RU2037554C1

RU2037554C1 - Method to produce electrode wire of brass

Info

Publication number: RU2037554C1
Application number: RU93037423/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Яковлевич Кудинов; Евгений Валерьевич Зайко
Original assignee: Сергей Яковлевич Кудинов; Евгений Валерьевич Зайко
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method provides for wire cold drawing with more then 75 degree, heating up to temperature, that makes 0.7 0.8 of recrystallization, and ductile deformation by stretching with tension equal to 1.05 1.1 of conventional limit of ductility within 1 -3 seconds. Then wire is coiled. EFFECT: method is used in metallurgy. 1 tbl

Description

Изобретение относится к термомеханической обработке, может быть использовано при изготовлении электродной проволоки из однофазных латуней и может применяться при изготовлении электродов для станков-автоматов электроэрозионной резки. The invention relates to thermomechanical processing, can be used in the manufacture of electrode wire from single-phase brass and can be used in the manufacture of electrodes for automatic EDM cutting machines.

Известен способ термической обработки протянутых изделий, включающий нагрев под натяжением и последующее охлаждение [1] При осуществлении способа изделия нагревают до температуры 920-940^о С и натягивают так, что напряжение составляет 20-40% временного сопротивления материала. Время нагрева составляет 1,5-3,5 с, после этого изделие охлаждают в масле.A known method of heat treatment of stretched products, including heating under tension and subsequent cooling [1] When implementing the method of the product is heated to a temperature of 920-940 ^about C and stretched so that the voltage is 20-40% of the temporary resistance of the material. The heating time is 1.5-3.5 s, after which the product is cooled in oil.

При нагреве изделия до температуры, превышающей температуру рекристаллизации, происходит полный отжиг металла. В результате резко снижаются прочностные характеристики материала, и приложение напряжения растяжения в соответствии со способом может привести к значительному утонению, в том числе и локальному, обрабатываемых изделий (вплоть до обрыва). When the product is heated to a temperature above the recrystallization temperature, the metal is completely annealed. As a result, the strength characteristics of the material are sharply reduced, and the application of tensile stress in accordance with the method can lead to significant thinning, including local, of processed products (up to a cliff).

Кроме того, при относительно быстром охлаждении изделия в последнем возникают значительные термические и закалочные напряжения, что обуславливает относительно невысокую прямолинейность изделий, изготовленных в соответствии с известным способом. In addition, with relatively rapid cooling of the product in the latter, significant thermal and hardening stresses occur, which leads to a relatively low straightness of the products made in accordance with the known method.

Известен способ выпрямления проволоки [2] который включает нагрев до температуры, составляющей 0,2-0,3 температуры плавления металла с одновременным растяжением. При растяжении в начальный момент обеспечивают усилие, составляющее 0,5-0,7 временного сопротивления материала, затем это усилие снижают и стабилизируют его при достижении 0,6-0,8 величины первоначально приложенного напряжения. Время выдержки при нагреве с одновременным растяжением составляет от 5 до 30 с, после этого проволоку охлаждают и сматывают на катушки. A known method of straightening the wire [2] which includes heating to a temperature of 0.2-0.3 melting point of the metal with simultaneous stretching. When stretched at the initial moment, a force of 0.5-0.7 is provided for the temporary resistance of the material, then this force is reduced and stabilized upon reaching 0.6-0.8 of the value of the initially applied stress. The exposure time during heating with simultaneous stretching is from 5 to 30 s, after which the wire is cooled and coiled.

Прикладываемое относительно невысокое усилие на растяжения не позволяет получить после обработки проволоку с высокими характеристиками прямолинейности. Описываемый способ не предусматривает предварительный деформации проволоки с достаточно высокой степенью. После обработки отожженный металл имеет стабильную структуру с относительно невысокими прочностными характеристиками. При наматывании на катушку проволока испытывает деформацию изгиба, поэтому после разматывания ее с катушки она будет иметь еще более низкие прямолинейные характеристики. The relatively low tensile force applied does not make it possible to obtain a wire with high straightness characteristics after processing. The described method does not provide for preliminary deformation of the wire with a sufficiently high degree. After processing, the annealed metal has a stable structure with relatively low strength characteristics. When winding the coil, the wire experiences a bending deformation, therefore, after unwinding it from the coil, it will have even lower straight-line characteristics.

Известен способ изготовления проволоки, включающий волочение, охлаждение, правку и намотку [3] Согласно этому способу волочение проволоки проводят в несколько проходов, причем в предпоследнем проходе частные обжатия уменьшают до 12-15% а в последнем проходе до 2-5% После волочения проволоку охлаждают до 50-95^о С и растягивают с усилием, обеспечивающим напряжение 6-15 кг/мм², одновременно осуществляя намотку проволоки на барабан.A known method of manufacturing a wire, including drawing, cooling, dressing and winding [3] According to this method, the wire drawing is carried out in several passes, and in the penultimate pass, the private crimping is reduced to 12-15% and in the last pass to 2-5% After drawing the wire cooled to 50-95 ^about C and stretched with a force that provides a voltage of 6-15 kg / mm ² while winding the wire onto the drum.

Благодаря описанному процессу волочения изготовленная таким способом проволока имеет структуру, обеспечивающую хорошие прочностные характеристики. Due to the described drawing process, the wire made in this way has a structure that provides good strength characteristics.

В соответствии с этим способом усилие растяжения составляет приблизительно 0,2 предела текучести для латуни, а температура, при которой осуществляется это растяжение, существенно ниже температуры рекристаллизации металла, которая для латуни Л63 составляет приблизительно 250^о С. Растяжение с таким усилием и при такой температуре не обеспечивает равномерного распределения остаточных напряжений, а значит, и получение прямолинейной проволоки. Кроме того, одновременная с растяжением намотка на барабан приводит к сообщению проволоке дополнительной кривизны от последнего.In accordance with this method, tensile force is approximately 0.2 for brass yield strength and the temperature at which the stretching is performed substantially below the recrystallization temperature of the metal, which for brass L63 is approximately 250 ° ^C. The stretching with a force and at such temperature It does not provide a uniform distribution of residual stresses, and therefore, obtaining a rectilinear wire. In addition, the simultaneous stretching of the winding on the drum leads to a message to the wire of additional curvature from the latter.

Известен способ изготовления проволоки [4] включающий холодное волочение, растяжение при нагреве, последующее охлаждение и намотку. Степень суммарной деформации при холодном волочении в соответствии с этим способом не регламентируется. Растяжение осуществляется в ванне с расплавленной соляной средой при температуре, не более чем на 50^о С превышающей температуру рекристаллизации материала проволоки. Одновременно с растяжением происходит осаждение покрытий, после этого проволоку охлаждают до 70-90^о С и вытягивают без изгиба. После этого осуществляют намотку на катушку.A known method of manufacturing a wire [4] including cold drawing, tensile heating, subsequent cooling and winding. The degree of total deformation during cold drawing in accordance with this method is not regulated. Stretching is performed in a bath of molten salt medium at a temperature not more than ⁵⁰ ° C above the recrystallization temperature of the wire material. Simultaneously with the stretching occurs coating deposition, thereafter the wire is cooled to 70-90 ^{° C} and stretched without bending. After that, winding on a reel is carried out.

Описанный способ позволяет получить проволоку с хорошим качеством поверхности, однако прочностные характеристики такой проволоки относительно невысоки. При указанной температуре, несколько превышающей температуру рекристаллизации, в холоднодеформированном металле начинается процесс интенсивного зарождения и роста новых зерен с пониженной плотностью дислокаций, что резко снижает упругие и прочностные характеристики изделия. Поэтому, хотя после правки проволока имеет относительно хорошую прямолинейность, после разматывания с катушки она ввиду характерного перераспределения остаточных напряжения при деформации изгибом будет обладать относительно невысокими линейными характеристиками. Изготовленная в соответствии с описанным способом проволока имеет отклонения от прямолинейности на длине 700 мм около 50 мм. Эти значения недопустимо высоки для проволоки, которая используется в качестве электродов в станках-автоматах электроэрозионной резки. The described method allows to obtain a wire with good surface quality, however, the strength characteristics of such a wire are relatively low. At the indicated temperature, slightly higher than the recrystallization temperature, in the cold-deformed metal, the process of intensive nucleation and growth of new grains with a reduced dislocation density begins, which sharply reduces the elastic and strength characteristics of the product. Therefore, although after straightening the wire has relatively good straightness, after unwinding from the coil, due to the characteristic redistribution of residual stress during bending, it will have relatively low linear characteristics. A wire made in accordance with the described method has deviations from straightness over a length of 700 mm, about 50 mm. These values are unacceptably high for wire, which is used as electrodes in automatic EDM cutting machines.

Задача изобретения создать такой способ изготовления электродной проволоки из однофазных латуней, который бы обеспечивал получение высоконаклепанной электродной проволоки с ультрамелкозеренной структурой и равномерным распределением остаточных напряжений, и тем самым обеспечил бы получение проволоки с высокими прочностными и прямолинейными характеристиками. The objective of the invention is to create such a method of manufacturing an electrode wire from single-phase brass, which would provide a highly riveted electrode wire with an ultrafine-grained structure and a uniform distribution of residual stresses, and thereby ensure a wire with high strength and straightforward characteristics.

Это решается тем, что в способе изготовления электродной проволоки из латуни, включающем холодной волочение, нагрев, растяжение, охлаждение и намотку, холодное волочение осуществляется с суммарной степенью деформации, превышающей 75% нагрев осуществляют в интервале температур, составляющем 0,7-0,8 температуры рекристаллизации металла, пластическую деформацию растяжением осуществляют с напряжением, составляющим 1,05-1,1 условного предела текучести в течение 1-3 с. This is solved by the fact that in the method of manufacturing an electrode wire of brass, including cold drawing, heating, stretching, cooling and winding, cold drawing is carried out with a total degree of deformation exceeding 75% of the heating is carried out in the temperature range of 0.7-0.8 metal recrystallization temperature, tensile plastic deformation is carried out with a voltage of 1.05-1.1 conditional yield strength for 1-3 s.

При высокой степени деформации проволока упрочняется, при указанной степени суммарной деформации получается высоконаклепанная проволока с ультрамелкозеренной структурой, обладающая высокими прочностными и упругими характеристиками. With a high degree of deformation, the wire is hardened, with a specified degree of total deformation, a highly riveted wire with an ultrafine-grained structure, which has high strength and elastic characteristics, is obtained.

Благодаря тому, что растяжение производят при указанной температуре и указанном напряжении, происходит равномерное удлинение проволоки с величиной деформации 1-3% обеспечивающей правку с одновременным перераспределением внутренних остаточных напряжений в металле, что обеспечивает высокую прямолинейность полученной проволоки. Благодаря указанной температуре нагрева удается сохранить ультрамелкозеренную структуру металла, полученную после холодного волочения. Благодаря тому, что время нагрева до указанной температуры с одновременным растяжением составляет 1.3 с, структура металла не претерпевает изменений, ведущих к снижению прочностных и упругих характеристик, однако за это время успевает произойти перераспределение внутренних напряжений. Due to the fact that the tension is carried out at the indicated temperature and the specified voltage, the wire is uniformly elongated with a strain of 1-3%, which provides straightening while redistributing the internal residual stresses in the metal, which ensures high straightness of the obtained wire. Thanks to the indicated heating temperature, it is possible to preserve the ultrafine-grained metal structure obtained after cold drawing. Due to the fact that the heating time to the indicated temperature with simultaneous stretching is 1.3 s, the metal structure does not undergo changes leading to a decrease in strength and elastic characteristics, however, redistribution of internal stresses has time to occur.

Таким образом, полученная этим способом проволока обладает высокими прочностными и упругими характеристиками и одновременно высокой прямолинейностью. Поскольку сматывание проволоки на катушки производится после охлаждение проволоки, указанные высокие характеристики прямолинейности сохраняются и после разматывания проволоки с катушек, что позволяет успешно использовать такую проволоку в качестве электродов в станках-автоматах электроэрозионной резки. Thus, the wire obtained by this method has high strength and elastic characteristics and at the same time high straightness. Since the winding of wire to coils is carried out after cooling of the wire, the indicated high straightness characteristics are maintained after unwinding the wire from the coils, which makes it possible to successfully use such wire as electrodes in automatic EDM cutting machines.

Способ реализуется следующим образом. Отожженную и протравленную проволоку из однофазной латуни, например, марки Л63, деформируют многократным холодным волочением обычным способом. Операции волочения повторяют до тех пор, пока степень деформации не превысит 75% Так, если требуемый диаметр электродной проволоки составляет 0,2 мм, обычно деформацию осуществляют за 11 проходов с диаметра 0,8 мм до диаметра 0,2 мм. Суммарная степень деформации составит в этом случае 94%
После холодного волочения с указанной степенью деформации проволока имеет относительно высокий условный предел текучести, т.е. напряжения, при которых в проволоке начинается пластическая деформация, являются относительно большими. Этим обуславливаются высокие прочностные и упругие характеристики проволоки. Кроме того, в ходе этой операции происходит формирование ультрамелкозеренной структуры металла.The method is implemented as follows. Annealed and pickled wire from single-phase brass, for example, grade L63, is deformed by repeated cold drawing in the usual way. The drawing operations are repeated until the degree of deformation exceeds 75%. So, if the required diameter of the electrode wire is 0.2 mm, deformation is usually carried out in 11 passes from a diameter of 0.8 mm to a diameter of 0.2 mm. The total degree of deformation in this case will be 94%
After cold drawing with a specified degree of deformation, the wire has a relatively high conditional yield strength, i.e. stresses at which plastic deformation begins in the wire are relatively large. This determines the high strength and elastic characteristics of the wire. In addition, during this operation, the formation of an ultrafine metal structure occurs.

После холодного волочения производят правку проволоки. Для этого осуществляют нагрев проволоки в течение 1-3 с, например, электроконтактным способом до температуры 0,7-0,8 температуры рекристаллизации (т.е. температуры возврата). Одновременно прикладывают усилие растяжения, создающее напряжение 1,05-1,1 условного предела текучести, соответствующее величине деформации 1-3% Эту операцию обычно осуществляют при перемотке проволоки. Для обеспечения указанного напряжения при обработке проволоки диаметром, например 0,2 мм, требуется обеспечить натяжение с усилием около 19 Н. Нагрев осуществляют на прямолинейном участке перематывания проволоки. Температура нагрева составляет для латуни марки Л63 200± 20^о С. При указанных напряжениях массовое зарождение и скольжение дислокаций в металле носит затухающий характер. Деформация осуществляется по механизму ползучести в результате перемещения ограниченного числа легкоподвижных дислокаций. Одновременное тепловое воздействие активизирует скольжение, вызываемое указанным напряжением. В результате воздействия растяжения и нагрева происходит перераспределение остаточных напряжений при сохранении высокого уровня прочностных и упругих характеристик проволоки.After cold drawing, the wire is straightened. To do this, the wire is heated for 1-3 s, for example, by the electrocontact method to a temperature of 0.7-0.8 of the recrystallization temperature (i.e., return temperature). At the same time, a tensile force is applied, creating a stress of 1.05-1.1 conditional yield strength, corresponding to a strain value of 1-3%. This operation is usually carried out when the wire is rewound. To ensure the specified voltage when processing a wire with a diameter of, for example, 0.2 mm, it is required to provide a tension with a force of about 19 N. Heating is carried out on a rectilinear section of wire rewinding. The heating temperature is for brass marks L63 of 200 ± 20 ° ^C. At these voltages mass nucleation and slip dislocations in the metal is damped. The deformation is carried out by the creep mechanism as a result of the movement of a limited number of easily moving dislocations. Simultaneous thermal action activates the slip caused by the specified voltage. As a result of the effects of tension and heating, redistribution of residual stresses occurs while maintaining a high level of strength and elastic characteristics of the wire.

Изменение параметров обработки, приводящие к уменьшению степени деформации растяжением менее 1% соответствующее напряжению менее 1,05 условного предела текучести при температуре менее 0,7 температуры рекристаллизации и времени обработки менее 1 с приводят к некачественной правке, т.е. линейные характеристики проволоки получаются неудовлетворительными. В то же время, изменение параметров обработки, приводящие к увеличению степени деформации более 3% соответствующей напряжению более 1,1 условного предела текучести при температуре выше 0,8 температуры рекристаллизации и времени обработки более 3 с, приводят в снижению прочностных характеристик изделия и увеличению числа обрывов проволоки в процессе правки. Changes in the processing parameters leading to a decrease in the degree of deformation by stretching of less than 1% corresponding to a stress of less than 1.05 conditional yield strength at a temperature of less than 0.7 of the recrystallization temperature and processing time of less than 1 s lead to poor-quality dressing, i.e. the linear characteristics of the wire are unsatisfactory. At the same time, a change in the processing parameters, leading to an increase in the degree of deformation of more than 3% corresponding to a stress of more than 1.1 conditional yield strength at a temperature above 0.8 of the recrystallization temperature and processing time of more than 3 s, leads to a decrease in the strength characteristics of the product and an increase in the number wire breaks during the editing process.

Охлаждение проволоки перед намоткой ее на катушку может осуществляться на прямолинейном участке перемотки как воздухом, так и другими способами, например путем душевания. The cooling of the wire before winding it onto a coil can be carried out in a straight-forward section of the rewind both by air and by other methods, for example, by means of showering.

Длина участков нагрева и охлаждения определяется из требуемого времени обработки и скорости перемотки. Так, при проведении эксперимента длина участка нагрева проволоки составляла 750 мм, участка охлаждения 100 мм, линейная скорость проволоки 0,7 м/с, а время обработки составило 1 с. The length of the heating and cooling sections is determined from the required processing time and rewind speed. So, during the experiment, the length of the wire heating section was 750 mm, the cooling section was 100 mm, the linear speed of the wire was 0.7 m / s, and the processing time was 1 s.

Результаты экспериментов и сравнение их с результатами, полученными при использовании известного способа, приведены в таблице. The results of the experiments and comparing them with the results obtained using the known method are shown in the table.

Из таблицы видно, что полученная в соответствии с изобретением электродная проволока имеет значительно более высокие характеристики по всем основным показателям, причем по пределу прочности и условному пределу текучести почти на 50% а по прямолинейности более чем в три раза превышает аналогичные показатели известного способа. The table shows that the electrode wire obtained in accordance with the invention has significantly higher characteristics in all the main indicators, with a tensile strength and conditional yield strength of almost 50% and straightness more than three times higher than the similar parameters of the known method.

Claims

METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE WIRE FROM BRASS, including cold drawing, heating with simultaneous stretching, cooling and winding, characterized in that cold drawing is carried out with a degree of deformation exceeding 75% heating to a temperature of 0.7-0.8 of the recrystallization temperature, within 1-3 s, and the tension is carried out with a stress of 1.05-1.1 conditional yield strength.