Przyczyny pękania na zimno taśm mosiężnych i środki zapobiegawcze
Mosiądz jest ważnym materiałem stopowym miedzi. Ze względu na „wysoką wydajność i niski koszt” jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach gospodarki narodowej. Taśma mosiężna ma piękny połysk, dobrą wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na korozję. Jest coraz częściej stosowany w przemyśle lekkim, dekoracyjnym i innych gałęziach przemysłu i ma szerokie perspektywy rynkowe.
Światowe zasoby miedzi są ograniczone. W ostatnich latach wraz ze wzrostem zapotrzebowania na miedź ceny miedzi gwałtownie wzrosły. Dlatego w coraz bardziej konkurencyjnym przemyśle przetwórstwa miedzi, zwłaszcza w niektórych małych i średnich przedsiębiorstwach, do produkcji taśm mosiężnych zazwyczaj wykorzystuje się duże ilości starych materiałów. Jednak ślepe używanie dużej ilości starych materiałów spowoduje szereg problemów w produkcji i jakości produktu. Podczas produkcji taśm mosiężnych w fabryce, w której pracuje autor, na powierzchni taśm często pojawiają się pęknięcia walcownicze, a nawet pęknięcia, co skutkuje alarmującą liczbą modyfikacji produktu i złomów, poważnie wpływających na wydajność produkcji i powodujących ogromne straty ekonomiczne. W artykule tym głównie analizuje się przyczyny pękania taśm mosiężnych po walcowaniu na zimno i proponuje odpowiednie środki kontrolne i zapobiegawcze, co ma pewne teoretyczne i praktyczne znaczenie dla produkcji.
1. Proces produkcji taśmy mosiężnej
W produkcji nowoczesnych płyt i taśm mosiężnych zwykle stosuje się poziome odlewanie ciągłe w celu uzyskania dużych kręgów ciężkiego kęsa [2]. Po wyżarzaniu homogenizującym i frezowaniu powierzchniowym kęs jest walcowany na zimno z dużą szybkością przetwarzania, a następnie wykonuje się wyżarzanie pośrednie i walcowanie wykańczające. i inne procesy. Dodatkowo w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych i poprawy kształtu płyty należy przeprowadzić obróbkę niskotemperaturową oraz rozciąganie, zginanie i prostowanie. Główny przebieg procesu to: dozowanie, wytapianie * poziome odlewanie ciągłe, wyżarzanie homogenizujące * mielenie, walcowanie zgrubne na zimno * wyżarzanie pośrednie - walcowanie dolne - wyżarzanie dolne * walcowanie gotowego produktu * odtłuszczanie, czyszczenie, obróbka pasywacyjna * rozciąganie Gięcie i prostowanie * niska temperatura obróbka*kontrola*cięcie wzdłużne. Pakiet. Rozsądnie kontrolując parametry procesu, można osiągnąć produkcję wysokiej jakości mosiężnych płyt i taśm.
2. Analiza przyczyn pękania podczas walcowania na zimno
Podczas procesu walcowania, gdy lokalne odkształcenie metalu przekracza jego ostateczny stopień odkształcenia, siła wiązania między atomami zostaje zniszczona i pojawiają się pęknięcia. Ze względu na sposób propagacji pęknięć, pękanie można podzielić na pękanie międzykrystaliczne i pękanie transkrystaliczne. Ekspansja pęknięć przebiega zgodnie z zasadą minimalnego zużycia energii, co oznacza, że ekspansja pęknięć przebiega zawsze w kierunku, w którym siła wiązania atomowego jest najsłabsza. Większość pęknięć w materiałach polikrystalicznych to pęknięcia międzykrystaliczne, które z jakiegoś powodu są spowodowane osłabieniem granicy ziaren [st]. Powody te obejmują: wytrącanie się kruchej drugiej fazy na granicy ziaren; efekt wysokiej temperatury osłabia granicę międzyfazową lub segregację atomów zanieczyszczeń do granicy ziaren; osłabienie interakcji między granicą ziaren a środowiskiem, takie jak korozja naprężeniowa itp. Pękanie taśm mosiężnych należy głównie do dwóch pierwszych przyczyn. W przypadku obecności szkodliwych pierwiastków lub szkodliwych faz dochodzi do segregacji na granicach ziaren lub segregacji odwrotnej, co prowadzi do osłabienia siły wiązania pomiędzy granicami ziaren, powodując tym samym pękanie lub pękanie międzykrystaliczne pod wpływem naprężeń [` ).
2.1 Wpływ struktury metalograficznej
Biorąc za przykład mosiądz 6H5, ze diagramu fazowego Cu-Zn można zobaczyć, że H65 jest mosiądzem jednofazowym w warunkach powolnego chłodzenia. Jednak w rzeczywistej produkcji prędkość chłodzenia jest większa i jest to krystalizacja nierównowagowa. Faza nożowa powstająca w wyniku reakcji perytektycznej nie jest dostępna w odpowiednim czasie. Jest całkowicie przekształcana w fazę A i pozostaje wewnątrz organizacji [’]. Plastyczność fazy nożowej w temperaturze pokojowej różni się od plastyczności fazy a. Podczas procesu walcowania odkształcenie obu faz jest nierównomierne, co nieuchronnie doprowadzi do powstania dyslokacji poślizgowych na styku obu faz. Kiedy lokalna koncentracja naprężeń spowodowana dyslokacjami osiągnie określony poziom. W tym czasie matryca fazy księżyca pęka, tworząc źródło pęknięcia, a następnie pod wpływem dodatkowego naprężenia rozciągającego tworzą się makropęknięcia. Dlatego liczba i rozkład fazy Yin mają istotny wpływ na pękanie na zimno mosiądzu H65.
ma istotny wpływ. Kiedy jest wiele faz księżyca, są one w sposób ciągły rozmieszczone pomiędzy dendrytami w kształcie sieci. Ta struktura sieci może wytrzymać większą koncentrację naprężeń i jest mniej podatna na powstawanie pęknięć; przy niewielkiej liczbie faz księżyca, ze względu na dużą odległość pomiędzy fazami noża, nie jest łatwo stworzyć pęknięcia. Powstaje koncentracja naprężeń, więc pęknięcia nie wystąpią. Badania pokazują, że v1[, gdy udział objętościowy fazy nożowej jest większy niż 20% lub mniejszy niż 5%, plastyczność wysokotemperaturowa mosiądzu H65 jest stosunkowo dobra. Chociaż plastyczność fazy księżyca jest lepsza niż fazy a w warunkach walcowania na gorąco, jeśli naprężenia na granicy faz będą skoncentrowane, nastąpi również pękanie.
Wielkość ziaren mosiądzu również ma pewien wpływ na jego pękanie. Im większy rozmiar ziarna, tym większa skłonność do pękania. Z analizy struktury metalograficznej mosiądzu wiadomo, że ziarna w warstwie zewnętrznej są znacznie grubsze niż w warstwie wewnętrznej, a warstwa zewnętrzna ma bezpośredni kontakt z medium, dlatego łatwo jest spowodować pękanie. Badania pokazują, że pękanie jest związane z nierównomiernym odkształceniem na zimno; segregacja zawartości żelaza ma również niekorzystne skutki.
2.2 Wpływ zanieczyszczeń
Wpływ kilku zanieczyszczeń na produkcję mosiądzu jest następujący [’]:
Żelazo: występuje jako zanieczyszczenie i nie ma znaczącego wpływu na właściwości mechaniczne. Rozpuszczalność żelaza w mosiądzu jest niezwykle mała, a w osnowie często rozmieszczone są punkty zanieczyszczeń fazowych bogatych w żelazo, co powoduje rozdrobnienie ziaren;
Lead and lead: Lead is a harmful impurity in simple brass and is distributed in granular form on the fusible eutectic at the grain boundary. when. When the lead content of brass is >0.03%, podczas procesu walcowania często dochodzi do pękania. Efekt tajemniczości jest mniej więcej taki sam;
Antymon: Wraz ze spadkiem temperatury rozpuszczalność antymonu w mosiądzu gwałtownie maleje i wytrąca się kruchy związek CuZbS, który jest rozprowadzany w sieci, poważnie pogarszając wydajność mosiądzu podczas pracy na zimno; Fosfor: rzadko stały roztwór w stopie Cu-Zn, w zawartości fosforu w mosiądzu
Jeśli przekroczy {{0}},05% do 0,06%, pojawi się krucha faza Cu3P, zmniejszająca plastyczność mosiądzu;
Arsen: Rozpuszczalność arsenu w mosiądzu w temperaturze pokojowej wynosi<0.1%. Excessive amounts will produce a brittle compound Cu3sA, which is distributed on the grain boundaries and reduces the plasticity of brass. Containing 0.02% to 0.05% As, which can prevent dezincification of brass and improve corrosion resistance.
2.3 Wpływ technologii produkcji
Generalnie paski mosiężne są popękane na krawędziach, ale nie pękają w środku. Są dwa powody. Po pierwsze, gdy faktycznie produkowanym typem walca jest walcowiec płaski, metal krawędziowy ma tendencję do płynięcia na boki, więc jego prędkość przepływu wzdłużnego jest mniejsza niż metalu w środku taśmy. Ponieważ pasek stanowi całość, odkształcenia części środkowej i krawędziowej są wzajemnie powstrzymywane. Dlatego metal w środku płyty podlega naprężeniom ściskającym, podczas gdy metal po obu stronach podlega naprężeniom rozciągającym. Kiedy naprężenie rozciągające na krawędziach przekroczy granicę wytrzymałości metalu, nastąpi pękanie (pękanie). Po drugie, podczas procesu walcowania wzrost temperatury powoduje, że walec wytwarza wypukłość termiczną, co powoduje, że szczelina środkowego walca jest mniejsza, a szczelina walca brzegowego stosunkowo większa. Dlatego wielkość redukcji środkowej jest duża, a wielkość redukcji krawędzi jest mała. To dodatkowo spowoduje, że natężenie przepływu metalu w środku będzie wyższe niż na krawędziach, zwiększając tendencję do pękania krawędzi taśmy. Ponadto czynniki takie jak niewłaściwa kontrola parametrów procesu ciągłego odlewania poziomego i nadmierne szybkości walcowania przelotowego będą prowadzić do żółknięcia. Pęknięcia powstają podczas procesu walcowania taśmy miedzianej.
3. Środki zapobiegawcze w przypadku pękania podczas walcowania na zimno
3.1 Surowce
① Skład zanieczyszczeń starych materiałów ulega znacznym zmianom, dlatego stare materiały z tej samej partii należy równomiernie wymieszać przed użyciem, co pomoże zachować spójność składu zanieczyszczeń każdego ładunku. Warunkiem wstępnym jest kontrolowanie zawartości Pb w końcowej wlewce w granicach 0,02%. Jeśli zawartość bP jest zbyt wysoka, łatwo może nastąpić pękanie;
② Sprawdź zawartość bP w zakupionych starych materiałach. Gdy zawartość bP jest bardzo duża, należy ją zastosować proporcjonalnie, aby zmniejszyć zawartość bP we wlewku;
③Podczas sortowania starych materiałów należy zwrócić uwagę na higienę przemysłową, aby zapobiec mieszaniu się innych zanieczyszczeń metalicznych i starych materiałów mosiężnych.
3.2 Proces produkcyjny
① Kontroluj warunki procesu topienia i odlewania, odpowiednio obniż temperaturę odlewania, zwiększ intensywność chłodzenia i usprawnij proces zatrzymywania, aby zmniejszyć szkodliwe działanie bP, iB i innych zanieczyszczeń;
②Zmniejszenie szybkości przetwarzania i zwiększenie wyżarzania pośredniego może skutecznie uniknąć pęknięć spowodowanych koncentracją naprężeń na granicy faz. Metoda ta jest prosta i łatwa do wdrożenia i została sprawdzona w rzeczywistej produkcji;
③ W przypadku regularnych pęknięć krawędzi można odpowiednio zmniejszyć koronę walca lub wyregulować siłę zginania walca, aby zmniejszyć naprężenia rozciągające krawędzi, unikając w ten sposób lub poprawiając pękanie krawędzi.
3.3 Środki kontroli struktury metalograficznej
① Sprzyja przekształceniu struktury odlewu nierównych kryształów kolumnowych i kryształów równoosiowych w strukturę o dobrej plastyczności i nadającą się do przetwarzania, a szybkość przetwarzania przejścia i prędkość walcowania nie są łatwe do zbyt dużego;
② Podczas wytapiania należy odpowiednio dodać pewne modyfikatory, aby uzyskać efekt usunięcia zanieczyszczeń, odgazowania i rafinacji ziaren. Aby rozwiązać problem pękania krawędzi taśmy, należy zmniejszyć zawartość bP na granicach ziaren, im mniej, tym lepiej. W tym celu dodaje się niewielką ilość pierwiastków ziem rzadkich. Pierwiastki ziem rzadkich mogą tworzyć związek CePb3 o wysokiej temperaturze topnienia z Pb w temperaturach powyżej 1100 stopni. Kiedy stop krystalizuje, najpierw wytrąca się i staje się niespontanicznym jądrem krystalicznym. Zwiększenie liczby zarodków krystalicznych może spowodować rozdrobnienie ziaren i zwiększenie liczby granic ziaren, zmniejszając w ten sposób zawartość Pb na granicach ziaren. CebP3 na granicach ziaren może zwiększyć wytrzymałość granic ziaren i pomóc w zapobieganiu pękaniu granic ziaren.
Kluczem do zapobiegania pękaniu taśm mosiężnych podczas walcowania na zimno jest zapewnienie jakości surowców, kontrola procesu produkcyjnego i parametrów procesu oraz poprawa struktury stopu.
4. Wniosek
① Istnieje wiele czynników wpływających na żywotność matryc do wytłaczania stopów miedzi. Oprócz czynników związanych z samą matrycą, takich jak materiał matrycy, konstrukcja konstrukcyjna, proces obróbki cieplnej itp., ważnymi czynnikami są również użytkowanie i konserwacja matrycy;
② W przypadku pras do wytłaczania stopów miedzi o dużym tonażu, zwłaszcza pras do wytłaczania odwrotnego, należy zwrócić szczególną uwagę na chłodzenie formy. Rozsądna metoda chłodzenia może utrzymać temperaturę roboczą matrycy do wytłaczania poniżej temperatury mięknienia odpuszczania bez nadmiernego chłodzenia półwyrobu i matrycy, unikając w ten sposób duszności i wpływając na jakość wytłaczanego produktu;
③Obecnie idealną metodą chłodzenia jest chłodzenie ciekłym azotem. Regulując przepływ i ciśnienie ciekłego azotu, można kontrolować intensywność chłodzenia formy, maksymalizując w ten sposób żywotność formy.
