СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК B22F3/20 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления прессованных расходуемых электродов из титановых сплавов.

Известен способ полунепрерывного прессования изделий из шихтовых материалов, в котором повышение качества прессованного изделия достигается за счет очистки матрицы от налипшего металла после каждой прессовки за счет применения пресса комбинированного действия (прямого и обратного прессования) (см. Павлов В. А. и др. Обработка давлением порошков цветных металлов. М. Металлургия, 1977, с. 81).

Для прессования титановых электродов с разнородной шихтой обратный метод прессования невозможен.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков высоколегированных титановых сплавов из шихтовых материалов титановых сплавов, включающий засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание порций через матрицу за один ход пуансона (пат. РФ N 2015845, кл. B 22 F 3/20, публ. 1994 г.).

Недостатками известного способа являются пониженная производительность процесса прессования и образование различного рода дефектов на поверхности электрода. Это объясняется тем, что по мере прессования электродов происходит налипание шихтовых материалов на стенки матрицы (образуется "рубашка"). Наличие "рубашки" снижает скорость прессования и ухудшает качество поверхности электрода.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности процесса прессования за счет своевременного удаления со стенок матрицы налипшего металла ("рубашки").

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления расходуемого электрода из шихтовых материалов титановых сплавов, включающем засыпку шихтовых материалов порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание прессовок через матрицу за один проход, после обнаруживания на отпрессованном электроде поверхностных дефектов осуществляют прессование электрода малого развеса с добавлением в шихту 25 50% литых кусковых отходов.

Рабочая матрица подогревается до 100 200^oC с целью получения оптимального коэффициента трения между рабочими стенками матрицы и прессуемым электродом. Сам электрод состоит из 65 95% губчатого титана, который, схватываясь в процессе прессования со стенками матрицы, образует устойчивую "рубашку" между электродом и стенками матрицы. "Рубашка" (налипший на стенках матрицы губчатый титан) приводит к ухудшению качества поверхности изготавливаемых электродов: поперечные трещины и продольные полосы. После прессования такого электрода прессуют электрод небольшого развеса (1,0 1,5 т) с добавлением в шихту 25 50% литых кусковых отходов, который сдирает образовавшуюся "рубашку" со стенок матрицы, очищая ее.

Практика работы при прессовании электродов показывает, что наличие в электроде 25 50% литых кусковых отходов достаточно для того, чтобы снять с рабочей поверхности матрицы "рубашку". Введение кусковых отходов в шихту менее 25% не удаляет "рубашку" со стенок матрицы.

Для эффективной очистки стенок матрицы от "рубашки" достаточно использование одного электрода с добавлением 25% кусковых отходов в шихту весом 2 тонны. Использование большего чем 25% количества кусковых отходов улучшает качество очистки стенок матрицы и одновременно снижает себестоимость электрода, т. к. стоимость кусковых отходов значительно ниже стоимости губчатого титана. Но добавление кусковых отходов более 50% приводит к снижению прочностных свойств получаемого электрода. Он разваливается на отдельные части и перед плавлением эти части стыкуют аргоно-дуговой сваркой, что увеличивает трудоемкость операции и снижает производительность. Отпрессованный электрод малого развеса используют в дальнейшем производстве.

Пример.

Предлагаемый способ опробован в промышленных условиях прессового отдела плавильно-литейного цеха при прессовании расходуемых электродов диаметром 515 мм титанового сплава Вт1-0 развесом 3800 кгс и 4300 кгс на вертикальном гидравлическом прессе мод. Д615ОМ усилием 10 тыс. тс из шихты, в состав которой входит губчатый титан с добавлением 15% возвратных отходов в виде обрези и стружки. Вес одной порции шихты 125 кг.

Было отпрессовано 10 электродов, а на последующих визуально были обнаружены признаки, характеризующие наличие "рубашки" на стенках матрицы: мелкие поперечные трещины не только между отдельными спрессованными порциями, но и на поверхности порций; продольные широкие борозды на цилиндрической поверхности электрода по всей его длине. Для удаления "рубашки" производили прессование электрода весом 1000 кгс с добавлением в шихту 25% литых кусковых отходов. Налипший металл со стенок матрицы был удален. Затем продолжили прессование очередной партии серийных электродов. После прессования 10 штук электродов вновь обнаружили наличие "рубашки", которую удалили, прессуя электрод весом 1000 кгс с добавлением в шихту 50% литых кусковых отходов. Удаление налипшего металла путем прессования электрода с добавлением в шихту 20% литых кусковых отходов не привело к положительному результату. Пришлось очистку матрицы проводить несколько раз, что снижает производительность процесса. При прессовании электрода с добавлением в шихту 55% литых кусковых отходов "рубашку" удалили легко, но электрод сломался и перед плавлением части его пришлось стыковать с помощью пластин аргоно-дуговой сваркой.

Преимущество предлагаемого способа изготовления расходуемого электрода по сравнению с известными состоит в том, что производят своевременную и качественную очистку стенок матрицы от налипшего металла путем прессования электрода малого развеса, в состав которого входит 25 50% литых кусковых отходов, что позволяет повысить производительность процесса изготовления электродов, не снижая их качество.

Использование: в порошковой металлургии, при изготовлении расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, применяемых для вакуумного дугового переплава. Сущность изобретения заключается в том, что после обнаружения на поверхности отпрессованного серийного электрода дефектов осуществляют прессование электрода малого развеса с добавлением в шихту 25-50% литых кусковых отходов.

Способ полунепрерывного прессования расходуемого электрода из шихтовых материалов титановых сплавов, включающий засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание прессовок через матрицу за один проход, отличающийся тем, что после обнаруживания на отпрессованном электроде поверхностных дефектов осуществляют прессование электрода малого развеса с добавлением в шихту 25 30% литых кусковых отходов.