прокатка осуществляется на длинной "плавающей" оправке с коэффициентом вытяжки ( Щ ),составляющим ф= (1,4-2,5),О. Прокатка на.длинной "плававшей" оправке обеспечивает высокое качествоповерхности и допускает ведение процесса при повышенных вытяжках, вследствие отсутствия осевого сопротивления оправки.П р и м е р 1; Спеченные заготовки из сплава МВЗО (Ио + 30)й ) с ис.ходной относительной плотностью/ Э. = 0,9 раскатывают на 3-валковом стане винтовой прокатки на короткой оправке при 1550 С с коэффи- .циентом вытяжки 1,5 и затем на длинной "плавающей" оправке при 1560 фСс коэффициентом вытяжки 3,45, чтов 2,3 раза, превышает коэффициент вы"тяжки при раскатке на короткой оправкеСуммарная вытяжка равна 5,18.Полученные трубы размером О х 540 х 5 мм обладают высоким качествомповерхности и механическими свойствами (предел прочности при с = 20 С800-850 МПа, относительное удлинение 10 д = 15-18).Короткие оправки изготавливают иэжаропрочного сплава ЭП 131, а длинные - из стали ЗХ 2 В 8 Ф. Последующаяраскатка труб на стане ХПТР 20-60 5 позволяет получить качественные трубы О5 = 30 х 2 мм, удовлетворяющиетребованиям технических условий.П р и м е р 2. Раскатывают заготовки из спеченного молибдена диаметром 47 мм с внутренним отверстием Ф 27 мм. Первоначальную раскатку. на короткой оправке, закрепленнойна стерже проводят при 1350 С с коэффициентом вытяжки равным 1,8.25 ТрУбнУю заготовку размерами 45 х 10 мм(О5) раскатывают на длинной фплавающей" оправке при 1180 С с коэффициентом вытяжки 2,7, что в 1,5 раза превышает коэффициент вытяжки напервом этапе, Деформация с суммарнойвытяжкой р = 5 позволяет полностьюустранить остаточную пористость, Полученные молибденовые трубы обладают хорошими механическими свойствами: предел прочности 75-80 кг/мм и относительное удлинение 20-25. Шероховатость наружной поверхности непревышает 0,05-0,1,мм, внутренней поверхности - 0,02 мм, что особенно важно при дальнейшей обработке таких 40 труб на станах ТПТР,П р и м е р 3. Спеченные молибденовые заготовки раскатывают на короткой оправке при 1300 С с коэффициентом вытяжки 1,50 и затем на длинной "плавающей" оправке при 1150 С с коэффициентом вытяжки равным 6, что в 4,раза превышает. коэффициент вытяжки при раскатке на короткой оправке. В результате прокатки по этим режимам получают трубы с сильно измельченной нерекристаллизованной структурой. Результаты испытания образцов, вырезанных,из стенки трубы, следующие; предел прочности 80- 85 кг/мм, относительное; удлинение не менее 20. Столь высокие механические свойства наряду с хорошим качеством наружной и внутренней поверхностей труб дают воэможность использовать их в качестве заготовок для последующей теплой деформации без дополнительной термической обработки.П р и м е р 4. Заготовку из сплава ИВс плотностью 3/Г,=, 0,8Предлагаемый способ Известный способ,ъЗакай 3082/10 Тираж 813, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 наружным диаметром 80 мм и отверстием Ф 30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на стержне, при 1500 С с коэффициентом вытяжки равным 2,22. Полученную трубную заготовку наружным диаметром 62 мм с отверстием . Ф 35 мм раскатывают на длинной "плавающей" оправке при 1350 С с коэффициентом вытяжки 4,5, что в 2,25 раза превышает коэффициент вытяжки на первом этапе. Деформация с суммарной вытяжкой у = 10,0 позволяет полностью устранить остаточную пористость и получить трубы с высокими механическими свойствами: предел. прочности 800-850 МПа,относительное удлинение 20-25. Шероховатость наружной поверхности не превышает 0,1 мм, внутренней поверхности - 0,05 мм, что позволяет проводить дальнейшую обработку таких труб на стане ХПТР 20-60 без дополнительной механической обработки внутрен- ней поверхности.П р и м е р 5, Заготовку иэ технически чистого вольфрама с плотностью 3/7 = 0,85 наружным диамет. ром 75 мм и отверстием Ф 30 мм раскатывают на короткой оправке, закрепленной на .стержне, при 1700 фС с коэффициентом вытяжки равным 1,7. Полученную трубную заготовку наружным диаметром 62 им с отверстием 4 35 ммраскатывают на длинной "плавающей"оправке при 1550 С с коэффициентомвытяжки 3, что в 1,75 раза превышаеткоэффициент вытяжки на,первом этапе 5 Деформация с суммарной вытяжкой ,О =5,1 позволяет полностью устранитьостаточную пористость и получитьтрубы с высокими механическими свойствами; предел прочности 950-1000 10 МПа, .относительное удлинение 20-25.Шероховатость. наружной поверхностине превышает 0,1 мм, внутренней поверхности - 0,05 мм, что позволяетпроводить дальнейшую обработку таких труб на,стане ХПТР 20-60 бездополнительной механической обработки внутренней поверхности.,Результаты исоледований механических свойств труб из сплавов молибдена МВпри 20 С, полученныхпо известному и предлагаемому способам, привеДены в таблице.Использование предлагаемого способа для получения труб из Мо и Чпозволяет улУчшйть условия работы исмазки справок, что обеспечиваетвысокое качество труб при повышенных коэффициентах вытяжки, способствующих улучшению проработки структуры и улучшению механических свойствтрубы.