19 апреля

Прецизионные трубы с микронными стенками: направления развития

Для создания новыхприборов точному машиностроению и особенно приборостроению необходимыпрецизионные особотонкостенные трубы с очень тонкими (0,05-0,03 мм именее) стенками из жаропрочных (молибден, титан и др.) материалов, атакже металлов, имеющих низкий температурный коэффициент линейногорасширения (ТКЛР) (ковар, элинвар, инвар).

Волочение наподвижной оправке характеризуется тем, что за один переход достигаютсямаксимальные деформации (в основном стенки трубы, которые на 20–40%выше, чем при использовании любого другого известного способаволочения), максимальное использование ресурса пластичности металлатруб; обеспечивается хорошее качество и требуемая точностьгеометрических размеров внутреннего канала труб; прямизна получаемыхпри этом труб, что позволяет механизировать последующие операции по ихобработке

Серьезным фактором, сдерживающим широкое применение, вт.ч. в Украине, этого процесса, является необходимость осуществленияпосле волочения трудоемких операций по снятию трубы с оправки, чтоснижает производительность агрегата в целом в сравнении с собственнопроцессом волочения этим способом; затрудняет или вовсе исключаетвозможность изготовления некоторых видов (толстостенных, профильных идругих) труб. Некоторые способы извлечения оправки не позволяютполучать точные размеры трубы по внутреннему диаметру, что приводит квозникновению в ней поперечной разностенности и требует осуществленияфинишного калибровочного волочения на закрепленной оправке.

Разработани опробован способ, базирующийся на многократном длиннооправочномволочении труб с использованием термораздачи (термопластическойдеформации) между проходами, который лишен указанных недостатков.

Значительнымпреимуществом этого способа перед другими, основанными на подобномэффекте, является то, что основная деформация трубы осуществляется безподогрева, а в процессе термопластического деформирования трубы можноосуществить восстановление ее пластических свойств. За счет малойвеличины зазора между трубой и оправкой, а также вследствие болеебыстрого расширения оправки при таком способе в процессе нагреваотсутствует зазор между трубой и оправкой. Это обеспечиваетбезокислительные условия термообработки внутренней поверхности труб и,как следствие этого, позволяет уйти от трудоемкой операции химическойобработки внутренней поверхности трубы.

Кроме того, этот способвследствие совмещения процесса термопластической деформации стермообработкой позволяет осуществить многократное волочение труб наодной и той же подвижной оправке без снятия трубы с оправки, что оченьважно при изготовлении прецизионных особотонкостенных труб.

Присовместном нагреве трубы и оправки происходит увеличение линейныхразмеров оправки по всем направлениям, более интенсивное, чемувеличение размеров трубы, поэтому одновременно протекают три процесса:увеличение внутреннего диаметра трубы; деформация стенки трубы;продольное растяжение трубы оправкой, т.е. имеет место комплексноетермопластическое деформирование трубы.

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

Дляосуществления процесса многократного волочения на подвижной оправке сприменением термопластической деформации необходимо правильнорассчитать величину зазора между трубой и оправкой, достаточную длясвободного перемещения оправки внутри трубы.

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

На основепроведенных исследований разработана технология производстваособотонкостенных труб, позволяющая в несколько раз повыситьпроизводительность при производстве труб широкого сортамента изматериалов с низким ТКЛР. Кроме того, эта технология позволяет получатьпрецизионные трубы с очень тонкими стенками (30-50 мкм и менее) изсплавов на основе титана, молибдена, циркония и др.

Определеныпараметры технологии и разработаны рекомендации по применениюмногократного длиннооправочного волочения с термораздачей взаменроликовой прокатки при изготовлении капиллярных труб из сплава «ковар»и 48НХ. Изготовлены партии труб размерами 20х0,03; 10х0,03 и 2х0,03 ммиз титановых сплавов, которые используются при изготовлении специзделийв Институте ядерных исследований, Института физики высоких энергий ГКАЭи Институте атомной энергии им. Курчатова (все - г.Москва) иГосударственном оптическом институте (г.Санкт-Петербург).

Наосновании проведенного анализа определились основные направленияразвития процесса термопластического деформирования прецизионных трубна длинной оправке, а именно:

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

·конструирование современных специализированных высокопроизводительныхволочильных 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 осуществленияавтоматизированной системы управления технологическим процессомпроизводства новых видов прецизионных труб;

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