أسباب تشقق شرائح النحاس بالدرفلة على البارد وإجراءات الوقاية منها

أسباب التشقق البارد للشرائط النحاسية وتدابيرها الوقائية

النحاس هو مادة سبائك النحاس الهامة. بسبب "الأداء العالي والتكلفة المنخفضة"، فإنه يستخدم على نطاق واسع في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني. يتمتع الشريط النحاسي بلمعان جميل وقوة جيدة ومتانة ومقاومة للتآكل. يتم استخدامه بشكل متزايد في الصناعات الخفيفة والديكور وغيرها من الصناعات، وله آفاق سوق واسعة.

موارد النحاس في العالم محدودة. في السنوات الأخيرة، ومع زيادة الطلب على النحاس، ارتفعت أسعار النحاس بشكل حاد. لذلك، في صناعة معالجة النحاس ذات التنافسية المتزايدة، وخاصة بعض الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم، فإنها تستخدم عمومًا كمية كبيرة من المواد القديمة لإنتاج شرائح النحاس. ومع ذلك، فإن الاستخدام الأعمى لكمية كبيرة من المواد القديمة سيؤدي إلى سلسلة من المشاكل في الإنتاج وجودة المنتج. في إنتاج الشرائط النحاسية في المصنع الذي يعمل فيه المؤلف، غالبًا ما تظهر الشقوق المتدحرجة أو حتى الشقوق على سطح الشرائط، مما يؤدي إلى عدد مثير للقلق من تعديلات المنتج والخردة، مما يؤثر بشكل خطير على كفاءة الإنتاج ويسبب خسائر اقتصادية فادحة. تحلل هذه المقالة بشكل رئيسي أسباب التشقق المدرفل على البارد لشرائط النحاس، وتقترح إجراءات التحكم والتدابير الوقائية المقابلة، والتي لها أهمية نظرية وعملية معينة للإنتاج.

1. عملية إنتاج الشريط النحاسي

في إنتاج الألواح والشرائط النحاسية الحديثة، عادة ما يتم استخدام الصب المستمر الأفقي للحصول على لفائف كبيرة من الخام الثقيل [2]. بعد التلدين المتجانس والطحن السطحي، يتم لف البليت على البارد بمعدل معالجة عالي، ومن ثم يتم إجراء التلدين المتوسط ​​والدرفلة النهائية. وغيرها من العمليات. بالإضافة إلى ذلك، من أجل القضاء على الإجهاد الداخلي وتحسين شكل اللوحة، يجب إجراء المعالجة بدرجة حرارة منخفضة والتمدد والثني والاستقامة. تدفق العملية الرئيسي هو: الخلط، الصهر * الصب المستمر الأفقي، التلدين المتجانس * الطحن، الدرفلة الخشنة على البارد * التلدين المتوسط ​​- الدرفلة السفلية - التلدين السفلي * دحرجة المنتج النهائي * إزالة الشحوم، التنظيف، معالجة التخميل * التمدد والانحناء والاستقامة * درجة حرارة منخفضة العلاج * التفتيش * الحز. طَرد. من خلال التحكم المعقول في معلمات العملية، يمكن تحقيق إنتاج ألواح وأشرطة نحاسية عالية الجودة.

2. تحليل أسباب التشققات الدرفلة على البارد

أثناء عملية الدرفلة، عندما يتجاوز التشوه المحلي للمعدن درجة التشوه النهائية، يتم تدمير قوة الترابط بين الذرات وتظهر الشقوق. وفقا لنمط انتشار الكراك، يمكن تقسيم التكسير إلى تكسير بين الحبيبات وتكسير عبر الحبيبات. يتبع تمدد الشقوق مبدأ الحد الأدنى من استهلاك الطاقة، أي أن تمدد الشقوق يستمر دائمًا في الاتجاه الذي تكون فيه قوة الترابط الذرية أضعف. معظم التشققات في المواد متعددة البلورات هي كسور بين الخلايا الحبيبية، والتي تنتج عن ضعف السطح البيني الحبيبي لسبب ما [st]. وتشمل هذه الأسباب: هطول الأمطار في المرحلة الثانية الهشة عند حدود الحبوب؛ تأثير ارتفاع درجة الحرارة يضعف الواجهة أو فصل ذرات الشوائب إلى حدود الحبوب؛ ضعف التفاعل بين حدود الحبوب والبيئة، مثل التآكل الإجهادي، وما إلى ذلك. ينتمي تكسير الشرائط النحاسية في الغالب إلى السببين الأولين. عند وجود عناصر ضارة أو مراحل ضارة، يحدث فصل حدود الحبوب أو الفصل العكسي، مما يؤدي إلى إضعاف قوة الترابط بين حدود الحبوب، وبالتالي يسبب تشقق أو كسر بين الحبيبات تحت تأثير الإجهاد [` ].

2.1 تأثير الهيكل المعدني

بأخذ النحاس 6H5 كمثال، يمكن أن نرى من مخطط طور Cu-Zn أن H65 عبارة عن نحاس أحادي الطور في ظل ظروف التبريد البطيئة. ومع ذلك، في الإنتاج الفعلي، تكون سرعة التبريد أسرع ويكون التبلور غير متوازن. مرحلة السكين الناتجة عن التفاعل المحيطي غير متوفرة في الوقت المناسب. يتم تحويله بالكامل إلى المرحلة أ ويبقى داخل المنظمة [']. تختلف لدونة طور السكين في درجة حرارة الغرفة عن تلك الموجودة في الطور. أثناء عملية التدحرج، يكون تشوه المرحلتين غير متساوٍ، مما سيؤدي حتماً إلى تكوين خلع انزلاقي عند السطح البيني بين المرحلتين. عندما يصل تركيز الإجهاد المحلي الناجم عن الاضطرابات إلى مستوى معين، في هذا الوقت، يتم تكسير مصفوفة طور القمر لتشكيل مصدر صدع، ثم يتم تشكيل شقوق كلية تحت تأثير إجهاد الشد الإضافي. ولذلك، فإن عدد وتوزيع مرحلة يين لهما تأثير كبير على الشقوق الباردة للنحاس H65.

له تأثير مهم. عندما يكون هناك العديد من أطوار القمر، فإنها تتوزع بشكل مستمر بين التشعبات في شكل شبكة. يمكن لبنية الشبكة هذه أن تتحمل تركيزًا أكبر من الضغط وتكون أقل عرضة لتشكل الشقوق؛ عندما يكون هناك عدد قليل من مراحل القمر، بسبب المسافة الكبيرة بين مراحل السكين، ليس من السهل تشكيل الشقوق. يتم تشكيل تركيز الإجهاد، لذلك لن تحدث الشقوق. تظهر الأبحاث أن v1[، عندما يكون الجزء الحجمي لطور السكين أكبر من 20% أو أقل من 5%، فإن اللدونة ذات درجة الحرارة العالية للنحاس H65 تكون جيدة نسبيًا. على الرغم من أن مرونة طور القمر أفضل من تلك الموجودة في الطور تحت ظروف الدرفلة الساخنة، إلا أنه إذا تم تركيز الضغط عند حدود الطور، فسوف يحدث التشقق أيضًا.

حجم حبة النحاس له أيضًا تأثير معين على تشققه. كلما زاد حجم الحبوب، كلما زاد ميلها إلى التشقق. من تحليل التركيب المعدني للنحاس، من المعروف أن الحبيبات الموجودة في الطبقة الخارجية أكثر سمكًا بشكل ملحوظ من الطبقة الداخلية، والطبقة الخارجية على اتصال مباشر بالوسيط، لذلك من السهل التسبب في التشقق. تظهر الأبحاث أن التشقق يرتبط بالتشوه البارد غير المتساوي؛ فصل محتوى الحديد له أيضًا آثار ضارة.

2.2 تأثير الشوائب

تأثيرات الشوائب المتعددة على إنتاج النحاس هي كما يلي [']:

الحديد: يوجد كشوائب وليس له تأثير كبير على الخواص الميكانيكية. قابلية ذوبان الحديد في النحاس صغيرة للغاية، وغالبًا ما يتم توزيع نقاط شوائب الطور الغنية بالحديد في المصفوفة، والتي لها تأثير تكرير الحبوب؛

Lead and lead: Lead is a harmful impurity in simple brass and is distributed in granular form on the fusible eutectic at the grain boundary. when. When the lead content of brass is >0.03%، غالبًا ما يحدث التشقق أثناء عملية التدحرج. تأثير الغموض هو نفسه تقريبًا؛

الأنتيمون: مع انخفاض درجة الحرارة، تنخفض قابلية ذوبان الأنتيمون في النحاس بشكل حاد، ويترسب المركب الهش CuZbS، الذي يتم توزيعه في شبكة، مما يؤدي إلى إتلاف أداء العمل البارد للنحاس بشكل خطير؛ الفوسفور: نادراً ما يكون محلولاً صلباً في سبائك النحاس والزنك، وفي محتوى الفوسفور في النحاس

إذا تجاوزت {{0}}.05% إلى 0.06%، ستظهر مرحلة هشة Cu3P، مما يقلل من مرونة النحاس؛

الزرنيخ: قابلية ذوبان الزرنيخ في النحاس عند درجة حرارة الغرفة<0.1%. Excessive amounts will produce a brittle compound Cu3sA, which is distributed on the grain boundaries and reduces the plasticity of brass. Containing 0.02% to 0.05% As, which can prevent dezincification of brass and improve corrosion resistance.

2.3 تأثير تكنولوجيا الإنتاج

بشكل عام، يتم تشقق الشرائط النحاسية عند الحواف ولكن لا تتشقق في المنتصف. هناك سببان. أولاً، عندما يكون نوع اللفة الفعلي في الإنتاج عبارة عن لفة مسطحة، فإن حافة المعدن تميل إلى التدفق بشكل جانبي، وبالتالي فإن سرعة التدفق الطولي تكون أقل من المعدن الموجود في منتصف الشريط. نظرًا لأن الشريط كامل، فإن تشوهات الأجزاء الوسطى والحافة مقيدة بشكل متبادل. ولذلك، فإن المعدن الموجود في منتصف اللوحة يتعرض لإجهاد الانضغاط، بينما يتعرض المعدن الموجود على كلا الجانبين لإجهاد الشد. عندما يتجاوز إجهاد الشد عند الحواف حد قوة المعدن، سيحدث التشقق (التشقق). ثانيًا، أثناء عملية التدحرج، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى إنتاج اللفة للتحدب الحراري، مما يجعل فجوة اللفة الوسطى أصغر وفجوة لفة الحافة أكبر نسبيًا. ولذلك، فإن مقدار التخفيض المركزي كبير ومقدار تقليل الحافة صغير. سيؤدي هذا أيضًا إلى أن يكون معدل تدفق المعدن في المنتصف أعلى من معدل التدفق عند الحواف، مما يزيد من ميل حافة الشريط إلى التشقق. بالإضافة إلى ذلك، فإن عوامل مثل التحكم غير السليم في معلمات عملية الصب المستمر الأفقي ومعدلات التمرير المفرطة ستؤدي إلى الاصفرار. تحدث الشقوق أثناء عملية الدرفلة لشريط النحاس.

3. التدابير الوقائية للتشققات الباردة

3.1 المواد الخام

① يتغير تكوين الشوائب للمواد القديمة بشكل كبير، لذلك يجب خلط المواد القديمة من نفس الدفعة بالتساوي قبل الاستخدام، مما سيساعد على أن يكون تكوين الشوائب لكل شحنة متسقًا. الشرط الأساسي هو التحكم في محتوى Pb للسبيكة النهائية ضمن 0.02%. إذا كان محتوى bP مرتفعًا جدًا، فقد يحدث التشقق بسهولة؛

② تحقق من محتوى bP للمواد القديمة المشتراة. عندما يكون محتوى bP كبيرًا جدًا، يجب استخدامه بشكل متناسب لتقليل محتوى bP في السبيكة؛

③عند فرز المواد القديمة، انتبه إلى النظافة الصناعية لمنع اختلاط الشوائب المعدنية الأخرى والمواد النحاسية القديمة.

3.2 عملية الإنتاج

① التحكم في ظروف عملية الصهر والصب، وخفض درجة حرارة الصب بشكل مناسب، وزيادة كثافة التبريد، وتحسين عملية التوقف لتقليل الآثار الضارة لـ bP، وiB والشوائب الأخرى؛

②إن تقليل معدل المعالجة وزيادة التلدين المتوسط ​​يمكن أن يتجنب بشكل فعال التشقق الناتج عن تركيز الإجهاد عند حدود الطور. هذه الطريقة بسيطة وسهلة التنفيذ، وتم التحقق منها في الإنتاج الفعلي؛

③ بالنسبة لشقوق الحافة المنتظمة، يمكن تقليل تاج اللفة بشكل مناسب أو يمكن تعديل قوة ثني اللفة لتقليل إجهاد شد الحافة، وبالتالي تجنب أو تحسين تشقق الحافة.

3.3 تدابير التحكم في البنية المعدنية

① إنه يفضي إلى تحويل هيكل الصب للبلورات العمودية غير المستوية والبلورات المتساوية إلى هيكل يتمتع بلدونة جيدة ومناسب للمعالجة، وليس من السهل أن يكون معدل معالجة التمرير وسرعة التدحرج كبيرًا جدًا؛

② يجب إضافة بعض المعدلات بشكل مناسب أثناء الصهر لتحقيق تأثيرات إزالة الشوائب وإزالة الغازات وتكرير الحبوب. من أجل حل مشكلة تشقق حافة الشريط، من الضروري تقليل محتوى bP على حدود الحبوب، كلما كان أقل كلما كان ذلك أفضل. ولتحقيق هذه الغاية، تتم إضافة كمية صغيرة من التربة النادرة. يمكن للعناصر الأرضية النادرة أن تشكل مركب ذو نقطة انصهار عالية CePb3 مع Pb عند درجات حرارة أعلى من 1100 درجة. عندما تتبلور السبيكة، فإنها تترسب أولاً وتصبح نواة بلورية غير تلقائية. يمكن أن تؤدي الزيادة في عدد النوى البلورية إلى تحسين الحبوب وزيادة عدد حدود الحبوب، وبالتالي تقليل محتوى الرصاص على حدود الحبوب. يمكن لـ CebP3 الموجود على حدود الحبوب أن يزيد من قوة حدود الحبوب ويساعد على منع تشقق حدود الحبوب.

المفتاح لمنع تكسير الدرفلة الباردة لشرائط النحاس هو ضمان جودة المواد الخام، والتحكم في عملية الإنتاج ومعلمات العملية، وتحسين هيكل السبائك.

4. الخلاصة

① هناك العديد من العوامل التي تؤثر على عمر قوالب بثق سبائك النحاس. بالإضافة إلى عوامل القالب نفسه مثل مادة القالب، والتصميم الهيكلي، وعملية المعالجة الحرارية، وما إلى ذلك، يعد استخدام القالب وصيانته من العوامل المهمة أيضًا؛

② بالنسبة لمكابس بثق سبائك النحاس ذات الحمولة الكبيرة، وخاصة مكابس البثق العكسي، يجب إيلاء اهتمام كبير لتبريد القالب. يمكن لطريقة التبريد المعقولة أن تحافظ على درجة حرارة العمل لقالب البثق أقل من درجة حرارة التخفيف دون الإفراط في تبريد الفراغ والقالب، وبالتالي تجنب التكدس والتأثير على جودة المنتج المبثوق؛

③طريقة التبريد المثالية الحالية هي تبريد النيتروجين السائل. من خلال ضبط تدفق وضغط النيتروجين السائل، يمكن التحكم في شدة تبريد القالب، وبالتالي زيادة عمر خدمة القالب إلى الحد الأقصى.