Металлургия редких металлов

ОБРАБОТКА ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА ДАВЛЕНИЕМ

После спекания вольфрамовые и молибденовые штабики на холоду хрупки. Однако в нагретом состоянии (1300 - 1400 °С) штабики можно подвергать ковке, а затем волоче­нию или прокатке в листы. С ростом степени деформации пластические свойства металлов возрастают, а температура обработки понижается.

Ковку штабиков квадратного сечения в круглые прутки, предназначенные для волочения проволоки, осуществляют на ротационных ковочных машинах (рис.22). Принцип их дейст-

Ррс. 22. Схема ротационной ковочной машины:

1 - обойма; 2 - ролики; 3 - шпиндель с каналом для прутка; 4 - ползуны; 5 - штампы ("плашки"); 6 - пруток; 7 - станина

Вия состоит в том, что штабик, предварительно нагретый в печи (в водородной среде), получает большое число ударов (10000 - 12000 в 1 мин) от двух ковочных плашек, вращаю­щихся с большой скоростью вокруг оси вольфрамового прутка и совершающих возвратно-поступательное движение по диа­метру в пазах вращающегося вала машины. Число ударов в 1 мин зависит от количества роликов и числа оборотов шпин­деля. Изменяя диаметр плашек, получают прутки диаметром 2 - 3 мм, которые далее поступают на волочение проволоки в нагретом состоянии сначала на крупных цепных и блочных волочильных станах с применением фильер из твердых спла­вов (от 2 до 0,5 мм), затем на машинах многократного сре­днего и тончайшего волочения (от 0,5 до 0,01 мм). Для во­лочения вольфрамовой проволоки тоньше 0,3 мм применяют алмазные фильеры.

Температура волочения вольфрамовой проволоки изменяет­ся по мере уменьшения диаметра проволоки от 800 до 500 °С. В процессе ковки и волочения исходная равновесная структура заготовки превращается в "волокнистую", состоя­щую из мелких кристаллов, ориентированных вдоль оси обра­ботки (рис.23). На всем протяжении обработки давлением вольфрамовый пруток только один раз подвергается промежу­точному отжигу выше температуры рекристаллизации. На всех последующих ступенях ковки и волочения температура нагре­ва ниже температуры рекристаллизации, так как в рекри - сталлизованном состоянии вольфрам хрупок. Таким образом,

Ршс. 23. Структура спеченного вольфрамового штабика (а) и кованого прутка (б), диаметром 2,5 мм X юо
без рекристаллизующих промежуточных отжигов вольфрам вы­держивает громадную суммарную деформацию с удлинением (и соответственно с уменьшением сечения) до 100000 ~ 200000 раз, что без рекристаллизующих отжигов не допускает ни один металл.

Тонкая вольфрамовая проволока имеет высокую прочность - более 4 ГПа.

В отличие от вольфрама рекристаллизующий отжиг обрабо­танного молибдена не приводит к повышению его хрупкости. Поэтому в процессах обработки молибдена давлением приме­няют несколько рекристаллизующих отжигов. Большая пласти­чность молибдена позволяет проводить тонкое волочение проволоки (а также прокатку тонкой ленты) без нагрева.

Аналогичные принципы обработки спеченных заготовок во­льфрама и молибдена давлением с предварительным подогре­вом положены в основу плоской ковки, прокатки в листы и ленты.

Заготовки плавленых молибдена и вольфрама вследствие крупной зернистой структуры трудно поддаются деформации. Для измельчения зерна такие заготовки подвергают обработ­ке экструзией с нагревом (прессование заготовки через ма­трицу). При этом методе схема напряженного состояния (благодаря всестороннему сжатию) более равномерна, чем при ковке. Молибденовые заготовки перед экструзией нагре­вают до 1400 - 1700 °С, вольфрамовые до 1600 - 1900 °С. Для защиты от окисления нагретые заготовки экструдируют в металлических оболочках. После экструзии металлы становя­тся более пластичными, что позволяет проводить их обра - , ботку с целью получения листов, проволоки и других изделий.