Механическая обработка

Механическая и термическая обработка урана

Основными способами механической обработки являются:

· Прессование и ковка (следует помнить, что выше 300 ^оС уран интенсивно окисляется, в условиях прессования легко схватывается и взаимодействует со сталями и другими инструментальными материалами (особенно γ-U, образующий эвтектику с Fe, 725 ^оС)). Прессование возможно альфа и гамма.

· Сортовая и плоская прокатка. За счёт движения валков отсутствует проблема схватывания урана с материалом валков. Оборудование простое, производство непрерывное. Производство листов, лент и фольги.

Задача механической обработки заключается в переходе от слитков массой 300 кг (D = 160, l = 1000) к круглому профилю (d = 30). Определим длину конечного изделия:

πD²/4 • l = πd²/4 • L или D² l = d² L L = D² l / d² = 28444.

Обрабатывать давлением можно либо α-U, либо γ-U и ни в коем случае не попадая в область β-фазы, т.е. в интервал температур 662-769 ^оС. Таким образом рабочий интервал температур составляет: 1) t > 800 ^oC; 2) t < 630 ^oC.

Строго запрещённый интервал объясняется полным отсутствием пластических свойств у сложной тетрагональной структуры с 30-ю атомами в элементарной ячейке β-фазы. Также нельзя попадать на температуры фазовых переходов – происходит разрушение материала.

Сортовой прокат – наиболее выгодный способ обработки давлением урана по сравнению с прессованием, ковкой, протяжкой и т.д.

Автоматическая линия проката. Калибровка валков – овал - квадрат.

При прокатке урана по профилю овал или круг происходит напрессовка оксида урана на поверхность металла, что обеспечивает лучшую защиту поверхности и уменьшение вероятности окисления. Также при этом снижается доля растягивающих напряжений и, следовательно, уменьшается вероятность растрескивания готового изделия.

Нагрев – индукционный до t = 980-1000 ^оС, т.е. обработка γ-U.

В автоматической линии между клетями должно строго соблюдаться постоянство линейной скорости подачи. Одинаково недопустимы набегание (когда недостаточна скорость вращения последующей пары) и вытяжка (когда избыточна скорость вращения последующей пары валков). Другими словами: увеличение скорости вращения валков каждой последующей пары должно строго соответствовать удлинению заготовки.

Смазки при любых температурах – это легкоплавкие солевые смеси. Они также обеспечивают защиту урана от окисления.

Общий угар металла на воздухе 1,5-2 % (но всегда меньше 2 %).

Заготовки для одного из стандартных блочков d = 28, l = 120 (вес ~ 1.5 кг). Количество блочков 28444: 123 = 231 шт.

Для этого на выходе круглого профиля на нём делают насечки через 123 мм. Закалка штанги производится из β-фазы → ломка по засечкам → отжиг (отпуск) блочков (для измельчения зерна) t = 350-400 ^оС.

Обтачивают блочки на токарных станках и полируют. Все станки с программным управлением.

Но значительно сложнее получать полосу, трубы (не обязательно круглые!) и более сложные профили проката да ещё и многослойные с покрытием (оболочкой).

Виды калибровок при прокатке урана. При прокатке урановых прутков предпочтительной является калибровка круг-круг. Такая калибровка имеет ряд преимуществ. Во-первых, увеличивается контактная поверхность, что способствует уплотнению окисной плёнки и уменьшает степень окисления урана. Во-вторых, значительно уменьшается доля растягивающих напряжений в сравнении с прокаткой по калибровке ромб-ромб и овал-овал, что снижает вероятность растрескивания. Примером является калибровка для прокатки прутков малых диаметров.

Применение калибровки типа овал-круг, овал-квадрат, квадрат-квадрат, ромб-ромб позволяет увеличить частные обжатия и сократить число проходов.

При обжимной прокатке заготовок диаметром 75 мм прокатку ведут поочерёдно на гладкой бочке и в ящичных калибрах, как это принято в практике обжимной прокатки стали. Чтобы предотвратить растрескивание боковых кромок блюмов при прокатке на гладкой бочке, каждый ручей ящичного калибра выполнен с закруглённым дном.

Примеры калибровок приведены ниже. Калибровка типа круг – круг.

Калибровка для прокатки прутков.

Калибровка для прокатки прутков из квадратных заготовок.

При обжимной прокатке литых заготовок на первых проходах обжатия составляют 4-8 %, постепенно увеличиваясь до 20-25 %.

Дата добавления: 2014-01-07