Walsen van molybdeenplaten is een van de meest veeleisende bewerkingen bij de verwerking van vuurvast metaal. Zuiver molybdeen heeft een kubisch rooster in het midden van het lichaam, een smeltpunt van ongeveer 2620 graden en een dichtheid van ongeveer 10,2 g/cm³. Het ductiele-naar-brosse overgangsgedrag wordt bepaald door zuiverheid, korrelgrootte en resterende interstitiële zuurstof en stikstof, dus een plaat die netjes vervormt bij 1200 graden kan zonder waarschuwing barsten zodra deze afkoelt. De onderstaande voorzorgsmaatregelen volgen de volgorde die daadwerkelijk bij de productie wordt gebruikt: plaatvoorbereiding, warmwalsen, tussentijds waterstofgloeien, koudwalsen en uiteindelijke aanvaarding van het oppervlak.
Bereid de plaat voor en bevestig het temperatuurvenster
Platen geproduceerd door sinteren in de poedermetallurgie of vacuümboogsmelten krijgen normaal gesproken een spanningsverlichting- en herkristallisatiegloeien voordat ze worden gewalst. De plaatvlakken worden vervolgens geslepen of machinaal bewerkt om de sinterhuid, oxidehuid en porositeit van het oppervlak te verwijderen, omdat deze kenmerken vanaf de allereerste beet als scheurinitiatoren fungeren. De toegestane dikte moet ruim zijn: een warm-gewalste plaat die bedoeld is om een koud-gewalste afgewerkte plaat te worden, heeft extra voorraad nodig voor ontkalkingsverlies, voor het materiaal dat wordt verwijderd wanneer de kop en de staart worden afgesneden, en voor eventueel tussentijds naslijpen-.
Plaatoppervlak: machinaal bewerkt op alle vlakken, vrij van zichtbare poriën en oxidatievlekken.
Starttemperatuur warmwalsen: doorgaans 1150-1350 graden, aangepast aan de kwaliteit en plaatdikte.
Ovenatmosfeer: waterstof of een andere droge reducerende atmosfeer om de zuurstofopname- te beperken.
Afwerkingstemperatuur: veilig gehouden boven het brosse overgangsbereik van de soort.
Temperatuuruniformiteit is belangrijker dan het absolute instelpunt. Een plaat met koude randen rolt in een wig-vormige plaat en zal bijna altijd-scheuren bij de tweede of derde keer, lang voordat het midden van de plaat de beoogde verkleining heeft bereikt.
Heetwalsen op een omkeermolen van 650 mm
Heet walsen van molybdeenplaten wordt doorgaans uitgevoerd op een twee-hoge keermolen met een lichaamsbreedte van ongeveer 650 mm. Dat smalle rolvlak beperkt de maximale plaatbreedte die uit één stuk kan worden verkregen en dwingt het doorloopschema zo te plannen dat de plaat vlak, gecentreerd en gelijkmatig bewerkt blijft. De reductie per doorgang wordt bescheiden gehouden, in de buurt van 8-15% in de eerste doorgangen, en wordt weer verlaagd naarmate de plaat dunner wordt en warmte verliest aan de rollen en aan de lucht.
De staat van de rol is onderdeel van de specificatie en niet een onderhoudsdetail. Versleten of slecht gekromde rollen zorgen voor een ongelijkmatige verkleining over de breedte, wat later zichtbaar wordt als een dikteprofiel dat niet kan worden gecorrigeerd door koudwalsen. De rolkoeling moet ook zo worden geregeld dat de plaat tussen de passages niet opnieuw in een bros temperatuurbereik terechtkomt.
Tussentijds gloeien in een waterstof-beschermde oven
Molybdeenwerk-hardt zeer snel uit. Na enkele passages bereikt de plaat een hardheid en dislocatiedichtheid waarbij verder walsen randscheuren en lamineringen veroorzaakt in plaats van een nuttige diktevermindering. Tussentijds gloeien is daarom vanaf het begin in het schema opgenomen en wordt niet gebruikt als reddingsoperatie nadat er schade is ontstaan. Het uitgloeien wordt uitgevoerd in een met waterstof-beschermde oven, zodat zuurstof en vocht van het oppervlak worden weggehouden; het dauwpunt van de waterstof wordt op een laag niveau geregeld, doorgaans -40 graden of lager, omdat resterend vocht in de atmosfeer het oppervlak oxideert en de plaat vervuilt met interstitiële zuurstof.
Tijd en temperatuur worden gekozen om de herkristallisatie te voltooien zonder ongecontroleerde korrelgroei. Grove korrels zorgen ervoor dat de daaropvolgende koude walsgangen veel moeilijker onder controle te houden zijn en laten een ruw sinaasappel-oppervlak achter op de afgewerkte plaat. De afkoelsnelheid is ook van belang: een snelle afkoeling na het uitgloeien vangt de restspanning op, dus dunne plaat wordt normaal gesproken op een gecontroleerde manier afgekoeld tot onder het brosse overgangsbereik voordat deze wordt gehanteerd.
Koudwalsen en de argumenten voor het omkeren van passen
Koudwalsen levert de uiteindelijke diktetolerantie en de oppervlakteafwerking op waarop klanten het product beoordelen. Omdat molybdeen zo snel uithardt, wordt het koudwalsen in omgekeerde volgorde uitgevoerd: de plaat beweegt heen en weer door dezelfde standaard, waarbij de reductie en spanning bij elke doorgang opnieuw worden ingesteld in plaats van dat ze voor een hele strip worden vergrendeld. Het omkeren van de praktijk helpt ook om de plaat vlak te houden en beperkt de ontwikkeling van een te gerichte korrelstructuur.
Passageschema's worden zo gekozen dat de plaat nooit-bros aan het oppervlak wordt. Opgerold-in schaal, oprollen-oprollen en olieresten moeten worden vermeden, omdat deze in het oppervlak worden gedrukt en niet kunnen worden verwijderd door licht uitgloeien. Precies om deze reden horen de zuiverheid van het koelmiddel van de wals, de afwerking van het walsoppervlak en de temperatuurcontrole van de wals tot de processpecificaties.
Kop-Afbladderen van het uiteinde, lamineren en scheuren in de randen
Het defect dat producenten het vaakst melden is het afbladderen en lamineren aan de kop van het opgerolde stuk. De kop is het eerste deel dat de rolspleet binnengaat, koelt het snelst af en ziet de steilste vervormingsgradiënt, wat de reden is dat oppervlaktelagen zich daar scheiden. Praktische tegenmaatregelen zijn onder meer het bijsnijden van de kop na de eerste warme passages, het handhaven van een adequate afwerkingstemperatuur, het vermijden van overmaatse enkele- reducties, en het opnieuw- slijpen van de plaat tussen de koudwalsfasen, zodat beginnende oppervlaktescheuren worden verwijderd voordat ze zich door de dikte voortplanten.
Randscheuren hebben meestal een andere oorzaak en wijzen eerder op een temperatuur- of reductieprobleem dan op het materiaal zelf. Dit wordt gecontroleerd met kleinere reducties, een correcte rolkroon en een beter beheer van de randtemperatuur tijdens warmwalsen.
Parameterproeven en oppervlaktekwaliteitsnormen
Omdat het optimale schema afhangt van de individuele plaat, het zuiverheidsniveau en de uiteindelijke vereiste maat, wordt eerst een kleine proefplaat gewalst, terwijl de reductie, temperatuur en doorgangsvolgorde worden gevarieerd. De proef die de beste oppervlaktekwaliteit oplevert, wordt de vrijgegeven standaard voor dat product. Een proefaanpak is veel goedkoper dan het slopen van productieplaten en levert een gedocumenteerde basis op waarmee de volgende bestelling kan worden vergeleken. Afgewerkte platen worden normaal gesproken gecontroleerd aan de hand van de mechanische en dimensionale vereisten van normen zoals ASTM B386 voor molybdeenplaten, platen, strips en folie, waarbij trekproeven worden uitgevoerd volgens ASTM E8 en toleranties worden gecontroleerd aan de hand van de toepasselijke aankoopspecificatie.
Typische wals- en gloei-instellingen
| Fase | Typische instelling | Doel |
|---|---|---|
| Plaat voorverwarmen | 1150-1350 graden, geweekt tot uniform | Voorkom koude randen en brosse breuken |
| Reductie van warmwalsen | 8-15% per pas | Beperk scheurvorming en rolbelasting |
| Tussentijds ontharden | Waterstofatmosfeer, boven herkristallisatietemperatuur | Herstel de ductiliteit, verlicht stress |
| Vermindering van koudwalsen | 5-15% per pas, achteruit | Diktetolerantie en oppervlakteafwerking |
| Laatste ontharding | Waterstofatmosfeer met gecontroleerde koeling | Finale mechanische eigenschappen en vlakheid |
De instellingen variëren afhankelijk van de kwaliteit, zuiverheid en maalcapaciteit, dus de tabel is eerder een planningsgids dan een vast recept. Het vrijgegeven schema voor een bepaald product moet altijd afkomstig zijn van het gedocumenteerde proefplaatje.
Veelgestelde vragen
Vraag: Waarom moet de warm-gewalste plaat dikker zijn dan de afgewerkte koud-gewalste plaat?
De extra voorraad dekt het materiaal dat verloren is gegaan door het ontkalken en vlakslijpen, de kop en de staart die na de eerste passages worden bijgesneden, en het eventuele naslijpen dat nodig is tussen de fasen van koud walsen.
Vraag: Waarom wordt tussentijds gloeien uitgevoerd in waterstof in plaats van in lucht?
Waterstof houdt het oppervlak in een reducerende toestand, waardoor de oxideaanslag en de interstitiële zuurstofopname- worden beperkt; een gecontroleerd laag dauwpunt beschermt zowel de oppervlakteafwerking als de taaiheid.
Vraag: Waarom heeft omkerend rollen de voorkeur voor koudwalsen van molybdeenplaten?
Door het omkeren van de bewegingen kunnen de reductie en de spanning stap voor stap worden aangepast naarmate de plaat uithardt, waardoor de plaat vlak blijft en het risico op barsten en delaminatie wordt verminderd.
Vraag: Wat veroorzaakt afbladderen en lamineren aan de kop van de plaat?
Snelle afkoeling, een steile vervormingsgradiënt en zware single{0}} reducties aan het hoofdeinde zijn de gebruikelijke oorzaken; het bijsnijden van het hoofd en het matigen van reducties na de eerste passages beperken het probleem.
Vraag: Hoe wordt een rolschema voor een nieuwe maat vastgesteld?
Een kleine proefplaat wordt gewalst met verschillende parametersets, de resulterende oppervlaktekwaliteit wordt vergeleken en de best presterende set wordt vrijgegeven als productiestandaard voor die maat.
Vraag: Heeft molybdeenplaat een laatste ontlating nodig na koudwalsen?
In de meeste gevallen wel, omdat bij koud walsen de plaat zwaar-verhard wordt; het gecontroleerde laatste waterstofgloeien zorgt voor de sterkte, ductiliteit en vlakheid die door de specificatie wordt vereist.
