СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ОВАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК B21C1/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства проволоки, и может быть использовано при изготовлении дистанционирующей проволоки для ТВЭЛов атомных реакторов из стали марки ЧС-68ИД.

В качестве прототипа выбран способ получения фасонных профилей (А.С. SU1447463), включающий холодную пластическую деформацию заготовки круглого сечения с получением проволоки готовых размеров волочением через фасонную волоку.

Недостатком указанного способа является недостаточный уровень механических и эксплуатационных свойств проволоки, производимой из коррозионно-стойкой стали, применяемой, в частности, в качестве дистанционирующей для реакторных сборок в установках на быстрых нейтронах.

Поскольку овальный профиль проволоки формируют в двухроликовой волоке с овальным калибром, то свободная боковая поверхность проволоки в калибре при неблагоприятной схеме напряженного состояния, свойственной волочению, подвержена растрескиванию. Готовая овальная проволока, произведенная таким способом, имеет низкое относительное удлинение и слабо сопротивляется межкристаллитной коррозии.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение механических и эксплуатационных свойств производимой проволоки.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе изготовления проволоки овального сечения, включающем холодную пластическую деформацию заготовки круглого сечения с получением проволоки готовых размеров волочением через фасонную волоку, деформацию проволоки предготовых размеров осуществляют холодной прокаткой с получением овального сечения высотой a_о=(0,9÷1,1) a·exp(ε/2) и шириной b_о=(0,9÷1,1) b·exp(ε/2), где ε - заданная степень деформации, а а и b - соответственно высота и ширина сечения проволоки готовых размеров.

Получение проволоки предготовых размеров с указанными размерами позволяет обеспечить заданную степень холодной пластической деформации при чистовом обжатии, например (20+5)%, и получить проволоку овального сечения с высокими механическими и эксплуатационными свойствами.

Способ осуществляли следующим образом.

Пример №1

Обработке подвергали проволоку диаметром 1,05 мм, имеющую следующие механические свойства: δ_в=630÷750 МПа; δ=23-40%, ψ=67-73%.

Структура проволоки аустенитная, полностью рекристаллизованная, размер зерна 5-10 баллов.

Проволока прокатана на гладких валках с получением плоскоовального сечения а_о=0,68 мм; b_о=1,45 мм, после чего проволока подвергнута отжигу в защитной атмосфере. Отожженная проволока предготовых размеров была протянута через овальную волоку с получением проволоки готовых размеров: а=0,60 мм; b=1,30 мм.

Пример №2

Обработке подвергали проволоку диаметром 1,05 мм, имеющую следующие механические свойства: δ_в=630÷750 МПа; δ=23-40%, ψ=67-73%.

Структура проволоки аустенитная, полностью рекристаллизованная, размер зерна 5-10 баллов.

Проволока прокатана в овальном калибре с соотношением осей, равным 2,55, с получением овального сечения а_о=0,67 мм; b_о=1,46 мм, после чего проволока подвергнута обжигу в защитной атмосфере. Отожженная проволока предготовых размеров была протянута через овальную волоку с получением проволоки готовых размеров: а=0,60 мм; b=1,30 мм.

Пример №3

Обработке подвергали проволоку диаметром 1,05 мм, имеющую следующие механические свойства: δ_в=630÷750 МПа; δ=23-40%, ψ=67-73%.

Структура проволоки аустенитная, полностью рекристаллизованная, размер зерна 5-10 баллов.

Проволока прокатана в овальном калибре при логарифмической деформации, равной 0,14, с получением овального сечения а_о=0,60 мм; b_о=1,60 мм и в ребровом овальном калибре с получением овального сечения а_о=0,68 мм; b_о=1,44 мм. После термообработки проволока протянута через фасонную волоку с получением овального сечения а=0,60 мм; b=1,30 мм.

Пример №4

Проволока из стали ЧС-68 ИД размера круглого сечения ⌀1,20 мм прокатана в овальном калибре с отношением осей калибра 2,3 с получением овальной проволоки с длиной осей 0,80 и 1,60 мм. Проволока без термообработки протянута через фасонные волоки 0,78×1,58 мм и 0,68×1,44 мм с логарифмической деформацией 1,12.

На последнем размере проведена термическая обработка и чистовое волочение на конечные размеры 0,60×1,30 мм. Анализ проведен для трех партий проволоки и результаты приведены в таблице.

№ партии Масса бунта, кг Размеры сечения, a×b σ_в, МПа δ % Число гибов Размер зерна 1 2,3 0,595-0,598×1,297-1,300 790-860 4,3-7,5 53-65 8-10 2 6,3 0,594-0,596×1,295-1,299 810-860 5,4-5,6 74-79 8-10 3 6,7 0,597-0,600×1,297-1,300 880-890 3,0-3,2 55-74 8-10

Прочность проволоки составила δ_в=860-930 МПа; относительное удлинение δ=2,0-3,8%, что соответствует требованиям ТУ 14-159-313. Число гибов при испытании на знакопеременный изгиб составляет 53-65. Размер зерна имеет малый разброс по сечению и соответствует 7-8 баллам.

Способ предназначен для повышения механических и эксплуатационных свойств проволоки овального сечения, например дистанционирующей проволоки для ТВЭЛов атомных реакторов из стали марки ЧС-68ИД. Способ включает холодную пластическую деформацию заготовки круглого сечения с получением проволоки готовых размеров волочением через фасонную волоку. Равномерная степень деформации по сечению проволоки и однородная мелкозернистая структура обеспечивается за счет того, что деформацию проволоки предготовых размеров осуществляют холодной прокаткой с получением овального сечения высотой а_о=(0,9÷1,1)а·ехр(ε/2) и шириной b_о=(0,9÷l,l)b·exp(ε/2), где ε - заданная степень деформации, а а и b - соответственно высота и ширина сечения проволоки готовых размеров. 1 табл.

Способ изготовления проволоки овального сечения, включающий холодную пластическую деформацию заготовки круглого сечения с получением проволоки готовых размеров волочением через фасонную волоку, отличающийся тем, что деформацию заготовки предготовых размеров осуществляют холодной прокаткой с получением овального сечения высотой а_о=(0,9÷1,1)а·ехр(ε/2) и шириной b_o=(0,9÷1,1)b·exp(ε/2), где ε - заданная степень деформации, а а и b - соответственно высота и ширина сечения проволоки готовых размеров.