Вище розглядалося отримання прутків з тугоплавких металів методами пресування і кування. Однак пресуванням і куванням можна отримувати прутки обмежених розмірів і, крім того, поверхня прутків вимагає додаткової механічної обробки, особливо після ротаційного кування.
Прутки з вольфраму діаметром 20 мм і більше зазвичай отримують пресуванням, а прутки невеликих діаметрів 5-10 мм - ротаційної куванням або волочінням:
Ланцюгові волочильні стани бувають одностороннього і двостороннього дії. Процес волочіння кованих прутків вольфраму зазвичай здійснюють на ланцюгових волочильних станах з тяговим зусиллям 1000 кг. Прутки з інших тугоплавких металів (молібдену, ніобію, танталу) отримують прокаткою в каліброваних валках або на станах ХПТ. Прутки малого діаметра \ »(менше 10-15 мм) виготовляють волочінням.
Прутки з молібдену зазвичай отримують методом прокатки пресованої заготовки. Перед прокаткою пресований пруток отжигают в електричних печах в середовищі водню. Температура нагріву перед прокаткою в залежності від чистоти молібдену і властивостей становить 700-1500 ° С.
Прокатку прутків здійснюють з заготовки діаметром 38 мм за схемою квадрат - овал - квадрат, при цьому враховується малий коефіцієнт лінійного розширення і схильність молібденових сплавів до старіння. Прокаткою отримують прутки діаметром понад 15 мм. При виробництві прутків меншого діаметра заготовки після прокатки піддають волочіння на ланцюгових станах. Прокатані і відпалені прутки молібденових сплавів мають властивості, представлені в табл. 53. Випробування на розтягнення проводили після відпалу при 1092-1132 ° С.
Прутки з ніобію і танталу також отримують прокаткою попередньо пресованої заготовки. Однак гаряча прокатка ніобію на сортових станах не забезпечує отримання прутків точного діаметру і з хорошою поверхнею. Тому прутки з ніобію діаметром до 10 мм отримують прокаткою на станах ХПТ, а менших діаметрів - волочінням на ланцюгових станах.
З метою калібрування виробляють волочіння прутків і великих діаметром, при цьому витяжка по проходах зазвичай незначна. Отримання дроту з тугоплавких металів у виробничих умовах в даний час здійснюють в основному з спечених штабиков і в деяких випадках з пресованих прутків.
Штабіки і прутки попередньо проковують на ротаційно-кувальних машинах. Отримані після ротаційного кування заготовки піддають волочіння на ланцюгових волочильних станах або волочильних машинах з вертикальним розташуванням осі барабана.
Дріт діаметром 2,5-1,4 мм в залежності від металу обробляється на одноразових волочильних машинах барабанного типу. Найчастіше для волочіння дроту з тугоплавких металів застосовують машини одноразового волочіння з горизонтальним розташуванням осей котушок.
Зазвичай для грубого волочіння дроту в межах від 1 до 0,52 мм застосовують блоковий стан з діаметром котушки 1000 мм, що представляє собою двосторонню двопозиційний установку. Для середнього, тонкого і найтоншого волочіння застосовуються машини одноразового волочіння з горизонтальним розташуванням котушок діаметром 100- 200 мм. Кілька машин (позиції) встановлюють в ряд на одному столі (з двох сторін встановлено до 30 позицій).
Таке розташування машин забезпечує більш економічна витрата матеріалу комунікацій і більш раціональне використання виробничих площ. Крім того, створюються найкращі умови для експлуатації. Зусилля для протягання дроту забезпечуються тяглової головкою, яка у машин різної потужності принципово влаштована однаково. Машини мають дві кінематичні ланцюги: ланцюг намотування і пов'язану з нею ланцюг розкладки дроту на котушку.
Тонку і найтоншу дріт з тугоплавких металів отримують також на машинах багаторазового волочіння, в більшості випадків на трьох- і шестикратних.
В даний час в НДР випускають машини восьмикратного волочіння, призначені для виготовлення вольфрамової і молібденового дроту. З заготовки вольфраму діаметром 0,22 мм і молібдену 0,5 мм отримують дріт діаметром до 0,04 мм з робочою швидкістю волочіння від 27 до 110 м / хв.
На станах багаторазового волочіння дріт піддається безперервному деформації в послідовно розташованих фільєрах. Діаметр отвору кожної наступної фільєри менше діаметра попередньої на величину, відповідну величині обтиску дроту. Волочіння дроту з тугоплавких металів часто проводять з підігрівом як дроту, так і фільєри.
Для волочіння дроту з тугоплавких металів до діаметра 0,25-0,20 мм фільєри виготовляють з твердих сплавів (карбід вольфраму), а для діаметрів менше 0,20 мм застосовують алмазні, що забезпечують високу якість поверхні виробу, точність розмірів, високу стійкість. Фільєри великого розміру для запобігання від перегріву монтуються в водоохолоджуваному блоці.
Щоб полегшити завдання в фільєру кінця дроту, її піддають травленню. При грубому волочіння травлення виробляють в розплавленої селітри, а при тонкому волочіння - в електролітичних ваннах з розчином каустичної соди.
Як показують дані ряду дослідників, більше 2 / з роботи, що витрачається при протягуванні дроту, витрачається на подолання тертя в філь'єрі. Таким чином, зусилля, необхідне для протягання дроту через фільєру, швидше за пропорційно діаметру дроту, ніж площі його поперечного перерізу. Тому із зменшенням діаметра дроту навантаження на одиницю площі дроту зростає.
Для протягання дроту з вольфраму діаметром до 0,5 мм застосовують стани одноразового волочіння барабанного типу з вертикальним і горизонтальним розташуванням осей барабанів. Для виробництва тонкої і найтоншої дроту з фольфрама застосовують многокомпозіціонние двосторонні установки типу MB 100В.Для багаторазового волочіння вольфрамового дроту використовують також стани шестиразового волочіння з підвищеною точністю виготовлення шпинделів і тягових барабанів.
Волочіння на гладкому тяговому барабані супроводжується підвищеним ковзанням проти звичайного на попередніх барабанах, особливо в перших проходах. При волочіння вольфрамового дроту обов'язково застосовують нагрів як дроту, так і фильер. Нагрівання дроту роблять за допомогою електричного нагрівача, вміщеного в кришці печі.
Таке розташування дозволяє виробляти заправку дроту в машину, не вимикаючи печі, і майже відразу починати волочіння із заданою температурою нагріву. Фільєри нагріваються загальним нагрівачем, змонтованим в керамічних ізоляторах, поміщених в корпусі філье-родержателя.
Дріт, проходячи через нагріту фільєру, зберігає температуру підігріву, і при цьому зменшується тертя в каналі фільєри за рахунок нагрівання графітової мастила, що сприяє зниженню зусилля волочіння і зменшення зносу фільєри. Швидкість протягання вольфрамової дроту в перших проходах становить 2-6 м / хв і зі зменшенням діаметра до 0,02 мм підвищується до 100 м / хв, однак / під час волочіння дуже тонкого дроту швидкість протягання знижують.
В процесі волочіння вольфрамового дроту для зняття внутрішніх напружень застосовують проміжний відпал. Відпал проводять на машинах, однотипних станам одноразового волочіння, на яких виконують операції відпалу і одночасно протягання з невеликими обтисканнями.
Це сприяє відновленню структури і пластичності дроту, необхідної для подальшої обробки. Операція відпалу проводиться по наступному циклу: дріт, розмотуючись з однієї котушки, проходить через направляючий ролик в електричну піч, заповнену воднем і при температурі 1450- 1500 ° С віджигається. Потім через другий ролик надходить в окислювальну піч з температурою 1050 ° С і, виходячи з неї, на повітрі окислюється.
Внаслідок цього дріт, потрапляючи в змазує пристрій, краще змащується аквадаком. Далі проводиться нагрів при температурі 750-800 ° С і протягування з невеликим обтисненням. Якщо на початку волочіння на ланцюгових станах температура волочіння вольфраму становить не менше 1000 ° С, то при наступних стадіях волочіння і зменшенні діаметра простягається дроту до 0,1 мм температура нагріву поступово знижується до 600-750 ° С.
Початок волочіння вольфрамового дроту нижче зазначеної температури викликає розшарування. Дріт вольфраму з равноосной структурою розривається .в поперечному напрямку, і злам проходить по межах зерен; в дроті з волокнистої структурою має місце поздовжнє розшарування і поділ на окремі волокна. Це явище пояснюється наявністю межзеренного плівок зі сторонніх домішок.
Після волочіння на поверхні вольфрамової дроту залишається тонкий шар графіту і окалина. Для розчинення окислів дріт діаметром 0,2 мм занурюють на 15-30 хв у розчин їдкого натру або калію, а більш тонкий дріт протягують через ванну з киплячим розчином їдкого натру або калію. Після цього її промивають водою і пропускають через повсть для видалення графіту. Для очищення дроту застосовують також електролітичний метод травлення або нагріти до червоного розжарювання. Однак останній спосіб негативно впливає на пластичність вироби.
Для виготовлення молібденового дроту останнім часом широко застосовують злитки молібдену. Це забезпечує підвищення якості дроту, більш високі і стабільні її механічні та фізичні властивості. Злитки пресують і отримують заготовки, які кують або попередньо перед куванням прокочують.
Після кування на ротаційно-кувальних машинах до діаметра близько 2,5 мм слід протяжка на волочильних станах барабанного типу з нагріванням до температур 750-850 ° С.
Волочіння такий молібденового дроту проводять при початковій температурі 700 ° С з подальшим зниженням до 500 ° С і нижче. Дріт з молібдену діаметром близько 0,10 мм простягають при кімнатній температурі без підігріву. Ступінь деформації при волочінні за один прохід становить 10-20%.
Швидкість волочіння дроту діаметром 1 мм становить близько 3 м / хв. Зі зменшенням діаметра дроту швидкість волочіння збільшується: при діаметрі 0,5 мм - до 5 м / хв; 0,2 мм - до 20 м / хв і 0,05 -. 0,015 мм - до 50 м / хв. Молібденова дріт в процесі волочіння зміцнюється незначно, тому проміжні отжиги застосовують при великих сумарних деформаціях близько 95%. Відпал проводиться в середовищі водню або в вакуумі. Температуру відпалу вибирають в залежності від діаметра дроту і відповідної температури рекристалізації.
Наприклад, для дроту діаметром 0,95 мм, отриманої із спеченого штабика, температура рекристалізації становить 1000-1100 ° С. Після відпалу при температурі 1000 ° С дріт має волокнисту структуру, а після відпалу при 1100 ° С - полосчатость-зернисту. При більш високих температурах утворюється крупнокристаллическая структура і внаслідок скупчення домішок на межі зерен дріт охрупчивается. Якщо дріт була отримана з чистого молібдену електронно-променевого плавки, то підвищення температури відпалу може не викликати охрупчивания, так як в такому молібдені міститься незначна кількість домішок.
Дріт з монокристалів молібдену простягають при кімнатній температурі з сумарною деформацією до 90%. Для зняття наклепу при великих деформаціях проводять вакуумний відпал. У додатку 5 дані технологічні схеми волочіння вольфрамової і молібденового дроту з штабиков після ротаційного кування.
Дріт з ніобію і сплавів на його основі отримують з кованої або пресованої заготовки. Після кування або пресування заготовки діаметром 18-20 мм піддають правці, а також механічній обробці для видалення окисленого шару і поверхневих дефектів. Отримані заготовки надалі прокочують на станах ХПТ або кують на ротаційно-кувальних машинах до діаметра 2,5-3 мм і потім вже проводять волочіння.
Заготовки з чистого ніобію, що містить менше 0,05% газових та інших домішок, можуть простягатися до діаметра 0,20 мм без проміжних отжигов. Однак при розмірах 1,2-1,5 і 0,5-0,1 мм для забезпечення найкращих умов деформації рекомендується проводити проміжні отжиги. При волочіння дроту з ніобію можливе налипання металу на інструмент. Щоб виключити налипання, застосовують ту ж мастило, що і під час волочіння труб.
Для волочіння дроту діаметром до 0,5 мм зазвичай застосовують фільєри з карбіду вольфраму, при менших діаметрах використовують алмазні фільєри. Застосування алмазних- фильер дозволяє збільшити швидкість волочіння до 30 м / хв і підвищити в 2-3 рази обтиску за прохід. Однак при великих швидкостях волочіння дріт сильно нагрівається і потрібне охолоджування фильер. В якості охолоджуючої рідини застосовується мильна емульсія.
Найбільші труднощі виникають під час волочіння дроту із сплавів на основі ніобію з цирконієм і титаном. Як правило, під час волочіння сплавів метал сильно наклепує і потрібне підвищення зусилля волочіння при збільшенні ступеня деформації. Так, при збільшенні ступеня деформації з 10 до 20% під час волочіння дроту із сплаву ніобію з цирконієм і титаном діаметром 0,5 мм зусилля волочіння зростає з 80 до 104 до (з 8 до 10 кг).
Великі труднощі відчувають при отриманні про: волоки з танталу, так як він легко налипає на волочильний інструмент. Тому під час волочіння танталу застосовують мастило і здійснюють захист у вигляді анодного окислення в 1% -ому розчині сірчаної кислоти.
Готова дріт перевіряється за якістю поверхні, механічними властивостями і розмірами. Дріт діаметром більше 0,5 мм може бути проміряти з достатньою точністю мікрометрів. Вимірювання діаметрів дроту менших розмірів виробляють шляхом визначення ваги відрізка дроту стандартної довжини (зазвичай це вага в міліграмах дроту довжиною 100 мм).