Molybdeenilevyn valssaus on yksi vaativimmista tulenkestävän metallin työstöstä. Puhtaalla molybdeenillä on runko-keskeinen kuutiohila, sulamispiste noin 2620 astetta ja tiheys noin 10,2 g/cm³. Sen sitkeästä-hauraaksi{6}}muutoskäyttäytymistä säätelevät puhtaus, raekoko ja jäännössolujen välinen happi ja typpi, joten laatta, joka muuttaa muotoaan puhtaasti 1200 asteessa, voi halkeilla ilman varoitusta jäähtyessään. Seuraavat varotoimet noudattavat tuotannossa todellisuudessa käytettyä järjestystä: laatan valmistelu, kuumavalssaus, välivaihe vetyhehkutus, kylmävalssaus ja lopullinen pinnan hyväksyminen.
Valmistele laatta ja korjaa lämpötilaikkuna
Jauhemetallurgisella sintrauksella tai tyhjökaarisulatuksella valmistetuille laatoille tehdään yleensä jännitys-poisto ja uudelleenkiteytyshehkutus ennen valssausta. Tämän jälkeen laatan pinnat hiotaan tai koneistetaan sintrautuvan kuoren, oksidihilsetyksen ja pinnan huokoisuuden poistamiseksi, koska nämä ominaisuudet toimivat halkeamien alkutekijöinä heti ensimmäisellä puremalla. Paksuusrajoituksen on oltava reilu: kuumavalssattu laatta, josta tulee kylmä-valmis levy, tarvitsee lisämassaa kalkinpoistohäviön, päätä ja häntää leikattaessa poistetun materiaalin sekä mahdollisen väli-uudelleenhiontaan.
Laatan pinta: koneistettu kaikilta puolilta, ei näkyviä huokosia ja hapettumaa.
Kuumavalssauksen aloituslämpötila: tyypillisesti 1150-1350 astetta, säädetty luokkaan ja laatan paksuuteen.
Uunin ilmakehä: vety tai muu kuiva pelkistävä ilmakehä rajoittamaan hapenottoa-.
Viimeistelylämpötila: pidetään turvallisesti laadun hauraan siirtymäalueen yläpuolella.
Lämpötilan tasaisuus on tärkeämpää kuin absoluuttinen asetusarvo. Kylmäreunainen laatta rullautuu kiilan-muotoiseksi levyksi ja halkeilee melkein aina toisella tai kolmannella ajokerralla, kauan ennen kuin levyn keskikohta on saavuttanut tavoitteensa.
Kuumavalssaus 650 mm:n kääntöjyrsimessä
Molybdeenilevyn kuumavalssaus suoritetaan yleensä kaksi-korkealla kääntömyllyllä, jonka rungon leveys on noin 650 mm. Tämä kapea telan pinta rajoittaa yhtenä kappaleena saatavaa levyn enimmäisleveyttä ja pakottaa kulkuaikataulun suunnittelemaan niin, että levy pysyy tasaisena, keskitettynä ja tasaisesti työstettynä. Pienennys ajoa kohden pidetään vaatimattomana, 8-15 %:n luokkaa alkuvaiheissa, ja se pienenee jälleen levyn oheneessa ja lämpöä teloille ja ilmalle menetettäessä.
Rullan kunto on osa spesifikaatiota pikemminkin kuin huollon yksityiskohta. Kuluneet tai huonosti rullatut telat aiheuttavat epätasaisen leveyden pienenemisen, joka näkyy myöhemmin paksuusprofiilina, jota ei voida korjata kylmävalssauksella. Telan jäähdytystä on myös säädettävä niin, että levy ei{2}} joudu hauraalle lämpötila-alueelle kulkujen välillä.
Välihehkutus vety{0}}suojatussa uunissa
Molybdeeni{0}}kovettuu erittäin nopeasti. Muutaman ajon jälkeen levy saavuttaa kovuuden ja dislokaatiotiheyden, jossa lisävalssaus tuottaa reunahalkeamia ja laminoituja hyödyllisen paksuuden pienentämisen sijaan. Välihehkutus on siksi suunniteltu alusta alkaen aikatauluun, eikä sitä käytetä pelastustoimena vaurion sattumisen jälkeen. Hehkutus suoritetaan vedyllä{4}}suojatussa uunissa, jotta happi ja kosteus pysyvät poissa pinnasta; vedyn kastepiste säädetään alhaiselle tasolle, tyypillisesti -40 asteeseen tai alle, koska ilmakehän jäännöskosteus hapettaa pinnan ja saastuttaa levyn välihapella.
Aika ja lämpötila valitaan siten, että uudelleenkiteytyminen saatetaan loppuun ilman kontrolloimatonta rakeiden kasvua. Karkeat rakeet tekevät myöhemmistä kylmävalssauskierroksista paljon vaikeammin hallittavissa ja jättävät valmiille levylle karkean, oranssin-kuorineen pinnan. Jäähdytysnopeudella on myös väliä: nopea jäähdytys hehkutuksen jälkeen pidättää jäännösjännityksen, joten ohut levy jäähdytetään normaalisti hallitusti hauraan siirtymäalueen alapuolelle ennen sen käsittelyä.
Kylmävalssaus ja peruutuspassien kotelo
Kylmävalssaus tuottaa lopullisen paksuustoleranssin ja pintakäsittelyn, jonka mukaan asiakkaat arvioivat tuotteen. Koska molybdeeni kovettuu niin nopeasti, kylmävalssaus suoritetaan käänteisesti: levy kulkee edestakaisin saman jalustan läpi, jolloin vähennys ja kiristys{1}} palautetaan jokaisella ajolla sen sijaan, että se lukittuisi koko nauhaksi. Kääntäminen auttaa myös pitämään levyn tasaisena ja rajoittaa liiallisen suunnatun raerakenteen kehittymistä.
Kulkuaikataulut valitaan siten, että lautanen ei koskaan haurastu{0}}pinnalta. Valssattu-skaalassa, rullan poiminta-ja öljyjäämiä tulee välttää, koska ne puristuvat pintaan eikä niitä voi poistaa kevyellä loppuhehkutuksella. Telan jäähdytysnesteen puhtaus, telan pinnan viimeistely ja telan lämpötilan säätö kuuluvat prosessispesifikaatioon juuri tästä syystä.
Pään-kuoriminen, laminointi ja reunojen halkeamat
Valmistajien useimmin ilmoittama vika on valssatun kappaleen pään kuoriutuminen ja laminointi. Pää on ensimmäinen osa, joka tulee rullarakoon, se jäähtyy nopeimmin ja näkee jyrkimmän muodonmuutosgradientin, minkä vuoksi pintakerrokset erottuvat sieltä. Käytännön vastatoimia ovat pään leikkaaminen ensimmäisten kuumakierrosten jälkeen, riittävän viimeistelylämpötilan ylläpitäminen, ylimitoitettujen yksittäisten{2}}pienennysten välttäminen ja levyn uudelleen-hiominen kylmävalssausvaiheiden välillä, jotta alkavat pinnan halkeamat poistetaan ennen kuin ne leviävät paksuuden läpi.
Reunojen halkeilulla on yleensä eri perimmäinen syy ja se viittaa lämpötila- tai alenemisongelmaan pikemminkin kuin itse materiaaliin. Sitä ohjataan pienemmillä vähennyksillä, oikealla telan kruunulla ja paremmalla reunan lämpötilan hallinnalla kuumavalssauksen aikana.
Parametrikokeet ja pinnanlaatustandardit
Koska optimaalinen aikataulu riippuu yksittäisestä laatasta, sen puhtausasteesta ja lopullisesta vaaditusta koosta, pieni koelevy valssataan ensin samalla kun pelkistystä, lämpötilaa ja läpikulkujaksoa vaihdellaan, ja parhaan pinnanlaadun antavasta kokeesta tulee tuotteelle julkaistu standardi. Koekäyttö on paljon halvempaa kuin tuotantolevyjen romuttaminen, ja se luo dokumentoidun lähtötilanteen, johon seuraavaa tilausta voidaan verrata. Valmiit levyt tarkistetaan tavallisesti standardien, kuten ASTM B386 molybdeenilevyn, -levyn, -nauhan ja -kalvon, mekaanisten ja mittavaatimusten mukaisesti. Vetotestit suoritetaan ASTM E8:n mukaisesti ja toleranssit tarkistetaan soveltuvien ostospesifikaatioiden mukaisesti.
Tyypilliset valssaus- ja hehkutusasetukset
| Vaihe | Tyypillinen asetus | Tarkoitus |
|---|---|---|
| Laatan esilämmitys | 1150-1350 astetta, liota tasaiseksi | Estä kylmiä reunoja ja hauraita murtumia |
| Kuumavalssauksen vähennys | 8-15 % per passi | Rajoita halkeilua ja rullakuormitusta |
| Välihehkutus | Vetyatmosfääri, uudelleenkiteytyslämpötilan yläpuolella | Palauta sitkeys, lievittää stressiä |
| Kylmävalssauksen vähennys | 5-15 % ajoa kohti, peruutus | Paksuustoleranssi ja pintakäsittely |
| Lopullinen hehkutus | Vetyilmapiiri säädellyllä jäähdytyksellä | Lopulliset mekaaniset ominaisuudet ja tasaisuus |
Asetukset vaihtelevat laadun, puhtauden ja jauhatuskyvyn mukaan, joten taulukko on pikemminkin suunnitteluopas kuin kiinteä resepti. Tietyn tuotteen julkaistun aikataulun tulee aina tulla dokumentoidusta koelevystä.
Usein kysytyt kysymykset
K: Miksi kuumavalssatun-laatan on oltava paksumpi kuin valmiin kylmävalssatun-levyn?
Ylimääräinen massa kattaa kalkinpoistoon ja pintahiontaan hävinneen materiaalin, ensimmäisen ajon jälkeen leikatun pään ja pyrstön sekä mahdollisen uudelleen{0}}hionnan kylmävalssausvaiheiden välillä.
K: Miksi välihehkutus suoritetaan vedyssä eikä ilmassa?
Vety pitää pinnan pelkistävässä tilassa, mikä rajoittaa oksidikerrosta ja interstitiaalista hapenottoa-; hallittu matala kastepiste suojaa sekä pinnan viimeistelyä että sitkeyttä.
K: Miksi peruutusvalssaus on parempi kylmävalssattavalle molybdeenilevylle?
Peruutuskierrosten avulla vähennys ja kireys voidaan säätää ohimennen, kun levy kovettuu, mikä pitää levyn tasaisena ja vähentää halkeilun ja delaminoitumisen riskiä.
K: Mikä aiheuttaa kuoriutumista ja laminoitumista levyn päässä?
Nopea jäähtyminen, jyrkkä muodonmuutosgradientti ja voimakkaat yksi{0}}päästövähennykset pään päässä ovat tavallisia syitä. pään leikkaaminen ja pienennysten hillitseminen ensimmäisten läpivientien jälkeen rajoittaa ongelmaa.
K: Miten rullaava aikataulu vahvistetaan uudelle koolle?
Pieni koelevy valssataan useilla parametrisarjoilla, tuloksena olevaa pinnanlaatua verrataan ja parhaiten suoriutuva sarja julkaistaan tuotantostandardiksi tälle koolle.
K: Tarvitseeko molybdeenilevy viimeisen hehkutuksen kylmävalssauksen jälkeen?
Useimmissa tapauksissa kyllä, koska kylmävalssaus jättää levyn raskaasti{0}}kovettuneeksi. kontrolloitu lopullinen vetyhehkutus tarjoaa spesifikaation edellyttämän lujuuden, taipuisuuden ja tasaisuuden.
