正文 第六章 金屬加工(一)(1 / 3)

電刺激軋製法

為了使金屬坯料容易加工成零件,需要將坯料加熱,而為了使製出的零件具有高機械性能,又不應該加熱坯料。為了解決這個矛盾,蘇聯冶金專家不久前查明,在這種情況下可通過電流加熱坯料。

加工零件時用電加熱零件不是新鮮事,但近來人們對這種工藝方法的興趣增加了。電接觸加熱,即電流直接通過坯料使之被加熱到一定的溫度。這種加熱方式的優點在軋製時表現得尤為明顯。人們把這種軋製法叫做電刺激軋製。

軋製時,坯料在軋輥之間運動,並受到軋輥擠壓。使坯料具有需要的尺寸和形狀。軋輥本身起電觸點作用,電流僅僅使當時需要變形的那部分坯料加溫。這種工藝可加工極薄的坯料。隻能在真空或在惰性氣體中加熱的易氧化金屬也可以這樣軋製。

電接觸加熱還有兩個特點:第一,通電時,軋輥和坯料之間的摩擦力急劇下降,意味著能以較小的力量拉伸坯料。第二,進行電刺激軋製時,金屬的可塑性明顯提高,而它的強度幾乎沒有減弱。結果,坯料承受的變形比普通方法大得多,而且製造零件一般隻需經過一個軋製階段。

坯料與軋輥實際接觸的麵積,遠遠小於坯料受壓部位的總麵積。因此,這裏的電流密度變得很大,坯料上微小的突出部分急劇升溫,甚至熔化,零件之間的摩擦力急劇減弱。形象地說,電流起到潤滑油作用。這就是取得第一種效果的原因。

坯料內部的金屬亦不均勻。這些缺陷阻礙電流通過,大部分焦耳熱正是在這些地方被消耗掉的。溫度的上升使缺陷得到“醫治”。從而使坯料經受住在其它情況下可能斷裂的變形。電流能夠加熱缺陷密集部位,同時幾乎不改變其它部位的金屬溫度。電流的這種選擇作用構成了電刺激軋製法的第二個特點。為了更充分地利用這種效應,有時用電流卻熱坯料,同時用專門的液體或氣統使坯料冷卻。這時,電流允許密度提高,缺陷的溫度可以升得更高。

這種新工藝為軋製特別難熔的和不易變形的金屬創造了條件。在軋輥之間壓延鎢絲時,同時通電,可以製造許多超高頻電子儀器上所需要的帶材。

不久前蘇聯冶金專家對電刺激軋製係統又進行了一次改進。因為,此法加工寬板材和帶材時需要很大電流,向轉動著的軋輥送電是個難題。

平時在這種情況下使用的滑動觸點過於笨重和不可靠。專家們提出根本不用滑動觸點,隻需要把直流電改為交流電,並借助由多股導線製成的轉動軟環向“變形區”送電即可。轉動環與軋輥相連,它是降壓變壓器的次級線圈。這項改革為采用電刺激法加工大尺寸零件開辟了道路。

來自金屬的奇妙聲音

說起金屬與聲音的關係,人們0然會想到撞擊銅鍾時發出的洪亮聲音。但是有一種未經撞擊,來自金屬內部的奇妙聲音,卻不是每個人都能聽到的。早在1950年,德國人凱瑟爾在進行金屬拉伸試驗時,曾發現一個奇妙的現象,當金屬試樣在拉力作用下發生塑性變形以至斷裂時,有嚓嚓的聲音發出。這使人們聯想到金屬橋梁、大型艦船在斷裂時都會發出這種聲音。從此,人們開始研究聲發射技術。

大多數金屬晶體都是由原子、分子、離子等物質質點,按規則排列的。但並不是說這種排列都是完全理想的空間點陣。由於它受到結晶與加工條件的影響或原子運動的作用,在金屬的空間排列上會存在局部缺陷。最常見的線性缺陷,被稱為“位錯”。位錯被認為是產生裂紋、斷裂以及聲發射的基本因素。當金屬受到外力時,位錯部位首先開始運動並趨於密鬼,形成位錯網絡,應力和彈力高度集中。當位錯運動加速進行以至達到聲速的數量級時,裂紋會產生“雪崩”式的急速擴展。這時金屬就發生突然斷裂,此時高度集中的彈性能就以彈性波的形式釋放出來,成為我們聽到的金屬斷裂時的聲音。由此可見,聲發射是由金屬內部的缺陷區域在外力作用下以聲波形式釋放出來的彈性能。當然這種聲音大都是很微弱的,需要將其轉化為電信號放大,才能更好地了解和利用它。

金屬學研究表明,在金屬材料加工和處理過程中,其內部的微觀組織變化有很多與位錯及其運動有關。如範性形變、馬氏體相變、裂紋擴展、應力腐蝕、以及焊接過程產生裂紋和飛濺等,都伴隨有聲發射現象。檢測到聲發射信號,就可以連續監視材料內部變化的整個過程。也可以說這是一種動態無損檢測方法。

1964年,美國應用聲發射技術檢驗產品質量,從而使這種技術得到迅速發展,並推廣到各個科技領域。利用聲發射可以鑒定不同範性形變的類型,研究斷裂過程,並可區分斷裂方式;可以檢測小於0。01毫米的裂紋擴展,還可以研究應力腐蝕和氫脆,揮後裂紋的產生和擴展。根據聲發射信號可以確定金屬內部存在危險缺陷的位置,是否開始失穩護展,以便及時報?。在冶金生產中,聲發射技術已廣泛應用於金屬產品的質量監測。另外也可用於鍋爐、壓力容器、核反應堆及飛行器的運行檢測。還可研究岩石的斷裂,監視礦山的崩塌,並預報礦井的安全性。可以預言,隨著科學技術的發展,尤其是電子計算機的應用,聲發射技術必將在金屬材料研究和無損檢測方麵發揮更大的作用。

麻花鋼筋

將低碳鋼熱軋圓盤條或小圓鋼通過冷軋、扭轉,即可獲得一種外表呈螺旋狀、形似“麻花”的鋼材一一麻花鋼筋。

我國研製生產麻花鋼筋,始於1980年,但推廣應用較遲緩。近幾年,由於建築鋼材緊缺,該產品才受到生產廠家的關注,並開始在部分地區得到推廣。

工程應用證實,用麻花鋼筋取代目前普遍采用的6。5~14毫米光圓鋼筋,可提高鋼筋混凝土構件的耐久性。麻花鋼筋因其具有延綿扭曲的表麵,所以在混凝土內部不僅表現出縱向抗拔,在鋼筋橫向上也顯示出對混凝土牢固的握裹,使構件的抗裂度高、壽命長。應用麻花鋼筋還可節省金屬。大&的試驗研究表明,根據“等強代換”原則,用麻花鋼筋作配筋的構件,比用普通光圓鋼筋配筋的構件減少用鋼量30~40%,即1噸麻花鋼筋可頂替1。4~1。7噸普通光圓筋使用。另外,應用這種鋼筋還可簡化施工手續,提高工效。施工時,可不必施加預應力,也無需彎鉤便可直接使用。

目前,麻花鋼筋已在廣東、湖南、北京等地的工業和民用建設、高速公路、機場等工程中應用。據不完全統計,用這種鋼材建造的廠房、住宅及高層建築的總麵積已近30萬平方米。

實踐表明,麻花鋼筋是一種新型高效建築鋼材,它的推廣、應用對於節省能源、減輕運力具有一定意義。

不鏽鋼複合銅管

一把銀光錚亮的鍍鉻折疊椅,使用不長時間就出現了斑斑鏽跡,放在豪華的客廳裏,大煞風景。但不鏽鋼家具的價格之昂貴又將使許多家庭和單位望而卻步。現在,一種既具有不鏽鋼豪華耐鏽蝕特點,價格又適中的新型材料-??不鏽銷複合鋼管即將在我國問世。不鏽鋼複合鋼管以其特有的長處滿足了我國大多數家庭既想檔次高一點又想少化錢的心理,市場十分廣闊,有很大的發展前景。