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上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷淺析

2014-07-14 02:27吳斌杜春雷孫偉龍
中國科技縱橫 2014年6期
關(guān)鍵詞:缺陷措施分析

吳斌+杜春雷+孫偉龍

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因,指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發(fā)展,對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求,目前,我國高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索;由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過程含氧量較高(鎂極易氧化,其密度僅1.74g/cm3(小于銅的8.9g/cm3)、熔點(diǎn)650℃(低于銅的1083℃)、沸點(diǎn)也僅1090℃),因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來的“上引連擠法(上引連鑄+連續(xù)擠壓)”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝,上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量,因此,控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過程中最常見的缺陷是裂紋,如圖1所示;從圖1可以看出,直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷,較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右,且裂紋周圍桿材表面粗糙,有開裂的傾向;造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多,主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量;上引不同直徑的銅鎂合金桿,其上引速度不同,上引速度過快是造成上述現(xiàn)象的主要原因,在其他外界條件一樣的情況下,上引速度越快,銅鎂合金桿冷卻效果越差,銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋,因此,確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵;上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1],這就需要企業(yè)通過長期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來確定;此外,上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系,節(jié)距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短,若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大,即牽拉停頓時間過短,合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現(xiàn)裂紋;進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素,進(jìn)出水溫差太小,冷卻水流量過小都會是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷,最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù),并在生產(chǎn)過程中規(guī)范操作,時刻關(guān)注各個工藝參數(shù),確保進(jìn)出水溫差(4~15℃)及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時,表面凹坑也是常見的缺陷之一,如圖2所示;由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑,并且均勻出現(xiàn)在桿材表面,其深度最大可達(dá)到3~4mm,這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿,對產(chǎn)品性能影響很大;造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損,此外,上引過程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會產(chǎn)生上述缺陷;為了避免上述情況的發(fā)生,應(yīng)確定石墨模具的使用壽命,及時更換模具并及時清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì),防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過程中比較常見,其斷口形貌如圖3所示;由圖3看出,斷口兩端都凹進(jìn)去,里面夾雜了大量鱗片石墨,在上引過程中容易斷桿,有時,并未夾雜太多的鱗片石墨,在上引時并未發(fā)生斷桿,這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發(fā)生斷桿,給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響;其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時,合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開,被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿,另外,在加鎂的過程中,鎂并未完全加入合金溶液內(nèi),而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊,在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi),在上引時被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷;因此,在結(jié)晶器插入銅液過程中,要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi),此外,每天定時清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語

在上引連鑄銅鎂合金桿時,會隨時出現(xiàn)各種工藝缺陷,本文只是列舉了幾個最常見的現(xiàn)象,在實(shí)際生產(chǎn)中,一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況,采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]重有色金屬材料加工手冊(第一分冊),冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工,2005(4):21~23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬,1995(1):23~25.endprint

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因,指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發(fā)展,對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求,目前,我國高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索;由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過程含氧量較高(鎂極易氧化,其密度僅1.74g/cm3(小于銅的8.9g/cm3)、熔點(diǎn)650℃(低于銅的1083℃)、沸點(diǎn)也僅1090℃),因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來的“上引連擠法(上引連鑄+連續(xù)擠壓)”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝,上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量,因此,控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過程中最常見的缺陷是裂紋,如圖1所示;從圖1可以看出,直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷,較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右,且裂紋周圍桿材表面粗糙,有開裂的傾向;造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多,主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量;上引不同直徑的銅鎂合金桿,其上引速度不同,上引速度過快是造成上述現(xiàn)象的主要原因,在其他外界條件一樣的情況下,上引速度越快,銅鎂合金桿冷卻效果越差,銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋,因此,確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵;上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1],這就需要企業(yè)通過長期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來確定;此外,上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系,節(jié)距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短,若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大,即牽拉停頓時間過短,合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現(xiàn)裂紋;進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素,進(jìn)出水溫差太小,冷卻水流量過小都會是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷,最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù),并在生產(chǎn)過程中規(guī)范操作,時刻關(guān)注各個工藝參數(shù),確保進(jìn)出水溫差(4~15℃)及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時,表面凹坑也是常見的缺陷之一,如圖2所示;由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑,并且均勻出現(xiàn)在桿材表面,其深度最大可達(dá)到3~4mm,這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿,對產(chǎn)品性能影響很大;造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損,此外,上引過程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會產(chǎn)生上述缺陷;為了避免上述情況的發(fā)生,應(yīng)確定石墨模具的使用壽命,及時更換模具并及時清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì),防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過程中比較常見,其斷口形貌如圖3所示;由圖3看出,斷口兩端都凹進(jìn)去,里面夾雜了大量鱗片石墨,在上引過程中容易斷桿,有時,并未夾雜太多的鱗片石墨,在上引時并未發(fā)生斷桿,這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發(fā)生斷桿,給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響;其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時,合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開,被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿,另外,在加鎂的過程中,鎂并未完全加入合金溶液內(nèi),而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊,在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi),在上引時被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷;因此,在結(jié)晶器插入銅液過程中,要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi),此外,每天定時清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語

在上引連鑄銅鎂合金桿時,會隨時出現(xiàn)各種工藝缺陷,本文只是列舉了幾個最常見的現(xiàn)象,在實(shí)際生產(chǎn)中,一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況,采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]重有色金屬材料加工手冊(第一分冊),冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工,2005(4):21~23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬,1995(1):23~25.endprint

【摘 要】 本文主要針對上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)的裂紋、表面凹坑及夾雜斷桿等常見缺陷的形貌做了描述并分析了其產(chǎn)生的原因,指出了一些相應(yīng)的防范措施。

【關(guān)鍵詞】 上引連鑄銅鎂合金桿 缺陷 分析 措施

隨著近幾年我國高速鐵路的快速發(fā)展,對接觸線和承力索的性能提出了更高的要求,目前,我國高速鐵路接觸網(wǎng)中主要使用銅鎂合金接觸線和銅鎂合金承力索;由于“連鑄連軋法”生產(chǎn)過程含氧量較高(鎂極易氧化,其密度僅1.74g/cm3(小于銅的8.9g/cm3)、熔點(diǎn)650℃(低于銅的1083℃)、沸點(diǎn)也僅1090℃),因此不能用于生產(chǎn)銅鎂合金接觸線。近幾年發(fā)展起來的“上引連擠法(上引連鑄+連續(xù)擠壓)”已成為生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的主流工藝,上引桿質(zhì)量的好壞直接影響后道工序的質(zhì)量,因此,控制好上引連鑄桿的質(zhì)量是生產(chǎn)高性能接觸線和承力索的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究在上引連鑄銅鎂合金桿常見缺陷的成因及其解決措施。

1 裂紋

上引銅鎂合金桿生產(chǎn)過程中最常見的缺陷是裂紋,如圖1所示;從圖1可以看出,直徑為Ф20mm的銅鎂合金桿表面有平行橫紋狀缺陷,較大的裂紋其寬度深度達(dá)到3mm左右,且裂紋周圍桿材表面粗糙,有開裂的傾向;造成銅鎂合金桿表面裂紋的因素很多,主要有上引速度、節(jié)距大小、進(jìn)出水溫差以及冷卻水的流量;上引不同直徑的銅鎂合金桿,其上引速度不同,上引速度過快是造成上述現(xiàn)象的主要原因,在其他外界條件一樣的情況下,上引速度越快,銅鎂合金桿冷卻效果越差,銅鎂合金溶液來不及冷卻凝固導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋,因此,確定合理的上引速度是解決這一現(xiàn)象的關(guān)鍵;上引速度與上引牽拉時間、上引停頓時間、節(jié)距等參數(shù)有關(guān)[1],這就需要企業(yè)通過長期的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累來確定;此外,上引銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋和上引節(jié)距有很大的關(guān)系,節(jié)距的大小決定牽拉時間和牽拉停頓時間的長短,若牽拉時間與牽拉停頓時間的比值過大,即牽拉停頓時間過短,合金沒有很好的冷卻而凝固將會造成桿材表面出現(xiàn)裂紋;進(jìn)出水溫差以及冷卻水流量的大小也是造成此缺陷最常見的因素,進(jìn)出水溫差太小,冷卻水流量過小都會是合金溶液在結(jié)晶器中不能很好的冷卻結(jié)晶而出現(xiàn)裂紋。解決上引連鑄銅鎂合金桿出現(xiàn)裂紋這一常見缺陷,最主要是要嚴(yán)格并合理的確定工藝參數(shù),并在生產(chǎn)過程中規(guī)范操作,時刻關(guān)注各個工藝參數(shù),確保進(jìn)出水溫差(4~15℃)及冷卻水流量都在合理的范圍內(nèi)。

2 表面凹坑

在上引銅鎂合金桿時,表面凹坑也是常見的缺陷之一,如圖2所示;由圖2可以看出Ф20mm的銅鎂合金桿表面有較大的舌形凹坑,并且均勻出現(xiàn)在桿材表面,其深度最大可達(dá)到3~4mm,這種缺陷在后道的冷軋拉拔過程中容易斷桿,對產(chǎn)品性能影響很大;造成這一缺陷的主要原因是石墨模具的磨損,此外,上引過程中合金溶液的氧化雜質(zhì)結(jié)塊帶入模具中也會產(chǎn)生上述缺陷;為了避免上述情況的發(fā)生,應(yīng)確定石墨模具的使用壽命,及時更換模具并及時清理保溫爐內(nèi)的氧化雜質(zhì),防止其結(jié)塊而帶入模具內(nèi)。[2]

3 夾雜斷桿

桿材內(nèi)部有夾雜或因夾雜斷桿在上引連鑄銅鎂合金生產(chǎn)過程中比較常見,其斷口形貌如圖3所示;由圖3看出,斷口兩端都凹進(jìn)去,里面夾雜了大量鱗片石墨,在上引過程中容易斷桿,有時,并未夾雜太多的鱗片石墨,在上引時并未發(fā)生斷桿,這種情況容易在后道工序冷軋和拉拔過程中發(fā)生斷桿,給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能造成一定影響;其產(chǎn)生的原因主要是結(jié)晶器在插入合金溶液時,合金溶液上面的鱗片石墨沒有完全撥開,被結(jié)晶器帶入合金溶液內(nèi)容易出現(xiàn)夾雜斷桿,另外,在加鎂的過程中,鎂并未完全加入合金溶液內(nèi),而是其在鱗片石墨表面被氧化結(jié)渣結(jié)塊,在一定外界條件下進(jìn)入合金溶液內(nèi),在上引時被帶進(jìn)模具而造成次類缺陷;因此,在結(jié)晶器插入銅液過程中,要防止鱗片石墨帶入合金溶液內(nèi),此外,每天定時清除爐渣也可避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語

在上引連鑄銅鎂合金桿時,會隨時出現(xiàn)各種工藝缺陷,本文只是列舉了幾個最常見的現(xiàn)象,在實(shí)際生產(chǎn)中,一些本文未提到的還需要根據(jù)實(shí)際情況,采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)改進(jìn)與防范措施來提高銅鎂合金桿的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]重有色金屬材料加工手冊(第一分冊),冶金工業(yè)出版社.

[2]阮錦明.上引連鑄銅合金線坯生產(chǎn)工藝的探討[J].銅加工,2005(4):21~23.

[3]張詠生.上引連鑄銅桿幾種常見缺陷的分析與防止[J].四川有色金屬,1995(1):23~25.endprint

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