Прокатка порошковых металлов (часть 3)
Для читача, незнайомого із промисловою прокаткою, необхідно відзначити, що сучасні заводи є часто дуже більшими й прокатка в них ведеться на досить високих швидкостях. Крім того, виробництво тонких аркушів може зажадати значного числа проходів із застосуванням проміжних відпалів, що сильно здорожує виробництво. Гарною ілюстрацією до цих зауважень є наступна витримка зі згаданої книги Ларке. Заготівлі алюмінію розміром 2400×1200×230 мм спочатку нагрівають і прокочують на двовалковому реверсивному стані. За п’ять проходів на цьому стані товщина зразка зменшується до 64 мм; максимальна швидкість прокатки може досягати 135 м/хв. Матеріал потім обжимають у двовалковому гарячому стані до товщини 9—19 мм. Смуга, що має тепер 57 м у довжину й 2,1 м завширшки, попадає потім у валки двоклетевого чотиривалкового стана тандем для остаточної гарячої обробки; за один прохід через цей стан перетин зменшується до 2,5 мм. Така смуга довжиною 180 м залишає останні валки зі швидкістю 240 м/хв. Отримані заготівлі можна потім прокочувати на холоду на триклетевому чотиривалковому стані тандем. На цьому стані з довжиною валків 1,68 м смугу можна зменшити в перетині за один прохід на 90%. Після цієї обробки смуга довжиною до 1200 м виходить із валків зі швидкістю 600 м/хв.
Таким чином, листова прокатка компактного металу характеризується наступними особливостями:
1)вихідні компактні матеріали мають більш-менш постійний обсяг і щільність, міцність на стиск і розтягання (при відсутності наклепу);
2)матеріал між валками повинен витримувати більші напруги;
3)сили тертя великі, і передбачається їхня достатня сталість по всій поверхні прокатки;
4)для даних умов існує певний максимальний кут контакту, і при більшому куті валки вже не зможуть втягти матеріал;
5)при прокатці виникають дуже високі напруги:
6)існує прагнення застосовувати валки можливо меншого діаметра, підтримувані, якщо необхідно, опорними валками;
7)для одержання тонкого листа необхідно велика кількість проходів через різні валки;
8)швидкість прокатки може доходити до 600 м/хв. Цікаво досліджувати, чим відрізняється прокатка порошків від прокатки суцільних металів. Наступні відмінності зовсім очевидні:
1)Вихідний матеріал — порошок — не витримує найменших напруг розтягання. Його, отже, не можна затягувати у валки; він повинен текти під дією сили ваги або під тиском. Порошки витримують така ж напруга стиску, як і суцільні метали.
2)При проході через валки міняється обсяг порошків, їхня щільність і характеристики розтягання й стиску;
3)Прокатані заготівлі відрізняються малою міцністю й, отже, до них не можна додавати більших напруг. Зокрема, вони не можуть протистояти скільки-небудь помітним напругам, що розтягують.
4)Навряд чи можна прийняти сили тертя постійними, тому що: а) перед тим як порошок ущільниться до ступеня, коли він може витримувати напруги, часточки вільно рухаються разом з поверхнею валків і б) у спресованому стані обсяг і щільність порошку змінюються при проході між валками. Як було зазначено, ми не знаємо точно, як змінюються сили тертя між пористими й компактними матеріалами залежно від щільності й застосовуваного тиску.
Інші відмінності не так очевидні й стають ясні лише при експериментальному дослідженні процесу прокатки металевих порошків.
Еванс і Сміт порівнювали кути захоплення для різних порошків міді з кутом захоплення для компактної міді. При прокаті відпаленої міді між гладкими сталевими валками (R — 101,5 мм, h0 — 5,28 мм і h1 — 2,4 мм) максимальний кут захоплення — 9°45′. Максимальний кут захоплення α (кут спресування) порошку можна визначити, зупинивши валки й видувши непресований порошок. Для мідних порошків розміром <0,15 мм для кута а були отримані наступні значення: 6° для електролітичних порошків, 3,5° для розпилених водою (у цих порошків частки неправильної форми), 1,5° для порошків, отриманих розпиленням міді повітрям (із частками правильної сферичної форми). Як видно із цих даних, кути захоплення порошків менше кута захоплення компактної міді. Швидше за все менший кут захоплення для порошків виходить за рахунок ковзання часток по поверхні валків або за рахунок кочення часток усередині маси порошку. Природно, що для сферичних часток кочення ймовірніше, ніж для часток неправильної форми.