Металлы и сплавы, используемые при изготовлении художественных изделий. Катанка и проволока — производство и использование

Волочение проволоки представляет собой относительно несложный технологический процесс, который включает в себя несколько различных процедур.

1

Под волочением понимают процесс, который состоит в том, что заготовку протягивают на специальном оборудовании через сужающееся отверстие. Исходная заготовка может быть медной, стальной, алюминиевой. Инструмент, в котором сделано отверстие, носит название волоки, а само отверстие, от конфигурации коего зависит форма изготавливаемого профиля, называют фильерой.

Методика волочения по сравнению с прокаткой обеспечивает в разы большую чистоту и точность поверхности проволоки, а также различных профилей, прутков, труб. Кроме того, протягиваемый металл характеризуется изменением (в лучшую сторону) механическим параметров, что обусловлено укреплением (снятие наклепа) готовых изделий. Волочение активно применяется при изготовлении фасонных очень точных профилей, разных по диаметру труб, проволоки сечением от 1–2 микрон до 10 (а иногда и больше) миллиметров.

Стоит отметить и тот факт, что современная технология волочения гарантирует отличную производительность оборудования, используемого для производства проволоки. Волоки сейчас функционируют без каких-либо сбоев на огромных скоростях выполнения операции (до 60 метров в секунду) при больших величинах обжатия исходного материала (например, медной заготовки, стальной и так далее).

Процесс волочения включает в себя несколько этапов, которые приводятся далее:

• травление исходного сырья в сернокислом растворе, доведенном до температуры порядка 50 градусов (операция необходима для того, чтобы увеличить срок службы матрицы за счет снятия с заготовок окалины);
• отжиг металла (предварительный), выполняемый для увеличения пластичных характеристик металла и обеспечения его мелкозернистой структуры;
• нейтрализация агрессивного раствора для травления и промывка заготовок;
• использование молота либо ковочных валков для заострения концов исходного металлического сырья (алюминиевой, медной, стальной заготовки);
• непосредственно процесс волочения;
• выполнение отжига.

Дополнительно готовая проволока подвергается различным обрабатывающим операциям (резка изделий на требуемые по длине отрезки, правка, снятие концов и пр.).

2

Технология волочения по мнению специалистов имеет лишь один существенный недостаток. Он заключается в небольшом показателе деформации проволоки. Это обусловлено тем, что степень деформации ограничивается величиной прочности выходящего конца заготовки, к коему прилагается соответствующая сила деформирования.

Исходным материалом для описываемого технологического процесса служат непрерывно литые, прессованные и катаные заготовки из цветных металлов, легированных и углеродистых сталей. Качественное волочение обеспечивается тогда, когда начальное сырье имеет определенную микроструктуру (например, сорбитную, если речь идет катанке из стального материала).

Раньше проволоку из стали обычно подвергали патентированию. Эта операция подразумевала сначала нагрев металла до температуры аустенизации, а затем экспозицию его в соляном либо свинцовом расплаве (указанная выдержка выполнялась при температуре около 500 градусов Цельсия).

Технология изготовления стальной и медной продукции в наши дни не предполагает осуществления столь сложных действий. Нужная структура гарантированно получается при выходе с прокатного оборудования. Если посмотреть видео того, как функционирует современный скоростной непрерывный станок для волочения проволоки, можно увидеть, что он оснащен комплексом комбинированного (воздух плюс вода) охлаждения изделий. Именно эта система и обеспечивает возможность получения необходимой микроструктуры катанки.

3

Все волочильные технологические операции производятся на специальных станах, оборудованных волокой – "глазком", через который тянут проволоку. Диаметр последней всегда больше диаметра волоки. В зависимости от конструкции тянущего механизма интересующие нас станы делят на два вида:

• агрегаты, в которых металл наматывается на барабан;
• машины с движением металла по прямой линии.

Вторые станы предназначены для изготовления изделий, которые не нужно комплектовать в бухты (трубы, прутки). А вот на барабанных агрегатах выпускают именно проволоку и малые по сечению металлические и . При этом такие станы с барабанами бывают разных типов:

• многократные (одни функционируют без скольжения, другие – со скольжением);
• однократные;
• многократные, использующие принцип противонатяжения заготовок.

Простейший однократный станок для волочения проволоки предполагает выполнение технологической операции за один проход. А вот многократные станы используют 2–3 прохода, само же волочение в них осуществляется по непрерывной схеме. Калибровочные цеха современных крупных предприятий, как правило, имеют полтора-два десятка агрегатов и станов разной мощности для изгтовления медной и другой проволочной продукции.

Фильеры для волочения проволоки описываемых станов обычно изготавливают по металлокерамической технологии из карбидов бора, термокорунда, молибдена, титана, микролита, тантала, ванадия, вольфрама. Эти сплавы характеризуются превосходной стойкостью к истиранию и повышенной твердостью, а, кроме того, еще и малой вязкостью.

Высокая надежность волоки обеспечивается и тем, что ее укладывают в очень прочную и вязкую стальную обойму, которая не сжимает фильеру, а также снижает в момент выполнения операции волочения растягивающие напряжения. Стоит отдельно сказать о том, что в тех случаях, когда изготавливается очень тонкая катанка из стали (до 0,2 миллиметров), волоки делают из технических алмазов.

В последнее время отмечается тенденция использования волок сборной конструкции. Они дают возможность изготавливать проволоку в условиях высокого трения (гидродинамического). Причем сборная волока гарантирует уменьшение расхода электрической энергии на выполнение технологических операции, увеличивая при этом производительность станов для волочения на 20–30 процентов.

4

Чем лучше будет подготовлена поверхность заготовки к волочению, тем эффективнее и качественнее будет проходить процесс. На данный момент окалину удаляют с металла следующими методами:

• химическим;
• механическим;
• электрохимическим.

Чаще всего для заготовок из углеродистой стали применяется методика механической очистки. Она целесообразна с экономической точки зрения. Выполняется такая процедура достаточно просто. Сначала проволоку между роликами спецконструкции перегибают периодически в разных плоскостях. А затем очищают металл щетками из стали.

Более затратными являются химические варианты удаления окалины. Они требуют использования соляной либо серной кислоты. Кроме того, работа с данными соединениями связана с повышенной опасностью для специалистов. Поэтому предприятия стараются применять такой процесс лишь по необходимости, допуская к выполнению операций людей, прошедших специальное обучение (уроки на видео, специальная литература, экзамены по технике безопасности и т. д.). Химическое удаление окалины незаменимо тогда, когда в качестве сырья для проволоки используются нержавеющие и кислотостойкие .

Электрохимическая очистка – это травление электролитического типа. Оно бывает катодным и анодным, причем второй способ признается более эффективным и безопасным. При нем анодом выступает очищаемая заготовка, а катодом является медь, железо или свинец. Катодное травление более опасное, так как при нем фиксируется активное выделение водорода и плохо контролируемый отрыв окалины, что приводит к формированию так называемой "травильной хрупкости".

После удаления окалины с использованием химических реагентов заготовку следует тщательно промыть. Это позволяет избавиться от солей железа, грязи, шламов, остатков травильных элементов и раствора кислоты. Если промывание не будет произведено сразу после химобработки, все указанные компоненты засохнут. Добавим – промывание делается сначала в горячей воде, а затем под давлением около 700 Па в холодной.

5

Волочильный процесс при производстве медной проволоки базируется на использовании литых заготовок. Их сначала сплавляют, после чего в горячем состоянии прокатывают. Такой процесс обуславливает появление на катанке пленки из оксидов. Чтобы удалить ее, заготовку обрабатывают разбавленной кислотой, и только после этого выполняют волочение.

Также получение медной проволоки осуществляется по технологии погружного формования. В этом случае поверхность катанки получается чистой. Подобным образом изготавливают максимально тонкие изделия (около 10 микрометров). Но при формовании погружного типа необходимо правильно подобрать смазочные составы, которые обладают высоким качеством и особыми свойствами. К таковым относят следующие смазки:

• комплексные растворы: неионогенные поверхностно-активные вещества, соли (щелочные) жирных сульфированных масел, присадки щелочного состава;
• эмульсии: антипенные, анионные, стабилизирующие соединения, сложные синтетические эфиры, жирные естественные и минеральные углеводородные масляные составы;
• синтетические вещества: соли (неорганические и органические), полимерные растворы.

Способ может быть использован для изготовления металлической проволоки. Способ включает формирование металлической фольги, резку указанной фольги для формирования по меньшей мере одной жилы металлической проволоки и профилирование указанной жилы проволоки для придания ей необходимой конфигурации и размеров поперечного сечения. Способ в особенности пригоден для изготовления медной проволоки, особенно медной проволоки, имеющей малый диаметр (например, приблизительно 0,005 - 05 мм), достигается упрощение способа и снижение расходов. 19 з.п. ф-лы, 20 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Это изобретение относится к способу производства проволоки. Более конкретно, это изобретение относится к способу производства проволоки путем этапов формирования металлической фольги, последующей резки фольги для формирования одной или более жил проволоки и профилирования жил для придания проволоке необходимой формы и размеров поперечного сечения. Это изобретение, в частности, пригодно для изготовления медной проволоки. Предпосылки создания изобретения
Обычный способ производства медной проволоки включает следующие этапы. Электролитная медь (электроочищенная, электровыделенная или обе) расплавляется, отливается в форме бруса и подвергается горячей прокатке для получения конфигурации стержня. Затем стержень подвергается холодной обработке, проходя через волочильные матрицы, которые последовательно уменьшают диаметр, одновременно увеличивая длину проволоки. В типичном процессе производства производитель стержней отливает расплавленную электролитную медь в брусок, имеющий, по существу, трапецеидальное поперечное сечение, с закругленными кромками и площадью сечения около 45,16 см 2 ; этот брусок проходит подготовительный этап для выравнивания углов, после чего он пропускается через 12 клетей прокатного стана, из которых он выходит в форме медного стержня диаметром 7,94 мм. Затем диаметр медного стержня уменьшается до нужного размера проволоки путем пропускания стержня через стандартные круглые волочильные матрицы. Как правило, эти уменьшения диаметра происходят в расположенных последовательно станках с завершающим этапом отжига и, в некоторых случаях, с промежуточными этапами отжига, выполняемыми для смягчения обрабатываемой проволоки. Обычный способ производства медной проволоки требует значительных затрат энергии и больших трудовых и материальных затрат. Операции плавки, отливки и горячей прокатки подвергают продукт окислению и потенциальному загрязнению инородными веществами, такими как огнеупорные материалы и материалы, из которых изготовлены прокатные ролики, что впоследствии может вызвать проблемы при протяжке проволоки, в основном, в форме разрывов проволоки. Благодаря достоинствам способа согласно изобретению металлическая проволока изготовляется упрощенным и менее дорогим способом, по сравнению с предшествующим уровнем техники. В одном варианте воплощения изобретения в способе согласно изобретению в качестве сырья применяется зерненая медь, окись меди или вторично переработанная медь; этот способ не требует использования этапов предшествующего уровня техники, предусматривающих первоначальное изготовление медных катодов, последующей плавки, разливки и горячей прокатки катодов для создания запаса медных стержней. Краткое описание сущности изобретения
Это изобретение относится к способу производства металлической проволоки, содержащему: (А) формирование металлической фольги; (В) резку фольги для формирования, по меньшей мере, одной жилы проволоки; и (C) профилирование жилы проволоки для придания жиле необходимых размеров и конфигурации сечения. Это изобретение, в частности, пригодно для изготовления медной проволоки, в особенности, медной проволоки с очень малым или сверхмалым диаметром, например с диаметрами, лежащими в пределах от около 0,005 мм до около 0,5 мм. Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах одинаковые детали и признаки обозначены одинаковыми цифрами. На фиг. 1 изображена технологическая схема, иллюстрирующая один вариант воплощения изобретения, в котором медь осаждается в виде гальванического покрова на вертикально расположенном катоде, образуя медную фольгу, затем фольга подвергается продольной резке и снимается с катода в виде жилы медной проволоки, после чего медная проволока профилируется для придания медной проволоке необходимой формы и размеров сечения;
фиг. 2 изображает технологическую схему, иллюстрирующую другой вариант воплощения изобретения, в котором медь осаждается в виде гальванического покрова на горизонтально расположенном катоде, образуя медную фольгу, после чего фольга снимается с катода, режется с формированием одной или более жил медной проволоки, после чего жилы медной проволоки профилируются для придания медной проволоке необходимой формы и размеров сечения; и
фиг. 3-20 изображают формы поперечных сечений проволоки, изготовленной в соответствии с изобретением. Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Проволока, изготовленная способом согласно изобретению, может быть из любого металла или металлического сплава, который первоначально может формироваться в металлическую фольгу. Примеры таких металлов включают медь, золото, серебро, олово, хром, цинк, никель, платину, палладий, железо, алюминий, сталь, свинец, латунь, бронзу и сплавы указанных металлов. Примеры таких сплавов включают сплавы меди с цинком, меди с серебром, меди с оловом и цинком, меди с фосфором, хрома с молибденом, никеля с хромом, никеля с фосфором и т.п. В особенности предпочтительны медь и сплавы на основе меди. Металлическую фольгу изготовляют с использованием одного или двух технических приемов. Кованую или прокатанную металлическую фольгу производят механическим уменьшением толщины полосы или болванки из металла в ходе процесса, такого как прокатка. Гальваническую фольгу получают путем электролитического осаждения металла на катодном барабане и последующего отслаивания осажденной полосы с катода. Металлическая фольга, как правило, имеет номинальную толщину приблизительно в пределах от 0,005 мм до 0,5 мм, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 0,10 мм до 0,36 мм. Толщина медной фольги иногда выражается в форме веса, и типичными (значениями) веса для фольги согласно настоящему изобретению являются значения веса или толщины приблизительно в пределах от 0,0038 до 0,42 г/см 2 . Пригодной медной фольгой является фольга, имеющая вес приблизительно от 0,09 до 0,3 г/см 2 . Медная фольга, являющаяся гальваническим покровом, особенно предпочтительна. В одном варианте воплощения изобретения гальваническую медную фольгу получают в гальванопластической ванне, оснащенной катодом и анодом. Катод может быть установлен вертикально или горизонтально и выполнен в форме цилиндрического сердечника. Анод расположен рядом с катодом и имеет изогнутую конфигурацию, повторяющую конфигурацию катода для обеспечения равномерного промежутка между анодом и катодом. Промежуток между катодом и анодом, в целом, составляет приблизительно от 0,3 до 2 см. В одном варианте воплощения изобретения, анод нерастворимый и изготовлен из свинца, свинцового сплава или титана, покрытого металлом платиновой группы (например, Pt, Pd, lr, Ru) или их окислов. Катод имеет гладкую поверхность для приема электролитически осажденной меди, и поверхность, в одном варианте воплощения изобретения, изготовлена из нержавеющей стали, нержавеющей стали, имеющей хромовое покрытие, или титана. В одном варианте воплощения изобретения гальванический покров из медной фольги формируется на горизонтально установленном вращающемся цилиндрическом катоде, после чего отслаивается в виде тонкого полотна при вращении барабана. Тонкое полотно медной фольги разрезается, образуя одну или более жил медной проволоки, и затем жилы медной проволоки профилируются для получения необходимой формы и размеров поперечного сечения. В одном варианте воплощения изобретения медная фольга электролитически осаждается на вертикально установленный катод, формируя тонкую цилиндрическую оболочку из меди вокруг катода. Эта цилиндрическая оболочка из меди подвергается продольной резке, формируя тонкую жилу медной проволоки, которая отслаивается от катода и после этого профилируется для получения необходимой формы и размеров поперечного сечения. В одном варианте воплощения изобретения раствор медного электролита протекает в промежутке между анодом и катодом, и электрический ток применяется для приложения эффективного напряжения между анодом и катодом для осаждения меди на катоде. Электрический ток может быть постоянным током или переменным током со смещением постоянного тока. Скорость потока раствора электролита, проходящего через промежуток между анодом и катодом, в целом, лежит в пределах, примерно, от 0,2 до 5 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 1 до 3 м/сек. Раствор электролита имеет концентрацию чистой серной кислоты, в целом, примерно, в пределах от 70 до 170 г/л, и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 80 до 120 г/л. Температура раствора электролита в гальванопластической ванне, в целом, лежит примерно, в пределах от 25 до 100 o C, и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 40 до 70 o C. Концентрация ионов меди, в целом, лежит в пределах примерно от 40 до 150 г/л, и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 70 до 130 г/л, и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 90 до 110 г/л. Концентрация ионов чистого хлорида, в целом, составляет примерно до 330 частиц на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения примерно до 150 частиц на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения примерно до 100 частиц на миллион. В одном варианте воплощения изобретения концентрация ионов чистого хлорида составляет примерно до 20 частиц на миллион и в одном варианте воплощения изобретения до около 10 частиц на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения примерно до 5 частиц на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения примерно до 2 частиц на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения примерно до 1 частицы на миллион. В одном варианте воплощения изобретения, концентрация ионов чистого хлорида составляет менее чем примерно 0,5 частиц на миллион или менее чем, примерно, 0,2 частиц на миллион, или менее чем, примерно, 0,1 частиц на миллион и в одном варианте воплощения изобретения она равна нулю или, по существу, нулю. Уровень примесей составляет, в целом, не более чем около 20 г/л, и типично, не более чем примерно 10 г/л. Плотность тока, в целом, лежит в пределах примерно от 538 до около 32280 А/м 2 , и в одном варианте воплощения изобретения примерно от 4304 до 19368 А/м 2 . В одном варианте воплощения изобретения, медь выделяется при электролитическом осаждении с использованием вертикально установленного катода, вращающегося с окружной скоростью, составляющей до около, 400 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 10 до 175 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 50 до 75 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 60 до 70 м/сек. В одном варианте воплощения изобретения, восходящий поток раствора электролита течет между вертикально установленными анодом и катодом со скоростью, лежащей приблизительно в пределах от 0,1 до 10 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 1 до 4 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 2 до 3 м/сек. При электролитическом осаждении меди, раствор электролита может (необязательно) содержать один или более активных содержащих серу материалов. Термин "активный содержащий серу материал" относится к материалам, в целом, отличающимся наличием атома двухвалентной серы, обе связи которого непосредственно соединены с атомом углерода вместе с одним или более атомов азота, также непосредственно соединенных с атомом углерода. В этой группе соединений, двойная связь может, в некоторых случаях, существовать или чередоваться между атомом серы или азота и атомом углерода. Тиокарбамид является пригодным активным содержащим серу веществом. Пригодны тиокарбамиды, имеющие ядро

Или изотиоцианиты, имеющие связь S=C=N-. Также пригодны тиосинамин (аллилтеомочевина) и тиосемикарбазид. Активное содержащее серу вещество должно быть растворимым в растворе электролита и совместимым с другими составляющими. Концентрация активного содержащего серу вещества в растворе электролита при электролитическом осаждении в одном варианте воплощения изобретения составляет, предпочтительно приблизительно до 20 частиц на миллион и в пределах приблизительно от 0,1 до 15 частиц на миллион.

Медный раствор электролита может также (необязательно) содержать один или более желатинов. Применяемые здесь желатины являются неоднородными смесями растворимых в воде протеинов производных коллагена. Предпочтительным желатином является костяный клей, поскольку он относительно дешев, коммерчески доступен и удобен в обращении. Концентрация желатина в растворе электролита, в целом, достигает около 20 частей на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения до около 10 частей на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения в пределах приблизительно от 0,2 до 10 частей на миллион. Медный раствор электролита может также (необязательно) содержать другие добавки, известные из предшествующего уровня техники, для регулирования качеств электролитически осажденной фольги. Примеры включают сахарин, кофеин, меляссу, гуаргум, гуммиарабик, полиалкиленгликоли (например, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полиизопропиленгликоль и т.д.), дитиотреитол, аминокислоты (например, пролин, гидроксипролин, цистин и т.д.), акриламид, сульфопропилдисульфид, тетраэтилтиурамдисульфид, бензилхлорид, эпихлоргидрин, хлорогидроксилпропилсульфонат, алкиленовые окиси (например, окись этилена, окись пропилена и т.д.), сульфоналкансульфонаты, тиокарбамолдисульфид, селеновая кислота или смесь двух или более этих компонентов. В одном варианте воплощения изобретения, эти добавки используются в концентрации, достигающей около 20 частей на тысячу и, в одном варианте воплощения изобретения до около 10 частей на тысячу. В одном варианте воплощения изобретения, медный раствор электролита не содержит каких-либо органических добавок. При электролитическом осаждении меди, предпочтительно поддерживать отношение приложенной плотности тока (I) к плотности тока, ограниченной диффузией (I L) приблизительно до уровня 0,4, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно до уровня 0,3. То есть I/I L , предпочтительно, должно быть около 0,4 или менее, и в одном варианте воплощения изобретения около 0,3 или менее. Приложенная плотность тока (I) представляет собой число ампер, прикладываемых на единицу площади поверхности электрода. Плотность тока, ограниченная диффузией (I L), соответствует максимальной плотности, при которой может осуществляться осаждение меди. Максимальная скорость осаждения ограничена тем, как быстро ионы меди могут диффундировать к поверхности катода, заменяя осевшие ранее ионы. Это может быть вычислено при помощи уравнения

Символы, использованные в данном уравнении, и их значения описаны ниже:
Символы - Значения
I Плотность тока - A/см 2
I L Плотность тока, ограниченная диффузией - A/см 2
n Эквивалентный заряд - Эквивалент/Моль
F Постоянная Фарадея - 96487 А·сек/эквивалент
C · Объемная концентрация ионов меди - Моль/см 3
D Коэффициент диффузии - см 2 /сек
δ Толщина концентрированного пограничного слоя - см
t Число передачи меди - бесконечно малая величина
Толщина δ пограничного слоя является функцией вязкости, коэффициента диффузии и скорости потока. В одном варианте воплощения изобретения, пригодны следующие значения параметров для электролитического осаждения медной фольги:
Параметр - Значение
I (А/см 2) - 1,0
n (эквивалент/Моль) - 2
D (см 2 /сек) - 3,5·10 -5
C · (Моль/см 3), Cu +2 (CuS0 4) - 1,49·10 -3
Температура (· C) - 60
Чистая серная кислота (г/л) - 90
Кинематическая вязкость (см 2 /сек) - 0,0159
Расход потока (см/сек) - 200
В одном варианте воплощения изобретения, применяется вращающийся катод, и медная фольга отслаивается от катода при его вращении. Фольга режется с использованием одного или нескольких этапов резки для образования множества жил или полос из меди, имеющих приблизительно прямоугольные поперечные сечения. В одном варианте воплощения изобретения применяются два последовательных этапа резки. В одном варианте воплощения изобретения, фольга имеет толщину в пределах приблизительно от 0,025 до 1,27 мм или приблизительно от 0,102 до 0,254 мм. Фольга разрезается на жилы, имеющие ширину приблизительно от 6,35 до 25,4 мм или приблизительно от 7,62 до 17,78 мм или около 12,7 мм. Эти жилы затем разрезаются до ширины, составляющей от 1 до 3 значений толщины фольги, и в одном варианте воплощения изобретения отношение ширины и толщины составляет приблизительно от 1,5:1 до 2:1. В одном варианте воплощения изобретения, фольга разрезается на жилы, имеющие сечение около 0,2 х 6,35 мм, после чего разрезается до получения сечения, составляющего приблизительно 0,2 х 0,3 мм. Затем жила прокатывается или протягивается до получения жилы с необходимой конфигурацией и размерами поперечного сечения.

В одном варианте воплощения изобретения, осуществляется электролитическое осаждение меди на вращающийся катод, имеющий форму цилиндрического сердечника, до тех пор, пока толщина меди на катоде не достигнет приблизительно от 0,127 до 1,27 мм, или приблизительно от 0,254 до 0,763 мм или около 0,508 мм. После этого электролитическое осаждение прекращается, и поверхность меди моют и сушат. Продольный резак используется для резки меди на тонкую жилу меди, которая затем отслаивается от катода. Продольный резак движется вдоль длины катода при вращении катода. Продольный резак, предпочтительно, прорезает медь на глубину, не достигающую поверхности катода приблизительно 0,025 мм. Ширина отрезанной жилы меди, в одном варианте воплощения изобретения, составляет приблизительно от 0,127 мм до 1,27 мм, или приблизительно от 0,25 до 0,762 мм или около 0,5 мм. В одном варианте воплощения изобретения, медная жила имеет квадратное или, по существу, квадратное поперечное сечение, которое равняется приблизительно от 0,127 х 0,127 мм до 1,27 х 1,27 мм, или приблизительно от 0,25 х 0,25 мм до 0,76 х 0,76 мм, или приблизительно 0,5 х 0,5 мм. Затем медная жила прокатывается или протягивается для придания ей необходимой конфигурации и размеров. В целом, металлическая проволока, сделанная в соответствии с изобретением, может иметь любую конфигурацию и размеры поперечного сечения. Они включают конфигурации поперечного сечения, показанные на фиг. 3-20. Сюда включены круглые сечения (фиг. 3), квадратные (фиг. 5 и 7), прямоугольные (фиг. 4), плоские (фиг. 8), плоские с ребрами (фиг. 18), конфигурации в виде гоночного трека (фиг. 6), многоугольные (фиг. 13-16), крестообразные (фиг. 9, 11, 12 и 19), звездообразные (фиг. 10), полукруглые (фиг. 17), овальные (фиг. 20) и т.д. Кромки этих сечений могут быть острыми (например, как на фиг. 4, 5, 13-16) или закругленными (например, как на фиг. 6-9, 11 и 12). Эти типы проволоки могут изготовляться при помощи одной или серии профилирующих головок Тюрка (Turks), применяемых для получения необходимой конфигурации и размеров. Они могут иметь диаметры поперечных сечений или размеры в пределах приблизительно от 0,005 мм до 0,5 мм, и в одном варианте воплощения изобретения, приблизительно от 0,025 до 0,25 мм, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 0,025 до 0,127 мм. В одном варианте воплощения изобретения, жилы металлической проволоки прокатываются с использованием одной или серии профилирующих прокатных головок Тюрка, при этом в каждой профилирующей головке жилы протягиваются через две пары противостоящих жестко закрепленных формовочных роликов. В одном варианте воплощения изобретения, эти ролики имеют канавки, обеспечивающие получение конфигураций (например, прямоугольных, квадратных и т.д.) с закругленными кромками. Могут применяться прокатные головки Тюрка с силовым приводом. Скорость прокатки прокатными головками Тюрка может быть приблизительно от 0,5 до 25,4 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 1,52 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно около 3,05 м/сек. В одном варианте воплощения изобретения, жилы проволоки последовательно проходят через три профилирующие головки Тюрка для преобразования проволоки с прямоугольным поперечным сечением в проволоку с квадратным поперечным сечением. В первой головке жилы прокатываются с преобразованием сечения 0,127 х 0,254 мм в сечение 0,132 х 0,244 мм. Во второй головке жилы прокатываются с преобразованием сечения 0,132 х 0,244 мм в сечение 0,137 х 0,178 мм. В третьей головке жилы прокатываются с преобразованием сечения 0,137 х 0,178 мм в сечение 0,142 х 0,142 мм. В одном варианте воплощения изобретения жилы последовательно проходят через две прокатные головки Тюрка. В первой головке жилы прокатываются с преобразованием сечения 0,203 х 0,254 мм в сечение 0,221 х 0,236 мм. Во второй головке жилы прокатываются с преобразованием сечения 0,221 х 0,236 мм в сечение 0,229 х 0,229 мм. Жилы проволоки могут очищаться с использованием известных химических, механических способов или электролитическим полированием. В одном варианте воплощения изобретения, жилы медной проволоки, вырезанные из медной фольги или полученные продольной резкой и отслаиванием с катода, очищаются с использованием химического, электролитического или механического способа до того, как они подаются в прокатные головки Тюрка для дополнительного профилирования. Химическая очистка может выполняться путем пропуска проволоки через кислотную ванну или ванну для травления с азотной кислотой или горячей (например, с температурой приблизительно от 25 до 70 o C) серной кислотой. Электролитическое полирование может выполняться при помощи электрического тока и серной кислоты. Механическая очистка может выполняться с использованием щеток и т.п. для удаления заусенцев и подобных неровностей с поверхности проволоки. В одном варианте воплощения изобретения, проволока очищается при помощи раствора каустической соды, моется, прополаскивается, протравливается с использованием горячей (например, с температурой около 35 o C) серной кислоты, полируется электролитическим способом при помощи серной кислоты, прополаскивается и сушится. В одном варианте воплощения изобретения, жилы металлической проволоки, изготовленные в соответствии с изобретением, имеют относительно небольшую длину (например, приблизительно от 152,5 м до 1525 м, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 305 м до 915 м, и в одном варианте воплощения изобретения около 610 м), и эти жилы проволоки привариваются к другим произведенным подобным способом жилам проволоки с использованием известных технических приемов (например, сваркой встык) для производства жил проволоки, имеющих относительно большую длину (например, превышающую приблизительно 30500 м, или превышающую приблизительно 61000 м, или превышающую примерно 1000000 м или более). В одном варианте воплощения изобретения, жилы проволоки, изготовленной в соответствии с изобретением, протягиваются сквозь матрицу для получения жил с круглым поперечным сечением. Матрица может иметь конфигурацию пропуска, переходящую (например, от квадратного, овального, прямоугольного и т.д.) к круглому сечению, где поступающая жила проволоки контактирует с матрицей в волочильном конусе вдоль точек, лежащих на плоскости, и выходит из матрицы вдоль точек, лежащих на плоскости. Внутренний угол, в одном варианте воплощения изобретения, составляет около 8, 12, 16, 24 o или другие известные по предшествующему уровню техники углы. В одном варианте воплощения изобретения, до протягивания жилы очищаются и свариваются (как было описано выше). В одном варианте воплощения изобретения, жила проволоки, имеющая квадратное сечение 0,142 х 0,142 мм, протягивается сквозь матрицу с одним проходом для получения проволоки с круглым сечением и диаметром сечения 0,142 мм (N 35 согласно американскому сортаменту проволоки AWG). Протянутая металлическая проволока, в особенности медная проволока, изготовленная в соответствии с изобретением, имеет, в одном варианте воплощения изобретения, круглое поперечное сечение и диаметр приблизительно в пределах от 0,005 до 0,5 мм, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 0,0254 до 0,254 мм, и в одном варианте воплощения изобретения от 0,0254 до 0,127 мм. В одном варианте воплощения изобретения металлическая проволока покрывается одним или более следующих покрытий:
(1) Свинец или свинцовый сплав (80% Pb, 20% Sn) B189 (по стандарту Американского общества по испытанию материалов ASTM);
(2) Никель B355 (по стандарту ASTM);
(3) Серебро B298 (по стандарту ASTM),
(4) Олово B33 (по стандарту ASTM). Эти покрытия наносятся для: (а) сохранения пригодности к пайке для проволоки, предназначенной для электрических цепей, (b) создания барьера между металлом и изолирующими материалами, такими как резина, которые могли бы вступать в реакцию с металлом и прилипать к нему (таким образом, затрудняя зачистку изоляции с проволоки для создания электрического соединения) или (c) предотвращения окисления металла при применении в условиях высоких температур. Наиболее распространены покрытия из сплава олова и свинца и покрытия из чистого олова; никель и серебро применяются в специальных и высокотемпературных вариантах изготовления проволоки. Металлическая проволока может покрываться при помощи горячего погружения в ванну с расплавленным металлом, гальванопокрытием или плакированием. В одном варианте воплощения изобретения используется непрерывный процесс; это позволяет наносить покрытие в ходе протягивания проволоки, сразу после него. Витая проволока может изготовляться путем скручивания или сплетения нескольких жил проволоки вместе для получения гибкого провода. Различные степени гибкости для данной допустимой нагрузки могут быть получены варьированием количества, размера и расположения отдельных жил. Сплошная проволока, коаксиальная жила, жгут жил и пучок жил обеспечивают повышение степеней гибкости; относительно последних трех категорий, большее количество более тонких жил проволоки может обеспечивать большую гибкость. Витая проволока и кабель может изготовляться устройствами, известными как "пучкователи" или "скручивающие станки". Обычные пучкователи используются для свивания проволоки малого диаметра от 0,16 мм (N 34 по AWG) до 2,588 мм (N 10 по AWG). Отдельные жилы проволоки сматываются с выдающих моталок, расположенных рядом с устройством, и подаются на рычаги бегуна, вращающегося вокруг наматывающей моталки для скручивания жил. Скорость вращения рычага относительно скорости намотки регулирует длину шага скрутки в пучке. Для изготовления небольших, портативных, гибких кабелей, отдельные жилы обычно имеют диаметр от 0,254 мм (N 30 по AWG) до 0,044 мм (N 44 по AWG), и в каждом кабеле может быть до 30000 жил. Может применяться трубчатый пучкователь, который имеет до 18 выдающих моталок, установленных внутри устройства. Проволока сматывается с каждой моталки, тогда как последняя остается в горизонтальной плоскости, будучи продетой сквозь трубчатый барабан и скручивается вместе с другими жилами проволоки за счет вращательного движения барабана. На наматываемом конце жила проходит через сходящуюся матрицу для формирования окончательной конфигурации пучка. Законченный пучок наматывается на катушку, которая также содержится внутри устройства. В одном варианте воплощения изобретения, проволока покрывается изоляцией или обшивкой. Могут использоваться три типа изоляционных или обшивочных материалов. Это полимерные материалы, лаковая эмаль и промасленная бумага. В одном варианте воплощения изобретения, применяемыми полимерами являются хлористый поливинил (PVC), полиэтилен, этиленпропиленовая резина (EPR), силиконовая резина, политетрафторэтилен (PTFE) и фторированный этиленпропилен (FEP). Покрытия из полиамида применяются, когда важнейшей проблемой является пожарная безопасность, в электропроводке пассажирских транспортных средств. Может использоваться натуральный каучук. Синтетические каучуки могут использоваться тогда, когда должна поддерживаться хорошая гибкость, как в случаях с кабелями для сварки и горного дела. Пригодны многие разновидности PVC. Они включают несколько огнеупорных. PVC имеет хорошую диэлектрическую прочность и гибкость и особенно пригоден, поскольку он является одним из наименее дорогих обычных изолирующих и оплеточных материалов. Он используется, главным образом, в области связи, с кабелями управления, в электропроводке зданий и силовых кабелях низкого напряжения. Изоляция из PVC обычно избирается в вариантах применения, требующих длительной работы при низких температурах до 75 o C. Полиэтилен, благодаря его низкой и стабильной диэлектрической постоянной, применим, когда требуются лучшие электрические свойства. Он стоек к истиранию и растворителям. Он используется, главным образом, для соединительной проводки, в области связи и для высоковольтных кабелей. Полиэтилен с поперечной связью (XLPE), который получен добавлением перекисей в полиэтилен и последующей вулканизацией смеси, дает лучшую термостойкость, лучшие механические свойства, большую долговечность и неподверженность образованию трещин под воздействием внешних напряжений. Специальный подбор состава может обеспечивать огнестойкость полиэтилена с поперечной связью. Нормальная максимальная, воздействующая длительный период времени рабочая температура составляет около 90 o C. PTFE и FEP используются для изоляции электропроводки реактивных самолетов, проводки электронного оборудования и специальных кабелей управления, где важны термостойкость, стойкость к растворителям и высокая надежность. Эти электрические кабели могут работать при температурах, достигающих около 250 o C. Эти полимерные соединения могут наноситься на проволоку при помощи экструзии. Экструдерами являются устройства, которые преобразуют гранулы или порошки из термопластических полимеров в непрерывные покрытия. Изолирующее соединение загружается в бункер, который подает его в длинную нагретую камеру. Непрерывно вращающийся винт перемещает гранулы в горячую зону, где полимер размягчается и становится жидким. В конце камеры расплавленное соединение вытесняется через небольшую матрицу поверх движущейся проволоки, которая также проходит через отверстие матрицы. Когда изолированная проволока покидает экструдер, она подвергается водяному охлаждению и наматывается на катушки. Проволока, покрытая EPR и XLPE, предпочтительно, проходит через вулканизационную камеру до ее охлаждения для завершения процесса образования поперечных связей. Покрытая пленкой проволока, как правило, тонкая обмоточная проволока, в целом, содержит медную проволоку, покрытую тонкой, гибкой пленкой лаковой эмали. Эти изолированные медные жилы проволоки используются для изготовления электромагнитных катушек в электрических устройствах и должны выдерживать высокие пробивные напряжения. Диапазон температурных параметров составляет приблизительно от 105 до 220 o C, в зависимости от состава лаковой эмали. Пригодные лаковые эмали основаны на поливинилацеталях, сложных полиэфирах и эпоксидных смолах. Оборудование для покрытия лаковой эмалью предназначено для одновременного изолирования больших количеств жил проволоки. В одном варианте воплощения изобретения, жилы проволоки проходят через аппликатор лаковой эмали, который накладывает жидкую лаковую эмаль на проволоку и контролирует толщину покрытия. Затем проволока проходит через серию печей для вулканизации покрытия, и окончательно обработанная проволока собирается на катушках. Для получения толстослойного покрытия из лаковой эмали, может быть необходимо пропустить проволоку через устройство несколько раз. Также пригодны способы порошкового покрытия. Они устраняют необходимость извлечения растворителей, которая характерна для вулканизации обычных лаковых эмалей, и, таким образом, облегчает задачу производителя соответствовать стандартам Законодательства об охране здоровья потребителей (OSHA) и стандартам ЕРА. Электростатические распылители, псевдоожиженные слои и тому подобные средства могут использоваться для нанесения таких порошковых слоев. Теперь, со ссылками на проиллюстрированные варианты воплощения изобретения и, в первую очередь, на фиг. 1, будет описан способ производства медной проволоки, в котором медь осаждается электролитическим путем на катоде, формируя тонкую цилиндрическую оболочку из меди вокруг катода; эта цилиндрическая оболочка из меди затем подвергается продольной резке для формирования тонкой жилы медной проволоки, которая отслаивается с катода и после этого профилируется для получения проволоки с необходимой конфигурацией и размерами сечения (например, круглым сечением с диаметром приблизительно от 0,005 до 0,5 мм). Устройство, используемое для реализации этого способа, включает электролитическую камеру 10, включающую емкость 12, вертикально установленный цилиндрический анод 14 и вертикально установленный цилиндрический катод 16. Емкость 12 содержит раствор электролита 18. Также включены продольный резак 20, профилирующая головка 22 Тюрка, матрица 24 и катушка 26. Катод 16, показанный пунктиром, погружен в электролит 18 в емкости 12; он также показан, будучи извлеченным из емкости 12 и расположенным у продольного резака 20. Когда катод 16 находится в емкости 12, анод 14 и катод 16 устанавливаются соосно, при этом катод 16 располагается внутри анода 14. Катод 16 вращается с окружной скоростью, достигающей до 400 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 10 до 175 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 50 до 75 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 60 до 70 м/сек. Раствор электролита 18 течет вверх между катодом 16 и анодом 14 со скоростью приблизительно в пределах от 0,1 до 10 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 1 до 4 м/сек, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 2 до 3 м/сек. Напряжение прилагается между анодом 14 и катодом 16 для электролитического осаждения меди на катод. В одном варианте воплощения изобретения, применяемый ток является постоянным током, и в одном варианте воплощения изобретения это переменный ток со смещением постоянного тока. На периферийной поверхности 17 катода 16 к ионам меди в электролите 18 присоединяются электроны, благодаря чему металлическая медь осаждается в форме цилиндрической оболочки 28 из меди вокруг поверхности 17 катода 16. Электролитическое осаждение меди на катоде 16 продолжается до тех пор, пока толщина оболочки 28 из меди не достигает необходимого уровня, например, приблизительно от 0,127 до 1,27 мм. После этого электролитическое осаждение прекращается. Катод 16 извлекается из емкости 12. Медная оболочка 28 отмывается и высушивается. Продольный резак 20 движется вдоль винта 32, при вращении катода 16 вокруг его центральной оси при помощи опорного и приводного элемента 34. Вращающееся лезвие 35 прорезает медную оболочку 28 до глубины, отстоящей приблизительно на 0,0254 мм от поверхности 17 катода 16. Жила 36 проволоки, которая имеет прямоугольное поперечное сечение, отслаивается от катода 16, пропускается сквозь профилирующую головку 22 Тюрка, где она прокатывается для преобразования конфигурации поперечного сечения проволоки в квадратную конфигурацию. После этого проволока протягивается сквозь матрицу 24, в которой конфигурация поперечного сечения преобразуется в круглое сечение. Затем проволока наматывается на катушку 26. Процесс осаждения обедняет содержание ионов меди и органических добавок в растворе электролита 18. Эти составляющие постоянно пополняются. Раствор электролита 18 извлекается из емкости 12 по линии 40 и рециркулирует через фильтр 42, девулканизатор 44 и фильтр 46, после чего вновь вводится в емкость 12 по линии 48. Серная кислота из емкости 50 подается в девулканизатор 44 по линии 52. Медь из емкости 54 подается в девулканизатор 44 по каналу 56. В одном варианте воплощения изобретения, медь помещается в девулканизатор 44 в форме зерненой меди, бракованной медной проволоки, окиси меди или медного лома. В девулканизаторе 44 медь растворяется серной кислотой и воздухом, образуя раствор, содержащий ионы меди. Органические добавки вводятся в рециркулирующий раствор по линии 40 из емкости 58 по линии 60. В одном варианте воплощения изобретения, активное содержащее серу вещество добавляется в рециркулирующий раствор путем подачи в линию 48 по линии 62 из емкости 64. Темп подачи этих органических добавок составляет, в одном варианте воплощения изобретения, приблизительно до 14 мг/мин/кА, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 0,2 до 6 мг/мин/кА, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно от 1,5 до 2,5 мг/мин/кА. В одном варианте воплощения изобретения, органические добавки не добавляются. Вариант воплощения изобретения, проиллюстрированный на фиг. 2, идентичен варианту, показанному на фиг. 1, за исключением того, что электролитическая ванна 10, показанная на фиг. 1, заменена электролитической ванной 110, показанной на фиг. 2; емкость 12 заменена емкостью 112; цилиндрический анод 14 заменен изогнутым анодом 114; вертикально установленный цилиндрический катод 16 заменен горизонтально установленным цилиндрическим катодом 116; и продольный резак 20, винт 32 и опорный и приводной элемент 34 заменены роликом 118 и продольно-резальным устройством 120. В электролитической ванне 110 напряжение прикладывается между анодом 114 и катодом 116 для обеспечения электролитического осаждения меди на катоде. В одном варианте воплощения изобретения применяется постоянный ток, и в одном варианте воплощения изобретения применяется переменный ток со смещением постоянного тока. К ионам меди в растворе электролита 18 на периферийной поверхности 117 катода 116 присоединяются электроны, посредством чего металлическая медь осаждается в форме слоя медной фольги на поверхности 117. Катод 116 вращается вокруг своей оси, и слой фольги снимается с поверхности 117 катода в виде непрерывного полотна 122. Электролит циркулирует и пополняется так же, как описано выше для варианта воплощения изобретения, показанного на фиг. 1. Медная фольга 122 отслаивается с катода 116 и проходит поверх ролика 118 и через продольно-резальное устройство 120, где она разрезается на множество непрерывных жил 124 медной проволоки, имеющих поперечные сечения с прямоугольной или, по существу, прямоугольной конфигурацией. В одном варианте воплощения изобретения, медная фольга 122 подается в продольно-резальное устройство 120 в ходе непрерывного процесса. В одном варианте воплощения изобретения, медная фольга отслаивается от катода 116, складируется в форме рулона, и позже подается в продольно-резальное устройство. Прямоугольные жилы 124 подаются из продольно-резального устройства 120 через профилирующую головку 22 Тюрка, где они прокатываются для получения жил 126, имеющих квадратные сечения. Жилы 126 затем протягиваются через матрицу 24, где они преобразуются в медную проволоку 128 с круглыми поперечными сечениями. Медная проволока 128 наматывается на катушку 26. Следующие примеры приведены для иллюстрации изобретения. Пример 1
Электролитическая медная фольга весом 0,18 г/см 2 изготовлена в электролитической ванне с использованием раствора электролита, имеющего концентрацию ионов меди 50 г/л и концентрацию серной кислоты 80 г/л. Концентрация ионов чистого хлорида равна нулю, и в электролите отсутствуют органические добавки. Фольга режется, затем пропускается через профилирующую головку Тюрка и затем протягивается через матрицу для формирования медной проволоки. Пример 2
Электролитическая медная фольга, имеющая ширину 2133,6 мм, толщину 0,203 мм и длину 183 м, собирается в рулон. Фольга суживается при помощи серии продольно-резальных устройств от ее первоначальной ширины 2133,6 мм до полос шириной 6,35 мм. Первое продольно-резальное устройство уменьшает ширину от 2133,6 мм до 609,6 мм, второе - от 609,6 мм до 50,8 мм и третье - от 50,8 мм до 6,35 мм. Полосы шириной 6,35 мм разрезаются на полосы шириной 0,305 мм. Эти полосы или резаные медные жилы имеют поперечное сечение размером 0,203 х 0,305 мм. Медная проволока готовится к операциям профилирования и формовки. Подготовка состоит из очистки, мойки, промывки, травления, электролитического полирования, промывки и сушки. Отдельные жилы проволоки свариваются друг с другом и наматываются на катушку для последующего разматывания при дальнейшей обработке. Жилы проволоки очищены и лишены заусенцев. Они профилируются до получения круглого поперечного сечения с использованием комбинации роликов и волочильных матриц. В качестве первого пропуска используется миниатюризированная профилирующая головка Тюрка с силовым приводом для уменьшения размеров сторон жилы от 0,305 мм приблизительно до 0,254-0,279 мм. Следующий пропуск осуществляется через вторую профилирующую головку Тюрка, в которой эти размеры дополнительно уменьшаются приблизительно до 0,203 - 0,254 мм, при этом общая конфигурация сечения становится квадратной. Оба пропуска являются сжимающими относительно размеров, указанных выше, с увеличением поперечного размера (размера в направлении поперечного сечения, перпендикулярном направлению сжатия) и увеличением длины проволоки. Кромки закругляются при каждом пропуске. Затем проволока пропускается через волочильную матрицу, где она округляется и удлиняется и имеет диаметр 0,201 мм (N 32 AWG). Преимуществом этого изобретения является то, что когда металлическая фольга, в особенности медная фольга, изготовляется с использованием электролитического осаждения, свойства проволоки, произведенной из такой фольги, могут в значительной степени контролироваться составом раствора электролита. Таким образом, например, растворы электролита, не содержащие органических добавок и имеющие концентрацию ионов чистого хлорида меньше 1 частицы на миллион, и в одном варианте воплощения изобретения, равную нулю или, по существу, равную нулю, в частности, пригодны для производства сверхтонкой медной проволоки (например, приблизительно от 0,455 мм до 0,0008 мм, и в одном варианте воплощения изобретения приблизительно 0,001 мм). Хотя изобретение было описано относительно предпочтительных вариантов его воплощения, должно быть понятно, что при изучении описания для специалистов будут очевидны различные модификации, которые могут вноситься в эти варианты. Таким образом, должно быть понятно, что изложенное здесь изобретение включает такие модификации, лежащие в рамках прилагаемой формулы изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления металлической проволоки, включающий резку фольги для формирования по меньшей мере одной жилы проволоки и профилирование жилы проволоки для придания ей необходимой конфигурации и размеров поперечного сечения, отличающийся тем, что резке подвергают предварительно сформированную металлическую фольгу, имеющую толщину в пределах приблизительно 0,025 - 1,27 мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическую проволоку изготавливают из материала, выбранного из группы, состоящей из меди, золота, серебра, олова, хрома, цинка, никеля, платины, палладия, железа, алюминия, стали, свинца, латуни, бронзы или сплава одного или нескольких из указанных материалов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала применяют сплав, выбранный из группы, состоящей из сплавов меди и цинка, меди и серебра, меди, олова и цинка, меди и фосфора, хрома и молибдена, никеля и хрома и никеля и фосфора. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала применяют медь или сплав на основе меди. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическую фольгу получают электроосаждением. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают ковкую медную фольгу. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед профилированием жилы проволоки осуществляют ее очистку. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что фольгу формируют в электролитической ванне, содержащей анод и горизонтально установленный катод. 9. Способ по п.5, отличающийся тем, что фольгу формируют в электролитической ванне, содержащей анод и вертикально установленный катод. 10. Способ по п.5, отличающийся тем, что фольгу формируют в электролитической ванне на катоде, затем осуществляют продольную резку фольги, находящейся на катоде, для формирования жилы проволоки и последующее удаление жилы с катода. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед резкой фольги катод удаляют из электролитической ванны. 12. Способ по п.5, отличающийся тем, что при формировании фольги применяют поток раствора электролита между анодом и катодом и прикладывают эффективное количество напряжения для осаждения на катоде медной фольги. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что используют раствор электролита с концентрацией ионов хлорида приблизительно 5 ч. на миллион. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что применяют раствор электролита без органических добавок. 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что применяют раствор электролита, содержащий по меньшей мере одну органическую добавку. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органической добавки применяют вещество, выбранное из группы, состоящей из желатина, вещества, содержащего активную серу, сахарина, кофеина, мелассы, гуаргума, гуммиарабика, полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, полиизопропиленгликоля, дитиотреита, пролина, гидроксипролина, цистина, акриламида, сульфопропилдисульфида, тетраэтилтиурамдисульфида, бензилхлорида, эпихлоргидрина, хлоргидроксипропилсульфоната, окиси этилена, окиси пропилена, сульфоналкансульфоната, тиокарбамолдисульфида и селеновой кислоты. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют раствор электролита с концентрацией ионов меди приблизительно 40 - 150 г/л, концентрацией свободной серной кислоты приблизительно 70 - 170 г/л, концентрацией ионов хлорида до 5 ч. на миллион. 18. Способ по п. 12, отличающийся тем, что осаждение фольги на катоде осуществляют при плотности тока приблизительно 538 - 32280 А/м 2 и скорости потока электролита между анодом и катодом приблизительно 0,2 - 5 м/с. 19. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоке придают круглую конфигурацию поперечного сечения. 20. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоке придают поперечное сечение в форме квадрата, прямоугольника, креста, звезды, полукруга, многоугольника, гоночного трека, овала и она имеет плоскую конфигурацию или плоскую с ребрами.

Технологический процесс изготовления проволоки — это ряд последовательных операций (травление, термообработка, воло-чение и другие), при осуществлении которых происходит умень-шение сечения заготовки и достигаются необходимые свойства проволоки.

Качество изделия и экономические показатели производства проволоки зависят от технического уровня процесса. Важным усло-вием снижения трудовых затрат в производстве проволоки яв-ляется сокращение циклов. Это достигают путем волочения про-волоки с максимально возможными суммарными обжатиями (табл. 1).

Таблица 1

Допустимые суммарные обжатия

Сплав или металл	Максимальное суммарное обжатие, %	Сплав или металл	Максимальное суммарное обжатие, %
		Константан
		Монель-металл
		Алюминий
Манганин		Титан (ВТ1)

Они зависят главным образом от пластичности металла и диа-метра обрабатываемой проволоки. Чем меньше диаметр, тем боль-ше допустимое суммарное обжатие. Например, при волочении проволоки бериллиевой бронзы из катанки 7,2 мм в начале про-цесса до размера 4,5 мм допускаются обжатия между отжигами, равные 30—40%, а из заготовки диаметром 1,0—0,5 мм волоче-ние ведется с суммарным обжатием 75—85%.

Важным фактором, определяющим технологию производства проволоки, является заготовка и способ ее получения. От диа-метра заготовки, ее качества зависит трудоемкость производства и качество проволоки.

2. ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПРОВОЛОКИ

Заготовку для изготовления проволоки получают следующими способами:

1. Прокаткой слитков на проволочно-прокатном стане до диа-метра 6,5—19 мм. Этот способ является наиболее производи-тельным и широко используется для получения заготовки из меди, медных сплавов, алюминия, никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, латуней (Л62, Л68, ЛА85-0,5), цинка, бронз (ОЦ4-3, КМЦ-3-1, ББ2), титана и титановых сплавов.

2. Горячим прессованием на гидравлических прессах. Этим способом можно получить заготовку диаметром 5,5—20 мм и вы-ше с высоким качеством поверхности. Однако этот метод менее производителен, чем прокатка, и связан с получением значи-тельных геометрических отходов — от 10 до 25%. В то же время при прокатке эти отходы составляют 2—4%. Прессованием по-лучают заготовку из сплавов, сортовая прокатка которых за-труднена, например латуни ЛС59-1, ЛС63-3 и др., а также при необходимости получения проволоки с высоким качеством по-верхности и сложным профилем.

3. Разрезкой холоднокатаных дисков по спирали специаль-ными ножницами на прямоугольную заготовку (например, раз-мером 6x8 мм). Этот способ применяется для сплавов, не выдер-живающих горячей деформации. К таким сплавам относится фосфористая бронза.

4. Металлокерамическим способом — путем спекания порош-ков в длинные прямоугольные заготовки и последующей ковки их на ротационно-ковочных машинах. Этот способ применяется для тугоплавких металлов (молибден, вольфрам и др.).

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ МЕДИ

Заготовкой для волочения медной проволоки служит катан-ка диаметром 7,2—19 мм или прямоугольного сечения. Для из-готовления проволоки сложного профиля применяется прессо-ванная заготовка соответствующего профиля. Заготовку травят в 8—12%-ном водном растворе серной кислоты, подогретом до 40—50 °С. Волочение катанки диаметром 7,2 мм, предварительно сваренной встык, производят на машинах со скольжением типа ВМ-13 на размер 1,79—1,5 мм. Для смазки и охлаждения при-меняется мыльно-масляная эмульсия. Далее волочение ведут на 22-кратной машине на размер 0,38—0,2 мм, скорость воло-чения до 18 м/сек. Затем волочение на 18-кратных машинах на диаметры 0,15—0,05 мм. На последнем переделе волочения применяют алмазные волоки. Угол рабочего конуса волок 16—18°.

Проволоку диаметром 0,15—0,05 мм изготавливают без про-межуточного отжига. При необходимости проводится безокис-лительный отжиг, как правило, на готовых размерах в конвейер-ных электропечах с водяным затвором или в шахтных электро-печах без доступа воздуха.

На некоторых заводах кабельной промышленности эксплуа-тируются волочильные машины с совмещенным отжигом медной проволоки. Применение таких машин позволяет снизить трудо-емкость изготовления проволоки и повысить степень автомати-зации производства. В настоящее время работают над улучше-нием качества отжига проволоки на этих машинах.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ АЛЮМИНИЯ

Алюминиевую проволоку изготавливают из катаной заго-товки диаметром 7—19 мм. При горячей прокатке алюминий по-крывается очень тонким слоем окислов, влияние которого на процесс волочения незначителен, поэтому горячекатаную заго-товку обычно не травят. Но при длительном хранении на метал-ле образуется слой окислов, который рекомендуется стравли-вать. В этом случае производят травление в водном растворе, со-держащем 8—12% H 2 SO 4 .

Изготовление алюминиевой проволоки средних и тонких раз-меров проводится по следующей схеме.

Волочение катанки диаметром 7,2 мм на 1,8 мм осущест-вляется на многократных машинах без скольжения типа ВМА-10/450. Далее волочение на размер 0,47—0,59 мм прово-дится на 15 волочильных машинах со скольжением; скорость волочения до 18 м/сек.

На машинах без скольжения применяется густая смазка, на машинах со скольжением — мыльно-масляная эмульсия.

При многократном волочении алюминиевой проволоки в це-лях снижения обрывности принимают величину вытяжек на 5% ниже, чем для меди. Волоки применяются с углом рабочего кону-са, равным 24—26°.

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЦИНКА

Цинковая проволока изготавливается из цинка марок ЦО и Ц1. Заготовкой для волочения служит катанка диаметром 7,2 мм , ее протягива-ют на размер 3,7 мм на 6-кратной машине со скольжением типа 6/480. Смазкой служит мыльно-масляная эмульсия, приготов-ленная из пасты Ц4 с добавкой серного цвета. Далее волочение на машинах со скольжением типа 8/250, 10/250 с диа-метра 3,7 мм на готовые размеры 1,5—2 мм. Смазка та же, что и для предыдущего передела волочения. При волочении цинко-вой проволоки особое внимание должно уделяться подготовке смазки и волок. Для снижения усилий на преодоление трения рекомендуется уменьшить площадь контактирования проволоки в очаге деформации, для чего угол рабочего конуса волоки уве-личивают до 24—26°, а длину рабочего пояска уменьшают до 0,3 диаметра готовой проволоки.

Цинковую катанку обычно не подвергают травлению, так как тонкий слой окислов, покрывающий ее, не оказывает влия-ния на процесс волочения.

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ТИТАНА

Заготовкой для волочения проволоки из титана служит ка-танка диаметром 8 мм. Волочение ведут на однократных или многократных машинах без скольжения в твердосплавные металлокерамические волоки. Для смазки применяют сухой порошко-образный графит. Скорость волочения от 20 до 50 м/мин. Допу-стимые суммарные обжатия при волочении проволоки из титана марки ВТ1 — от 45 до 60%. После такой деформации проводится отжиг в электропечах при температуре 620—640°С, выдержка при данной температуре 20 мин.

Отожженные бухты проволоки погружают в соляноизвестковый раствор следующего состава: 100—150г/л гашеной извести (СаО) и 80—100 г/л поваренной соли (NaCl). Температура раствора 80—90 °С. После обработки в растворе бухты просуши-вают в токе теплого воздуха. Полученный на поверхности про-волоки известковый слой способствует лучшему захвату сухого порошкообразного графита.

Готовую проволоку травят для снятия альфированного слоя. После травления проволоку подвергают вакуумному отжигу для повышения пластичности и снижения содержания водорода. Температура отжига 750— 800 °С, время выдержки 4—6 ч, охлаждение в печи до 250 °С. В печи поддерживается вакуум от 13,3 до 6,65 мн/м 2 (от 1 · 10 -4 до 5 10 -5 мм рт. ст.).

По указанной технологии изготавливается проволока из ти-тана марки BT1 диаметром от 1,2 до 7 мм. Волочение ведут в твердосплавные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 8—10°.

Проволоку из титановых сплавов изготавливают по этой же технологии, но с большим количеством промежуточных отжигов, так как допустимое суммарное обжатие при обработке сплавов снижается до 30—40%.

7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Проволоку из никеля и его сплавов изготавливают из катаной заготовки. Поверхность катанки из никелевых сплавов и за-готовка после отжига имеют весьма плотную окисную пленку, препятствующую процессу волочения, поэтому в производстве проволоки особое внимание уделяется подготовке поверхности. С этой целью применяется комбинированное щелочно-кислотное и кислотно-солевое травление, известково-солевое покрытие по-верхности заготовки.

Волочение проволоки из никелевых и медно-никелевых спла-вов, обладающих высокой твердостью и прочностью, связано с повышенным износом волок, поэтому в процессе производства этой проволоки вопросу стойкости волок также уделяется боль-шое внимание. С этой целью повышается качество подготовки поверхности металла, подготовки волок и смазки, внедряется волочение проволоки в условиях жидкостного трения. В настоя-щее время волочение проволоки из никеля, кремнистого никеля, никеля марганцовистого, константана, хромеля на многократ-ных машинах без скольжения ведется в так называемые сборные волоки, создающие условия жидкостного трения.

Проволоку из никеля и его сплавов отжигают в электропе-чах шахтного типа без доступа воздуха, а также в протяжных электропечах. Для получения светлой поверхности рекомендует-ся вести отжиг в среде генераторного газа, диссоциированного и неполностью сожженного аммиака, содержащего 5% водорода, или в чистом осушенном водороде. Отжиг термоэлектродной проволоки на готовых размерах ведется в окислительной среде для получения надеж-ной окисной пленки, которая в значительной мере определяет свойства проволоки (стабильность т. э. д. с).

8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ВОЛЬФРАМА

Заготовкой для вольфрамовой проволоки служат вольфрамо-вые штабики квадратного сечения 15X 15 мм, длиной около 0,5 м, полученные металлокерамическим способом.

Перед волочением штабики проковывают на ротационно-ковочных машинах на диаметр 2,5—3,0 мм. Кованую заготовку протягивают на диаметр 1 мм на цепных волочильных станах длиной до 30 м. Волочение горячее, для чего стан оборудован газовой печью. Перед задачей в волоку конец прутка заостряют путем нагрева до вишнево-красного цвета и погружения в короб-ку с сухим азотнокислым калием или натрием. Под действием высокой температуры соль растворяется и равномерно раство-ряет концы вольфрамовых прутков на длине 100—120 мм. Сле-дует избегать попадания азотнокислого калия или натрия в ка-нал волоки во избежание его порчи. После заострения с конца прутка смывают остатки азотнокислого калия или натрия водой и смазывают его коллоидно-графитовым препаратом марки B-1. Заостренный конец нагревают в печи и затя-гивают в волоку на длину до 200 мм. Затем конец прутка про-гревают вместе с волокой, быстро устанавливают в волокодержатель и протягивают.

Волочение ведется на скорости 0,1—0,15 м/сек. Волоки твер-досплавные с углом рабочего конуса 8—10 град. Перед волоче-нием волоку нагревают до температуры 500 °С, а проволоку до 1000—850 °С в зависимости от диаметра (с уменьшением диа-метра снижается температура).

Таким образом процесс повторяют 7—8 раз до диаметра 1 мм, после чего проволоку сворачивают в моток.

Далее волочение на размер 0,5—0,55 ведут на однократных волочильных машинах в 6 протяжек. С фигурки проволока про-ходит через смазочную коробку с коллоидно-графитовым пре-паратом марки В-1, разбавленным дистиллированной водой в со-отношении 1:1, попадает в газовую печь, где нагревается до температуры 800—750 °С, протягивается в победитовую волоку со скоростью 0,16—0,20 м/сек и принимается на барабан диа-метром 500 мм.

Волочение на более тонкие размеры проводится по этой же схеме с приемом проволоки на барабаны диаметром 200 мм или на катушки. Скорость волочения до 0,3—0,4 м/сек. Для смазки применяют препарат марки В-1, разбавленный дистиллирован-ной водой в соотношении 1: 2. Волочение проволоки диаметром 0,34—0,32 мм и ниже ведется в алмазные волоки типа Т, кото-рые нагревают перед волочением до 400 °С.

9. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ БЛАГОРОДНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Для изготовления проволоки из серебра применяют катаную или прессованную заготовку диаметром 7—8 мм. Волочение за-готовки ведут без промежуточного отжига до размера 0,26 мм по следующей схеме. До диаметра 3—3,5 мм применяют однократ-ное волочение. В качестве смазки используют хозяйственное мыло. Волочение на этом переделе можно вести на многократ-ных волочильных машинах со скольжением типа ВМ-13 или СМВ-П-9. Волочение до размера 1,2 мм ведут на 15-кратной ма-шине со скольжением типа 15/250, затем на машине типа 22/200 до диаметра 0,26 мм. На этом размере проводится отжиг в камер-ной электропечи при температуре 250 °С, выдержка 30 мин.

Дальнейшее волочение на тончайшие размеры до 0,02 мм проводится на 18 волочильных машинах со скольжением без проме-жуточного отжига. На машинах со скольжением смазкой служит мыльная эмульсия. Волоки твердосплавные металлокерамические с углом рабочего конуса 16—18 град. Для тончайшего воло-чения применяют алмазные волоки типа М.

В процессе обработки серебряной проволоки заготовка и промежуточные размеры после отжига травлению не подверга-ются. Особое внимание уделяется чистоте рабочего места, каче-ству поверхности проволоки, подготовке производства с целью исключения обрывности и потерь металла.

Для получения проволоки тончайших диаметров (до 0,001 мм) из золота, платины и сплавов благородных металлов применяют волочение в медной рубашке, для чего пруток из благородных металлов или сплавов диаметром до 2 мм закладывают в.медную трубку диаметром 10 мм и с толщиной стенки 4 мм. Такую биметаллическую заготовку подвергают волочению до расчетного размера.

Так, для получения платиновой проволоки диаметром 0,01 мм волочение биметаллической заготовки ведут до диаметра 0,05 мм, для получения диаметра 0,005 мм — волочение до 0,025 мм, для диаметра 0,004 мм — волочение до 0,02 мм и т. д. Перед приме-нением проволоки из благородных металлов с нее стравливают верхний слой металла (медную рубашку) раствором азотной кис-лоты в дистиллированной воде в соотношении 1:1.

Проволоку из бериллия и его сплавов диаметром от 1 до 0,12 мм производят волочением при температурах 420—450 °С. Обжатие за проход составляет 25%. В качестве смазки исполь-зуют коллоидный графит в масле, а также смесь графита с ди-сульфидом молибдена. После каждого третьего прохода прово-локу подвергают промежуточному отжигу при 800 °С в течение 6 ч 30 мин. Очистку поверхности проволоки производят ультра-звуковым методом, так как травление снижает ее механические свойства.

10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЛАТУНЕЙ

Пластичность латуней ниже пластичности меди, поэтому в процессе обработки они быстрее нагартовываются и требуются промежуточные отжиги. По пластичности латуни можно условно разделить на три группы: 1) пластичные латуни, содержащие выше 78—80% меди. К ним относятся латуни Л80, ЛА85-0,5, Л90 и др.; 2) латуни средней пластичности, содержащие 60—70% ме-ди. К ним можно отнести Л62, Л68; 3) латуни низкой пластично-сти. К ним относятся латуни марок ЛС59-1, ЛО60-1.

Изготовление проволоки толстых и средних размеров из латуней первой группы можно вести без промежуточного отжига; тонких размеров—с одним промежуточным отжигом и тончай-ших—с двумя отжигами.

Из латуней второй группы изготовление проволоки толстых размеров ведется без промежуточных отжигов; средних размеров— с одним и двумя промежуточными отжигами; тонких размеров — с тремя отжигами и тончайших — с четырьмя промежуточными отжигами.

Проволока из латуней третьей группы диаметром выше 5 мм производится из прессованной заготовки соответствующего диа-метра без промежуточных отжигов. Проволоку диаметром ниже 5 мм изготовляют с промежуточными отжигами через каждые 30—40% обжатия.

С улучшением технологии подготовки поверхности металла перед волочением, повышением качества волочильного инстру-мента и смазки, а также улучшением качества заготовки суммар-ные обжатия при волочении латунной проволоки могут быть по-вышены и, следовательно, сокращено количество промежуточ-ных отжигов.

В связи с большой градацией латунной проволоки по механи-ческим свойствам терми-ческая обработка в технологическом процессе ряда марок латун-ной проволоки (Л62, Л68 и др.) имеет важное значение, опреде-ляющее качество проволоки (механические свойства) и условия ее дальнейшей обработки. В процессе производства латунной проволоки особое внимание должно уделяться отжигу, с точки зрения его равномерности, и подготовке поверхности проволоки после отжига для дальнейшей обработки. Многократное воло-чение латунной проволоки средних и тонких диаметров ведется с частными обжатиями 17—18%. Желательно работать на мень-ших обжатиях, если позволяет машина.

Травление заготовки проволоки и промежуточных размеров после отжига проводится в 5—15%-ном водном растворе серной кислоты. Удовлетворительное качество травления латунной про-волоки получается при условии погружения ее в раствор на при-способлении, обеспечивающем равномерное травление каждой бухты.

Для получения светлой поверхности проволоки после отжига в отдельных случая проводится травление в растворе, содержа-щем 2 ч. серной кислоты, 1 ч. азотной кислоты и 6 ч. воды с по-следующим пассивированием в водном растворе, содержащем 150 г/л хромпика и 400—450 г/л серной кислоты. После пассиви-рования производится нейтрализация в щелочном растворе. Латунная проволока отжигается в шахтных электропечах без доступа воздуха и в протяжных электропечах.

Наиболее равномерный отжиг получается в протяжных элект-ропечах, а также в шахтных электропечах с принудительной цир-куляцией воздуха. Хорошие результаты по равномерности от-жига проволоки Л62 получены в шахтных электропечах колодцевого типа, оборудованных автоматическим регулированием температур по зонам с учетом тепловой инерции печи. При этом достигнуты узкие пределы механических свойств проволоки в одной партии: предел прочности от 400 до 460 Мн/м 2 (40— 46 кгс/мм 2), а в одном мотке колебания не превышают 30 Мн/м 2 (3 кгс/мм 2) (проволока была изготовлена из латуни марки Л62 с содержанием меди 62—63%).

Для волочения латунной проволоки применяют твердосплав-ные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 14— 18 град. Проволоку диаметром ниже 0,2 мм протягивают в алмаз-ные волоки типа П.

При наплавке проволокой Св-08 поверхность легко обрабатывается резанием. Для повышения износостойкости поверхностей применяют проволоку из сталей 45, 70, 60С2, У7, У8.

Данный способ эффективен при наплавке цилиндрических поверхностей малых диаметров.

Библиографический список

1. Технология ремонта машин: Учебник для студентов вузов / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский и др.; Под ред. Е.А. Пучина. – М.: КолосС, 2007. – 488 с.

2. А.И. Сидоров. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой — М.: Машиностроение, 1987, 192 с.

3. Н.В. Молодык, А.С. Зенкин. Восстановление деталей машин. Справочник. …
– М.: Машиностроение, 1989, – 480 с

4. Справочник сварщика: Под ред. В.В. Степанова. Справочник. – М.: Машиностроение, 1975, – 518 с

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Для изготовления изделий данной группы используют черновые и цветные металлы, их сплавы, из которых путем целенаправленного изменения химического состава и внутреннего строения можно получать материалы с различными свойствами.

Металлы и сплавы в зависимости от их свойств можно классифицировать по внешнему виду, назначению, температуре плавления, плотности и другим признакам.

К числу черных металлов относят железо и его сплавы. Они имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость.

Сплавы железа с углеродом, содержащие его до 2,0 % , называются сталью, а содержащие больше 2,0 % — чугуном.

В зависимости от химического состава и структуры чугун разделяют на литейный, передельный, специальный (ферро­сплавы), ковкий.

Свойства чугуна определяются углеродом, который может присутствовать в виде механической примеси чешуек графита (серый чугун), а также быть химически связанным в виде кар­бида железа (белый чугун).

Химически связанный углерод способствует повышению твердости и плотности чугуна, графит наоборот снижает его твердость, но улучшает литейные свойства (снижает усадку, увеличивает жидкотекучесть).

Кроме углерода, в этом металле присутствуют постоянные примеси: кремний, фосфор, сера, марганец.

Кремний (Si), соединяясь с железом, мешает поглощению им углерода и способствует образованию твердых растворов. Крем­ний повышает механическую прочность, твердость, но понижает вязкость чугуна и обрабатываемость снятием стружкой.

Фосфор (Р) увеличивает жидкотекучесть серого чугуна, по­вышает его твердость и износостойкость. Вместе с тем, повышен­ное содержание фосфора увеличивает вероятность образования трещин от незначительных ударов и при нагревании до невысоких температур, т.е. придает изделиям ломкость и повышенную хрупкость в холодном состоянии. Например, кухонные плиты, сковороды, горшки из чугуна с повышенным содержанием фос­фора нередко разрушаются от неравномерного нагрева.

Сера (S) является вредной примесью. Она уменьшает жидко­текучесть и способствует отбеливанию металла, делает его красноломким в раскаленном состоянии. Это объясняется тем, что сера в чугуне присутствует в виде сернистого железа, температура плавления которого значительно ниже температуры плавления чугуна.

Марганец (Мп) способствует образованию твердого и хруп­кого, химически связанного углерода, увеличивает склонность чугуна к отбеливанию и делает его более плавким.

Свойства и структура разных видов чугуна зависят не толь­ко от химического состава, но и скорости охлаждения отливок.

Быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, замедленное — серого.

Белый чугу н отличается большой твердостью и хрупкостью, не может подвергаться механической обработке, плохо запол­няет литейную форму и идет главным образом в передел на сталь и называется передельным. Излом передельного чугуна серебристый.

Серый чугун , в котором углерод находится в виде свободного графита, в изломе имеет серый цвет и обладает жидкотекучестью, малой усадкой, хорошим заполнением литейных форм. Поэтому он и называется литейным.

Серый чугун в зависимости от механических свойств выпуска­ется следующих марок: СЧ 00, СЧ 12-28; СЧ 15-32, СЧ 18-36, СЧ 44-64. Буквы СЧ обозначают «серый чугун», первые две циф­ры после букв показывают предел прочности при растяжении, вторые предел прочности при испытании на изгиб.

Серый чугун применяют для изготовления методом литья деталей и изделий, испытывающих небольшие нагрузки в работе. Используют его для изготовления посуды, замков, инструментов, деталей мотоциклов.

Исходным материалом для получения ковкого чугуна слу­жит белый, который подвергается длительному нагреву при температуре 800-1000 °С. При этом карбид железа разлагает­ся. Зерна образованного при этом графита имеют небольшие размеры и шаровидную форму, вследствие чего ковкий чугун обладает меньшей хрупкостью и имеет некоторую пластич­ность. Этот металл применяют для производства мелких изделий, от которых требуется высокая прочность.

Сталью называют многочисленные сплавы железа с угле­родом, в котором его содержится менее 2,0 %. В большинстве практически применяемых сталей содержание углерода нахо­дится в пределах от 0,1 до 1,4 % . Кроме углерода, в любой стали обязательно содержатся примеси марганца (0,50-1,75 %), крем­ния (0,50-2,25 %), фосфора (0,07-2,00 %), серы (0,02-0,07 %). Постоянные примеси марганца, кремния необходимы. Они полезны для стали, а примеси серы и фосфора вредны, но от них невозможно освободиться полностью.

Марганец повышает прочность и сильно увеличивает прокаливаемость стали. Он устраняет вредное действие серы, являет­ся эффективным раскислителем и уменьшает ломкость и хруп­кость стали.

Кремний повышает прочность этого металла. Его применя­ют при производстве спокойной стали для получения плотного слитка.

Сера является вредной примесью. Она попадает в сталь из руды и топлива и образует сернистое железо. При нагреве под ковку и прокатку сталь такого состава уже при температуре красного каления (=800 °С) становится хрупкой, ломкой.

Фосфор, растворяясь в феррите, повышает его твердость и резко снижает ударную вязкость, вызывает хладноломкость, т.е. хрупкость стали при низкой температуре.

К скрытым примесям относят кислород, азот и водород. Они могут быть в стали в свободном состоянии, заполняя различно­го вида несплошности; растворенными в феррите или в виде хи­мических соединений. В любой форме они являются вредными для здоровья людей.

Азот повышает твердость, и хрупкость стали, понижает ее пластичность и вязкость. Кислород вызывает ломкость, снижа­ет ее пластичность и вязкость.

Случайные примеси попадают в сталь вместе с рудой и шла­ковыми включениями. Некоторые случайные примеси улучша­ют ее свойства, но большинство - ухудшают.

Во многих сталях содержатся также различные элементы, специально введенные для придания металлу тех или иных свойств. Их создают путем изменения химического состава ста­ли. При этом изменяются не только прочность, и пластичность стали, но и ее специальные свойства.

Непременной составной частью стали является углерод (С). В пределах от 0,10 до 1,44 % он сильно изменяет все свойства металла. В одинаковом структурном состоянии (после отжига) увеличение содержания углерода вызывает возрастание твер­дости, повышение упругости и прочности, а пластичность снижается. Для придания стали определенных ценных свойств в ее состав вводят специальные добавки хром, никель, титан, вольфрам, кремний и др.

Хром (Сг) - один из наиболее доступных легирующих ком­понентов. Он препятствует росту зерна при нагреве, улучшает механические свойства, способствует лучшей работе на истира­ние, повышает коррозионную стойкость при комнатной и высо­кой температуре, режущие свойства. При значительных коли­чествах Сг (более 10 %) сталь становится нержавеющей, но од­новременно с этим теряет способность воспринимать закалку. Из хромистой стали изготовляют посуду, ножи, столовые приборы и принадлежности.

Никель (Ni) повышает предел упругости металла, не снижая ударной вязкости, противодействует росту зерен при нагреве, повышает прокаливаемость, снижает коробление при закалке. При введении 18-20 % Ni в сталь, содержащую Сг, получают немагнитную, обладающую высокой коррозионной и жаростой­костью сталь. Никель благоприятно действует на эксплутационные свойства стали.

Вольфрам (W) повышает твердость, и режущие свойства ин­струментальной стали вследствие образования с углеродом устойчивых мелкодисперсных карбидов. Сталь с содержанием 18 % вольфрама известна как быстрорежущая.

Алюминий вводят в сталь чаще всего с целью повыше­ния ее коррозионной стойкости при высокой температуре (жа­ростойкости).

Кроме перечисленных выше, в сталь для изменения ее свойств могут вводиться титан, молибден, ванадий и другие элементы. Они могут содержаться в ней и порознь, и в различ­ных сочетаниях друг с другом. Количество их тоже может силь­но изменяться. Необходимо иметь в виду, что влияние суммы нескольких элементов нельзя определить, зная влияние каждо­го элемента в отдельности. В этом случае наблюдаются более сложные явления, результат которых должен рассматриваться в каждом отдельном случае.

На свойства и качество стали и изделий из нее влияет способ производства. Основное количество этого металла получают пу­тем переработки передельного чугуна.

Для выплавки стали используют следующие исходные мате­риалы: металлошихта, металлодобавки, флюсы, окислители.

Основная масса металлошихты передельный чугун к стальной лом. Металлодобавки в виде ферросплавов вводятся в сталь для легирования и раскисления.

Флюсами (добавочными материалами) служат известняк, боксит и плавиковый шпат. Известняк способствует возникно­вению шлака, а боксит и плавиковый шпат его жидкотекучести.

В качестве окислителей применяют газообразный кислород или твердые окислители в виде железной руды, прокатной ока­лины.

Процесс получения стали сводиться к удалению из чугуна из­лишнего углерода, кремния, марганца и очистке чугуна от вредных примесей (серы и фосфора).

В настоящее время выпускается огромное количество марок стали, oтличaющиxcя по химическому составу и свойствам. В основу классификации стали положены следующие признаки. По способу получения мартеновская, конвекторная, электросталь (дуговая, индукционная).

По химическому составу - углеродистая (низко-, средне-, высокоуглеродистая) и легированная с различной степенью легированности: низколегированная, легированная, высоколеги­рованная, сложнолегированная.

По назначению - строительная, конструкционная, инстру­ментальная, специального назначения.

Конструкционная сталь обладает комплексом высоких ме­ханических свойств, достаточно прочна и пластична в условиях самых разнообразных внешних нагрузок - статических, дина­мических, циклических, растягивающих, скручивающих. Кроме того, конструкционная сталь имеет высокие технологи­ческие свойства. Она должна хорошо отливаться, обрабаты­ваться давлением, резанием, легко свариваться. Этим требова­ниям во многом отвечает углеродистая сталь, содержащая от 0,1 до 0,7 % углерода.

В зависимости от качества углеродистую сталь делят на два вида - обыкновенную и качественную.

Сталь конструкционную обыкновенного качества делят на три группы (А, Б, В).

Конструкционную качественную изготовляют в мартенов­ских печах. Она отличается от стали обыкновенного качества более нормируемым содержанием углерода в каждой марке и меньшим вредных примесей серы. Ее маркируют двухзнач­ными цифрами, указывающими среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. В марках 20, 35, 40 содержится соответственно 0,20, 0,35, 0,40 % углерода. Конструкционная сталь пригодна для изготовления различных деталей и кон­струкций, приборов для окон и дверей, гвоздей, шурупов, про­волоки, посуды и т.д.

Инструментальная сталь обладает высокой твердостью. Твер­дость инструмента должна быть значительно выше, чем у обра­батываемой конструкционной стали. Кроме того, инструмен­тальная сталь должна обладать высокой износоустойчивостью для сохранения размера и формы режущей кромки, а также достаточной прочностью и пластичностью, чтобы избежать по­ломки инструмента в процессе работы.

Из числа углеродистых такими свойствами обладает сталь с содержанием углерода от 0,65 до 1,35 %.

Инструментальная углеродистая сталь выпускается каче­ственная и высококачественная. Последняя отличается мень­шим содержанием вредных примесей, имеет узкие пределы со­держании марганца, кремния.

Инструментальную углеродистую сталь маркируют буквой У (углеродистая) и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если после цифры стоит буква А, то сталь высококачественная.

Легированной сталью называют сплавы железа с углеродом, в составе которых введены одна или несколько смешанных до­бавок в количестве, заметно изменяющем структуру стали, ее свойства и условия термической обработки.

Наиболее часто применяемыми легирующими элементами являются марганец, кремнии, хром, никель, вольфрам, молиб­ден, кобальт, ванадии, титан и др. Легирующие элементы мо­гут быть введены в сталь в различных количествах и сочетани­ях. Химический состав легированной стали является основным показателем, от которого зависят ее свойства, качество, область применения.

В настоящее время выпускается много марок легированной стали. Их можно разделить на группы по степени и сложности легирования, наименованию основных легирующих элементов. Однако наиболее удобным является деление легированной ста­ли по назначению: конструкционная, инструментальная и сталь с особыми свойствами.

Конструкционную легированную сталь в свою очередь под­разделяют на строительную, машиностроительную, пружин­но-рессорную и шарикоподшипниковую.

При изготовлении товаров применяется пружинно-рессор­ная и шарикоподшипниковая сталь. Данные марки стали спо­собны сохранять длительное время упругие свойства и облада­ют повышенной износоустойчивостью.

Инструментальную легированную сталь используют для из­готовления инструментов, к которым предъявляют повышен­ные требования в отношении механических свойств — твердос­ти, прочности, красностойкости при достаточной вязкости. На­иболее широко легированную сталь применяют для изготовле­ния режущих инструментов по металлу сверл, ножовочных полотен, напильников, резьбонарезных инструментов (9ХС, Р9, Р12, Р18). Кроме того, из нее изготовляют пилы по дереву (85ХФ), бритвы и лезвия для безопасных бритв.

Легированные стали специального назначения классифици­руются по химическому составу на коррозионно-стойкие, жа­ростойкие и жаропрочные.

В производстве бытовых изделий наиболее часто применяют хромистую и хромо никелевую нержавеющие стали. Хромис­тую марок 1X13 и 2X13 используют для изготовления посулы, ложек, вилок, а марок 3X13 и 4X13 - для изготовления ножей. Хромоникелевая cталь марки XI8 Н9 обладает повышенной по сравнению с хромистой сталью коррозийной стойкостью к действию пресной и морской воды, пищевых кислот, растворов, щелочей и хлористых солей. Её используют для изготовления кухонной посуды, баков стиральных машин, деталей холодильников.

Цветные металлы и сплавы принято делить на четыре груп­пы: легкие (алюминий, марганец, титан), тяжелые (медь, ни­кель, кобальт, ванадий); тяжелые легкоплавкие (цинк, свинец, олово, кадмий, ртуть); благородные (платина, золото, серебро).

Для изготовления товаров народного потребления находят применение такие металлы, как алюминий, медь, никель, хром, цинк, олово, титан, вольфрам и благородные металлы.

Алюминий по внешнему виду представляет собой блестя­щий серебристый белый металл. На воздухе он быстро окисля­ется, покрываясь тонкой белой матовой пленкой оксида. Эта пленка обладает высокими защитными свойствами. Алюминий достаточно легко окисляется растворами едких щелочей, соля­ной и серной кислотами. В концентрированной азотной кислоте и органических кислотах он обладает высокой стойкостью.

Наиболее характерными физическими свойствами алюми­ния является его малая относительная плотность и высокие тепло- и электропроводность. Для механических свойств алю­миния характерны большая пластичность и малая прочность. Чистота этого металла является решающим показателем, влияющим на все его свойства. Поэтому химический состав по­ложен в основу его классификации.

В зависимости от количества примесей выпускают алюми­ний особой чистоты А999; высокой чистоты А995, А99, А97, А95; технической чистоты А85.

Применение алюминия обусловлено особенностью его свойств. Сочетание легкости с достаточной электропроводностью позво­ляет применять его как проводник электрического тока. Из алюминия изготавливают кабели, конденсаторы, выпрямители, раз­нообразную посуду для приготовления пищи, алюминиевую фольгу для упаковки пищевых продуктов. Высокая коррозион­ная стойкость этого металла делает его незаменимым материа­лом в химическом машиностроении. Алюминий применяют как антикоррозионное покрытие других металлов и сплавов.

Прочность алюминия незначительна. Поэтому для изготов­ления изделий применяют не чистый алюминий, а его сплавы. Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на деформируемые и литейные. Деформируемые имеют высокую плотность в нагретом состоянии, а литейные — хорошую текучесть.

Для получения этих технологических свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы. Основными из них в различных деформируемых сплавах являются медь, магний, марганец и и цинк. В небольших количествах вводят также крем­нии, железо, никель п др.

Литейные алюминиевые сплавы получают введением леги­рующих элементов в таком количестве, чтобы обеспечить хоро­шую текучесть, чему способствует введемте в качестве легиру­ющих элементов марганца, кремния, меди.

Литейные сплавы с высоким содержанием кремния часто называют силуминами. Они характеризуются хорошими техно­логическими качествами: поддаются свариванию, обработке резанием, дают малую усадку. Однако механические качества этих сплавов невысокие.

Медь и ее сплавы . Медь тяжелый металл, имеет красно­вато-розовый цвет, химически малоактивный, обладает высо­кой тепло- и электропроводностью. Во влажной среде она тус­кнеет, образуя темно-красную оксидную пленку или зеленую патину, т.е. карбоната меди. В атмосфере, загрязненной серой, данный металл покрывается черной пленкой сернистой меди. Все эти соединения при воздействии на них пищевых кислот об­разуют токсичные растворы.

Чистую медь применяют для изготовления проводников электрического тока: проводов, шнуров, контактов. Из сплавов на медной основе распространенными являются латунь, брон­за, медно-никелевые сплавы.

Латунью называют сплав меди с цинком. Количество цин­ка, содержащегося в той или иной латуни, колеблется в преде­лах от 4 до 41 % . Наилучшими механическими свойствами об­ладает латунь, содержащая 20—41 % цинка. Недостатком ла­туни является ее способность к самопроизвольному растрески­ванию.

Наиболее распространенной является латунь марок Л 96, Л 90 (томпак), Л 85, Л 80 (полутомпак), Л 70, Л 68, Л 63, Л 60 (латунь).

Буква «Л» означает «латунь», цифры процент содержа­ния меди. Цвет латуни зависит от содержания цинка.

Сплавы с 18-20 % цинка имеют желто-красный цвет, с 20-30 % — буро-желтый, с 30-45 % — светло-желтый. Латунь обладает ценными технологическими свойствами, хорошей жидкотекучестью, легко подвергается деформации. Из латуни вырабатывают духовые музыкальные инструменты, посуду, самовары, рыболовные тонарм, гильзы для патронов и др. Изготавливают их методом глубокой вытяжки и литья.

Бронзой называют все медные сплавы за исключением латуни. Это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. Бронзу делят на оловянную и безоловянную.

Оловянная может содержать до 13 % олова. Однако однофазная структура сплава получается при содержании олова только до 7-8%.

Оловянную бронзу легируют цинком, никелем, фосфором, который улучшает антифрикционные свойства и ее обрабаты­ваемость резанием. Оловянную бронзу применяют в ювелирном производств для изготовления художественного литья. Безоловянная бронза - это сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем и кремнием. Она превосходит оло­вянную по коррозионной стойкости, жидкотекучести и нашла широкое применение для изготовления деталей машин.

Медно-никелевые сплавы - мельхиор (19 % Ni), нейзиль­бер (15 % Ni, 20 % Zn), константан (40 % Ni, 1,5 % Mn, 3 % Ni, 12 % Mn). Ni увеличивает прочность, твердость и пластичность сплавов. Он резко снижает электропроводность меди. Это ис­пользуется для создания сплавов на медной основе с высоким электросопротивлением. Никель повышает антикоррозионную стойкость, изменяет цвет и внешний вид сплавов. Уже при 15 % Ni сплавы имеют серебристо-белый цвет.

Мельхиор и нейзильбер применяют для изготовления посу­ды, столовых приборов и принадлежностей, ювелирных, худо­жественных и галантерейных изделий, а также чеканки монет и медалей.

Никель - пластичный металл серебристого цвета с желтова­тым оттенком. Легко поддается полировке до зеркального блес­ка и долго сохраняет ее. Имеет высокую коррозионную стой­кость в окислительной среде, как при комнатной, так и при высо­кой температуре. При нагреве до 1000 °С покрывается лишь тон­ким слоем оксида. По твердости он не уступает железу.

Никель используется для нанесения защитно-декоративных покрытий на металлические изделия (столовые приборы, при­боры для окон и дверей, посуды и инструменты). Этот металл применяют в качестве легирующего компонента в хромо-нике­левой, а также стали с особыми физическими свойствами. К сплавам на основе никеля относят нихром при содержании хрома 13,3 %, хромель (9-10 % хрома), монель -металл (сплав никеля с медью).

Нихром имеет высокое электросопротивление и стойкость против окислении при высокой температуре. Нихром, легиро­ванный алюминием, титаном, является высокожаропрочным сплавом.

Монель обладает высокой коррозионной стойкостью, применяется в ювелирном производстве, для деталей машин, работающих в тяжелых атмосферных условиях.

Хром - твердый металл серебристого цвета с синеватым от­тенком. Отлично полируется, стоек по отношению к истиранию и атмосферной коррозии. Растворим в соляной и серной кисло­те, на кислотную не реагирует. На воздухе окисляется лишь при нагревании. Применяется DTOT металл в качестве составной час­ти многих сплавов, нержавеющей стали, нихрома. Хром ис­пользуется для покрытия других металлов. Хромовые покры­тия отличаются высокой износостойкостью.

Титан

Магний легкий металл серебристо-белого цвета с силь­ным блеском, но на воздухе быстро тускнеет, покрываясь ок­сидной пленкой. Высокая активность магния к кислороду - наиболее характерное его химическое свойство. Магний не раз­рушается щелочами, незначительно в концентрированных кислотах.

Чистый магний применяется для раскисления стали, осветле­ния в фотографии, удаления влаги из органических продуктов. В качестве конструкционного материала применяют сплавы магния, легируемые алюминием, цинком и марганцем. Алю­миний и цинк повышают прочность, а марганец улучшает кор­розионную стойкость в магниевых сплавах. Последние не име­ют высокой прочности. Однако у них неоспоримое преимуще­ство — легкость. Поэтому их применяют в тех случаях, когда к изделию не предъявляют высоких требований по прочности. Но необходимо, чтобы оно было малой массы.

Цинк металл серовато-синеватого цвета, обладает высокой химической активностью и растворяется многими реагентами — неорганическими и органическими кислотами, щелочами, многими пищевыми продуктами, а также щелочами при кипячении. Соли цинка вредны для здоровья человека. Наиболее ценными свойствами цинка является его коррозионная стойкость в атмосфере (на нем образуется защитная оксидная пленка

Хром — твердый металл серебристого цвета с синеватым оттенком. Отлично полируется, стоек по отношению к истиранию и атмосферной коррозии. Растворим в соляной и серной кисло те, на азотную не реагирует. На воздухе окисляется лишь при нагревании. Применяется этот металл в качестве составной час­ти многих сплавов, нержавеющей стали, нихрома. Хром ис­пользуется для покрытия других металлов. Хромовые покры­тия отличаются высокой износостойкостью.

Титан - легкий блестящий серебристый белый металл. Устойчив к коррозии вследствие образования на поверхности защитной окисной пленки большой плотности и однородности. Не реагирует на разбавленные и концентрированные органи­ческие и неорганические кислоты, перекиси водорода. Абсо­лютно стоек в морской воде и атмосферных условиях.

Этот металл плохо проводит электрический ток, имеет низ­кую теплопроводность, не намагничивается. Для повышения свойств титана его легируют алюминием, хромом, ванадием, марганцем и другими металлами. Титановые сплавы отличают­ся высокой прочностью при нормальных и высоких температу­рах, применяются в технике, медицине, авиационной промыш­ленности и для изготовления изделий.

Магний легкий металл серебристо-белого цвета с силь­ным блеском, но на воздухе быстро тускнеет, покрываясь ок­сидной пленкой. Высокая активность магния к кислороду наиболее характерное его химическое свойство. Магний не раз­рушается щелочами, незначительно — в концентрированных кислотах.

Чистый магний применяется для раскисления стали, осветле­ния в фотографии, удаления влаги из органических продуктов. В качестве конструкционного материала применяют сплавы магния, легируемые алюминием, цинком и марганцем. Алю­миний и цинк повышают прочность, а марганец улучшает коррозионную стойкость в магниевых сплавах. Последние не име­ют высокой прочности. Однако у них неоспоримое преимуще­ство - легкость. Поэтому их применяют в тех случаях, когда к изделию не предъявляют высоких требований по прочности. Но необходимо, чтобы оно было малой массы.

Цинк — металл серовато-синеватого цвета, обладает высокой химической активностью и растворяется многими реагентами — неорганическими и органическими кислотами, щелочами, многими пищевыми продуктами, а также щелочами при кипячении. Соли цинка вредны для здоровья человека. Наиболее ценным свойством цинка является его коррозийная стойкость в атмосфере (на нем образуется защитная оксидная пленка и способность покрывать сталь тонким плотно прилегаю­щим слоем. При покрытии листовой стали этим металлом образуется чрезвычайно хрупкий железный цинк. Поэтому при рез­ких изгибах оцинкованной стали наносимый слой сравнитель­но легко отскакивает. Цинк используется для легирования сплавов на медной, алюминиевой и магниевой основах.

Цинк идет в больших количествах на защитное покрытие стальных листов, предметов домашнего обихода, проволоки, а также на сплавы.

Свинец - металл серебристо-серого цвета, пластичный, с низкой твердостью, стойкий к действию кислот и щелочей. Сое­динения его ядовиты.

Этот металл используют для производства труб и аккумуля­торных пластин, дроби, припоев и легкоплавких сплавов.

Олово представляет собой мягкий блестящий металл сереб­ристо-белого цвета, легко раскатывается в тонкие листы, устой­чиво к действию органических кислот. Длительное нахождение олова в условиях низкой температуры вызывает появление на его поверхности желтовато-серых пятен, постепенно распрос­траняющихся вширь и внутрь, из-за чего металл превращается в рыхлую серую массу, рассыпается в порошок. Это явление из­вестно под названием «оловянная чума».

Доброкачественность олова определяется по его цвету (кото­рый должен быть белым), яркому блеску поверхности, харак­терному треску при сгибании. Олово применяется для лужения, пайки, получения различных сплавов. Лист оловянной фольги толщиной от 0,2 до 0,0025 мм называется станиолем. Станиоль применяется в электронике и радиотехнике.

Кадмий прочный металл серовато-белого цвета, обладает большой стойкостью в агрессивных средах (кислотах, щелочах, морской воде). Основное применение нашел как антикоррози­онное покрытие и в качестве легирующего компонента.

Кобальт — серовато-белый металл со стальным блеском, твердый, тугоплавкий. Обладает высокой тягучестью, ковкос­тью, магнитен. Служит для изготовления жаропрочных сплавов и без углеродистых сплавов для постоянных магнитов. Сое­динение кобальта используют при производстве стекол, красителей, фотореагентов.

Вольфрам – серебристо-белый металл, ковок, тягуч. Обладает высокой коррозионной стойкостью и температурой плавления. Вольфрам используется в качестве легирующего элемента быстрорежущих инструментальных сталей. С небольшим количеством добавок используется для изготовления нитей накаливания

Серебро имеет блестящий белый цвет. Прекрасно поддается полировке. В полированном состоянии обладает высокой отра­жательной способностью тепловых и световых лучей.

Для ювелирных и промышленных изделий применяют его сплавы. Основной лигатурой золотых сплавов являются серебро и медь.

Серебро имеет блестящий белый цвет. Прекрасно поддается полировке. В полированном состоянии обладает высокой отра­жательной способностью тепловых и световых лучей.

Наиболее характерные свойства серебра высокая тепло-электропроводность, стойкость против действия многих кислот и щелочей.

Промышленное применение серебра разнообразно: фото-, радио промышленность; при получении припоев специального назначения; для антикоррозионного и декоративного серебре­ния; для изготовления ювелирных изделий, столовых приборов и принадлежностей, коррозионностойкой посуды.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Способ изготовления проволоки включает получение заготовки проволоки из полосовой заготовки путем последовательной по переходам симметричной гибки краев заготовки от ее периферии к середине. Симметричную гибку краев полосовой заготовки в первом переходе ведут до контакта внутренней поверхности двух первых отогнутых участков с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки. Гибку по меньшей мере в одном последующем переходе осуществляют до контакта внутренней поверхности образованных на предыдущем переходе участков заготовки с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки. Гибку на завершающем переходе ведут до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных в процессе гибки на предыдущем переходе, с получением заготовки проволоки со сплошным поперечным сечением или имеющим зазоры между отогнутыми участками. Затем производят обжатие заготовки проволоки в ротационной установке. При этом производят формовку и калибровку заготовки до получения заданных размеров и формы сечения с устранением возможных зазоров в поперечном сечении. В результате обеспечивается повышение качества полученной проволоки. 6 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к производству профилированной проволоки (или прутков) сплошного поперечного сечения любой заданной геометрической формы поперечного сечения. Профилированная проволока может быть использована, в частности, в производстве строительных конструкций, где применяются подвесные потолки типа "Армстронг", при монтаже гипсоволокнистых плит, в машиностроении и других областях, в которых используется профилированная проволока или прутки. Известен способ изготовления проволоки, заключающийся в том, что лента прокатывается в валках до толщины, равной толщине заготовки, лента разрезается на узкие ленты, ширина которых равна ширине заготовки, затем кромки узких лент скругляют абразивом и производят волочение узких лент в волоке до требуемого размера (см. RU заявка на выдачу патента на изобретение 94015101, 1995 г.). В этом способе используется традиционный метод получения проволоки волочением. Известен способ получения плакированных проволочных электрических проводников из биметаллической полосы, состоящей по меньшей мере из одного слоя благородного металла и слоя основного металла (GB 1432906, 1976 г.) Способ заключается в последовательном поэтапном придании полосе изогнутой формы в поперечном направлении с благородным металлом на выпуклой поверхности и волочении полосы через фильеру для получения проволоки частично плакированной благородным металлом. Получаемые сечения могут быть круглыми, полукруглыми, треугольными, квадратными, трапецеидальными и т. д. Рекомендуемое отношение толщины исходной полосы к ее ширине 1:35. Недостатком известного способа является его ограничения на применение для изготовления проволоки любого диаметра из полосовой заготовки ограниченного отношения толщины к ширине. Получаемое готовое изделие имеет покрытие из благородного металла, причем не по всей поверхности. Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание способа изготовления проволоки сплошного поперечного сечения любой геометрической формы (круг, квадрат, прямоугольник, трапеция, треугольник, шестиугольник, овал, сегмент и т.д.) и нужного диаметра из полосовой заготовки (ленты), которая может иметь, например, антикоррозионное или другое покрытие и быть изготовленной из любого полосового материала, например отходов производства. Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в том, что достигается возможность получения высококачественной, прочной проволоки (или прутка). Проволока не требует дополнительных технологических операций по нанесению на ее поверхность антикоррозионного покрытия при использовании заготовки с соответствующим покрытием. Полученное изделие относительно недорого из-за того, что в качестве заготовки для получения проволоки используется любой полосовой материал, в том числе и отходы, образующиеся при раскрое рулонов листового материала, в том числе и оцинкованного. Качество получаемой проволоки обеспечивается также и за счет того, что в случае использования заготовки в виде оцинкованной полосы можно получить антикоррозионное покрытие не только снаружи, но и внутри проволоки. Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления проволоки, заключающемся в последовательной по переходам симметричной гибке валками профилегибочного стана полосовой заготовки в направлении от периферии к середине заготовки, сначала осуществляют попарно симметричную относительно продольной оси заготовки гибку (то есть закрутку, закатку) последовательно в направлении от краев к ее середине, таким образом, что в результате края заготовки симметрично отгибают в направлении середины заготовки до контакта внутренней поверхности первых отогнутых участков с остальной частью заготовки, гибку на по меньшей мере одном последующем переходе производят аналогично в том же направлении до контакта внутренней поверхности образующегося участка с остальной частью заготовки, а на последнем этапе завершающий гиб (центральный) осуществляют до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных на предпоследнем переходе, при этом обеспечивают сплошное или с некоторыми зазорами заполнение площади поперечного сечения. В последнем, завершающем переходе в ротационной установке посредством кулачков, определяющих поперечное сечение готовой проволоки, заготовка обжимается с устранением возможных зазоров в ее поперечном сечении, формуется и калибруется до заданных параметров. При оценке изобретательского уровня учитывались следующие известные способы получения изделий гибкой. Известные способы изготовления профилей разнообразных геометрических сечений описаны в литературе (см. книгу Чекмарева А. П., Калужский В. Б. Гнутые профили проката. - М.: Металлургия, 1974, с.104-110, а также книгу под ред. Тришевского И. С. Калибровка валков для производства гнутых профилей проката. - Киев: Техника, 1980, с.106-110). Известен также способ получения гнутого корытного профиля (см. заявку на выдачу патента на изобретение 94027553, В 21 D 5/06, опубл. 27.06.96). Общими для заявленного и известных способов изготовления изделий является то, что изделия изготавливают последовательной по переходам гибкой валками профилегибочного стана заготовки в направлении средней части заготовки. Другие отличительные признаки заявленного способа не присущи известным способам, поскольку в них не ставилась задача получения профилированной проволоки или прутка, то есть полученные в результате применения известных способов изделия не обеспечивают сплошное заполнение материалом их поперечного сечения. Известен способ изготовления сердечников, включающий отрезку заготовки от рулонной полосы, вырубку щелей, одна из которых расположена на продольной оси заготовки, а другие симметрично на заданном, постепенно уменьшающемся расстоянии от продольной оси, последующее гофрирование вдоль щелей, причем вначале гофрируют центральный участок, затем два крайних симметричных ему участка, сближают гофры, калибровку гофров проводят в фильере после окончательного сближения гофров (см. патент СССР 562222, B 21 D 13/10). В описанном в патенте СССР способе общими с заявленным способом являются следующие признаки: создание по проходам симметричных гибов, сближение гофров в фильере до получения монолитного сечения. Однако этот способ не позволяет получить прочной проволоки из-за имеющихся в теле заготовки щелей, к тому же гибку в известном способе ведут от центральной части заготовки к краям, а не "закруткой" от краев к центру, что в совокупности с наличием щелей в заготовке и образованием гофров не позволяет получить высокопрочное изделие, как в заявленном способе. Таким образом, заявленный способ соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена линия изготовления профилированной проволоки (разработка ЗАО "Аркада"), на фиг. 2 и 3 - поперечное сечение профилированной заготовки, выходящей из профилегибочного стана на дальнейшую обработку в ротационную установку, на фиг.4, 5 и 6 - взаимодействие кулачков ротационной установки с заготовкой для получения разных возможных форм поперечных сечений проволоки (квадрат, треугольник и шестиугольник соответственно). Способ изготовления профилированной проволоки осуществляется следующим образом. Полосовая заготовка (лента) 1 из бобины через устройство смазочное 2 подается в профилегибочный стан 3. Ширина нужной заготовки определяется расчетным и экспериментально - технологическим путем, исходя из заданного диаметра проволоки. В процессе последовательной передачи из клети в клеть профилегибочного стана происходит последовательная симметричная гибка валками полосовой заготовки 1 от периферии к центру, то есть оба края заготовки закручиваются навстречу друг другу до соприкосновения образующихся слоев заготовки между собой. Спрофилированная заготовка поступает в ротационную установку 4. В зависимости от заданного диаметра и толщины ленты размеры R 1 , R 2 , R 3 , L 1 , L 2 и L 3 (фиг.2) имеют различные числовые значения, полученные расчетным, экспериментальным и технологическим путем. Количество переходов, при которых осуществляется гибка, также зависит от толщины ленты и заданного диаметра. Чем больше заданный диаметр, тем больше закруток полосовой заготовки нужно сделать, чтобы участки заготовки (часть заготовки от одной зоны гиба до другой) соприкоснулись между собой. В ротационной установке 4 происходит формовка и калибровка заготовки до заданного диаметра и заданной формы ее сечения. Для получения необходимой геометрической формы поперечного сечения заготовку 1 профилированной проволоки, выходящую из профилегибочного стана 3, подают в обжимной блок ротационной установки 4, где на заготовку воздействуют двумя парами кулачков, соответствующих каждой геометрической форме. На фиг. 3, 4 и 5 приведены примеры для квадратного, треугольного и шестиугольного поперечного сечения. После выхода из ротационной установки 4 полученная готовая профилированная проволока либо рубится отрубным штампом 5 (фиг.1) на мерные отрезки от 0,1 до 10 м, либо подается на бобину. Пример реализации способа. Для получения полосовой заготовки берется лента Ленту разрезают на полосовые заготовки заданной ширины. Для профилированной проволоки диаметром D=4 мм необходима ширина заготовки 20 мм при толщине 0,6 мм. На первом переходе осуществляют попарно симметричную относительно продольной оси полосовой заготовки 1 гибку в направлении от краев (от периферии) к ее середине таким образом, что края заготовки 1 отгибают (подгибы 7) в направлении ее середины до контакта внутренней поверхности 8 первых отогнутых участков 9 с остальной частью заготовки. Вторые участки также подвергаются симметричной гибке с образованием подгиба 10, при этом гибку производят аналогично в том же направлении до контакта внутренней поверхности 11 образующегося участка 12 с остальной частью заготовки 1. При других размерах полосовой заготовки можно провести гибку последующих участков (в зависимости от размеров заготовки) аналогично предыдущим. На завершающем переходе осуществляют гибку с обеспечением контакта между собой внешних поверхностей 13 участков, образовавшихся на предпоследнем переходе. Процесс гибки краев полосовой заготовки 1 в переходах стана 3 проиллюстрирован на фиг.2 и составляет, мм: R 1 - 0,03 R 2 - 0,2 R 3 - 1,65 L 1 - 3
L 2 - 4,2
L 3 - 4,5
Сечение заготовки при этом получается практически сплошным или с некоторыми зазорами. В последнем, завершающем переходе в ротационной установке 4 посредством кулачков, определяющих поперечное сечение готовой проволоки, заготовка 1 обжимается с устранением возможных зазоров в ее поперечном сечении, формуется и калибруется до заданных параметров. В результате получают проволоку профилированную оцинкованную качественную по ТУ 1221-05-25773051-99 (разработка ЗАО "Аркада"). Поставка профилированной проволоки происходит по ТУ 1310-004-15773051-99 "Проволока профилированная оцинкованная качественная" (разработка ЗАО "Аркада").

Формула изобретения

Способ изготовления проволоки, включающий получение заготовки проволоки из полосовой заготовки путем последовательной по переходам симметричной гибки краев полосовой заготовки от ее периферии к середине и последующее обжатие заготовки проволоки, отличающийся тем, что симметричную гибку краев полосовой заготовки в первом переходе ведут до контакта внутренней поверхности двух первых отогнутых участков с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки, гибку по меньшей мере в одном последующем переходе осуществляют до контакта внутренней поверхности образованных на предыдущем переходе участков заготовки с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки, гибку на завершающем переходе ведут до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных в процессе гибки на предыдущем переходе, с получением заготовки проволоки со сплошным поперечным сечением или имеющим зазоры между отогнутыми участками, а обжатие заготовки проволоки осуществляют в ротационной установке, при этом производят формовку и калибровку заготовки проволоки до получения заданных размеров и формы сечения с устранением упомянутых возможных зазоров в поперечном сечении.