Новости:  

27 Апрель, 2007 11:49

Прецизионные трубы с микронными стенками: направления развития

Для создания новых приборов точному машиностроению и особенно приборостроению необходимы прецизионные особотонкостенные трубы с очень тонкими (0,05-0,03 мм и менее) стенками из жаропрочных (молибден, титан и др.) материалов, а также металлов, имеющих низкий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) (ковар, элинвар, инвар).

Волочение на подвижной оправке характеризуется тем, что за один переход достигаются максимальные деформации (в основном стенки трубы, которые на 20-40% выше, чем при использовании любого другого известного способа волочения), максимальное использование ресурса пластичности металла труб; обеспечивается хорошее качество и требуемая точность геометрических размеров внутреннего канала труб; прямизна получаемых при этом труб, что позволяет механизировать последующие операции по их обработке

Серьезным фактором, сдерживающим широкое применение, в т.ч. в Украине, этого процесса, является необходимость осуществления после волочения трудоемких операций по снятию трубы с оправки, что снижает производительность агрегата в целом в сравнении с собственно процессом волочения этим способом; затрудняет или вовсе исключает возможность изготовления некоторых видов (толстостенных, профильных и других) труб. Некоторые способы извлечения оправки не позволяют получать точные размеры трубы по внутреннему диаметру, что приводит к возникновению в ней поперечной разностенности и требует осуществления финишного калибровочного волочения на закрепленной оправке.

Разработан и опробован способ, базирующийся на многократном длиннооправочном волочении труб с использованием термораздачи (термопластической деформации) между проходами, который лишен указанных недостатков.

Значительным преимуществом этого способа перед другими, основанными на подобном эффекте, является то, что основная деформация трубы осуществляется без подогрева, а в процессе термопластического деформирования трубы можно осуществить восстановление ее пластических свойств. За счет малой величины зазора между трубой и оправкой, а также вследствие более быстрого расширения оправки при таком способе в процессе нагрева отсутствует зазор между трубой и оправкой. Это обеспечивает безокислительные условия термообработки внутренней поверхности труб и, как следствие этого, позволяет уйти от трудоемкой операции химической обработки внутренней поверхности трубы.

Кроме того, этот способ вследствие совмещения процесса термопластической деформации с термообработкой позволяет осуществить многократное волочение труб на одной и той же подвижной оправке без снятия трубы с оправки, что очень важно при изготовлении прецизионных особотонкостенных труб.

При совместном нагреве трубы и оправки происходит увеличение линейных размеров оправки по всем направлениям, более интенсивное, чем увеличение размеров трубы, поэтому одновременно протекают три процесса: увеличение внутреннего диаметра трубы; деформация стенки трубы; продольное растяжение трубы оправкой, т.е. имеет место комплексное термопластическое деформирование трубы.

В процессе термопластической деформации труба разупрочняется и восстанавливает свои пластические свойства, оправка же сохраняет свою прочность и твердость (при правильном выборе материала оправки).

Для осуществления процесса многократного волочения на подвижной оправке с применением термопластической деформации необходимо правильно рассчитать величину зазора между трубой и оправкой, достаточную для свободного перемещения оправки внутри трубы.

Возможность получения регламентированной величины минимального зазора (изменяя температуру нагрева) особенно важна при изготовлении прецизионных труб (в т.ч. и с особо тонкими стенками вплоть до стенок толщиной менее 0,1 мм), устойчивость сечения которых при волочении на подвижной оправке зависит от величины зазора между трубой и оправкой.

На основе проведенных исследований разработана технология производства особотонкостенных труб, позволяющая в несколько раз повысить производительность при производстве труб широкого сортамента из материалов с низким ТКЛР. Кроме того, эта технология позволяет получать прецизионные трубы с очень тонкими стенками (30-50 мкм и менее) из сплавов на основе титана, молибдена, циркония и др.

Определены параметры технологии и разработаны рекомендации по применению многократного длиннооправочного волочения с термораздачей взамен роликовой прокатки при изготовлении капиллярных труб из сплава «ковар» и 48НХ. Изготовлены партии труб размерами 20х0,03; 10х0,03 и 2х0,03 мм из титановых сплавов, которые используются при изготовлении специзделий в Институте ядерных исследований, Института физики высоких энергий ГКАЭ и Институте атомной энергии им. Курчатова (все - г.Москва) и Государственном оптическом институте (г.Санкт-Петербург).

На основании проведенного анализа определились основные направления развития процесса термопластического деформирования прецизионных труб на длинной оправке, а именно:

расширение области применения (увеличение спектра материалов изготовляемых труб и их сортамента);

конструирование современных специализированных высокопроизводительных волочильных станов, работающих по принципу локальной поточной линии;

разработка новых технологических процессов и технологий изготовления прецизионных труб с учетом трех основных стадий;

разработка имитационной модели для последующего осуществления автоматизированной системы управления технологическим процессом производства новых видов прецизионных труб;

организация производства прецизионных длинных оправок, используемых при производстве прецизионных труб.

Автор - Стасовский Юрий Николаевич, доктор технических наук, профессор Национальной металлургической академии Украины

источник: UGMK.INFO
Комментарии (0)
Для комментирования новости необходимо залогиниться в систему.