Ing.fi.Václavík CSc. - VZUP.ÓJP Zbraslav,pracovi Stě MuíStk

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Ing.fi.Václavík CSc. - VZUP.ÓJP Zbraslav,pracovi Stě MuíStk"

Karolína Křížová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 TRANSFORMACE UBANU DO BETA FXZE FÍÍI JIHO TVLŘEHÍ V HORKÍ OBLASTI TEPLOT ALFA MODIFIKACE Ing.f.Václavík CSc. - VZUP.ÓJP Zbraslav,pracov Stě MuíStk Př výtlačném lsování uranu v horní oblezlí teplot alfa modfkace bylo pozorováno /I,2,3/, * atruktura vytlačených uranových polotovarů neodpovídá struktuře alfa tsřeného uranu, ala př normálních poásínkách vytlačování je možné pozorovat strukturu a beta transformovaným zrnem. Ne obr.l je uvedena typcko mkroatruktura vylsovaného uranového prutu v horní oblaat teplot alfa mc4~ fkace. Všechny získané struktury př normálním napěloveb stavu měly plné bet*-transformované zrno. Z praxe tváření kovů je dobře znána akuteč uat, že tváření je velm obtížné, dochézí-l během tváření k transformac, zejména v případech kdy se jednotlvé fáze značně lší svým vlastnostm. V případe uranu přcházejí v ú- váhu alfa a beta fáze, které ae z hledska svých vlaatnoat podstatně lsí. Jestlže dochází př tváření uranu k jeho alfa " '» beta transformac, vznkají v tvářeném uranu trhlny v důsledku vysokých deformací v základní plastcké matrc /alfa uranu/. Tato akutečnoat nedovoluje vysvětlt přechod do beta fáze přímo během proceau tvářen. Jíěkterým autory /!/ bylo přjato vyevětlanl přechodu uranu do beta fáze následujícím způsobem: v důsledku přeměny část energe /dodávané lsem/ na teplo ae v procesu vytlačování ohřívá uranový Cep nač teplotu, př které byl zakládán do nástroje. Teplota uranu př vytlačování může stoupnout nad teplotu alfa» beta transformace. Protoža proces vytlačován probíhá př vysokém v&e-

uranu, ala př normálních poásínkách vytlačování je možné pozorovat strukturu a beta transformovaným zrnem. Ne obr.

2 stranné* tlako / at*./, doehásí ke «výaení teploty «lfs b«t» transformace. Pomocí rovnc* Clauaue- Clepayrona bylo spočítáno, že svýení teploty alfa-beta trensformace v podmínkách vytlačování uranu maže dosáhnout 30 C. Př vytlačování ae ívyáuje teplota uranu n»d teplotu alfa * beta tranaforaace, ale k samotné treneforsac nedoebáaí. 0r»n tranaforauje do beta t&z* až po výstupu a průtlačnce, kdy ae anžuje Teatswnné napětí. Uvedené vysvětlení by mohlo vyhovovat pro poaérnô úské teplotní podaínky tváření uranu. N&které naáe předenásající práce /4,5/ ukáaely, e struktury výlsů s beta transformovaný* xrne* se sískávájl ve velm šrokém rosaahu te= plorních podmínek, pro které výše uvedené vyavétlení vyhovovat nemohlo. tysvětlení příčn alfa» beta transformace uranu, tvářeného v horal oblast teplot alfa modfkace by mohlo umožnt rísení atruktury po vytlačování. Za účelem vyavětlení příčn alfa» beta transformace byly sledovaný teploty a tlaky př vytlačováaí uranaíých prutů. Zařízení Pro vytlačování uranu v horní oblast teplot alfa modfkace byl nám použt vertkální hydraulcký ls s přlqýs pohonem čerpadlem. Základní parametry lsu jsou uvedeny v tabulce. Tabulka I Základní parametry Maxmální výtlačná aíla Rychlost beranu př najíždění fíycblost beranu př lsování max. Bychloat beranu spétná Maxmální spětná síla Pohyb beranu použtého lsu 250 Mp 60 mm/sec. 20 mm/sec. 00 mm/eee. 50 Mp 600 ms

Př vytlačování ae ívyáuje teplota uranu n»d teplotu alfa * beta tranaforaace, ale k samotné treneforsac nedoebáaí.

3 Teploty vytlačovaného prutu byly smlsány pomoc bezdotykevéno čdla typu UPYB?OT a fřlcíff rozaehes 400 «850 C. čdlo bylo zaměřeno výřeze* klíaovťho závoru průtlačnce do prostoru 30 o& pod končen pracovního platu průtlačnee a mohlo zachycovat teplotu prutu, jestlže procházel osou nástroje nebo př jeho 3 wa výchylce od osy. Výtlačná sla byla měřena manometrem, který byl vybaven potencometrem. Manometr byl zapojen na pracovní válec leu. Také pohyb beranu byl mechancky propojen a potenconetrcm. Pro regstrac hodnot teploty, tlaku a pohybu beranu byl použt trojtý zapsující nlvoltmetr. Pro vytlačován bylo použto uranových čepu ojď 3» a délky 200 mm. čepy byly přpraveny z nelagovaného uranu čstoty lepáí než 99,8 % U. Ohřev čepů ae prováděl v solné lázn složené z uhlčtanů ltha, Na a K. Výsledky měřen ^ J\ Měřen bylo provedeno př lsování 0 čepů* Pro vytlačování byl volen obvykle nám používaný teplotě nopětový režm /tabulka č.2/. Tabulka č.2 Použtý teplotně-napěčový režm vytlačování Teplota kontejneru T e plota čepu Doba ohřevu čepu Bychlost beranu př vytlačování Prodloužení 480 C 585 C 40 mc. 5 mm/sec. 30 Typcký záznam z vytlačován čepu č.3 je uveden na obr.2. Záznamy charakterzující pohyb beranu a vytlačující síly umožňují r OÍ'l št jednotlvé fáze vytlačování.

výchylce od osy. Výtlačná sla byla měřena manometrem, který byl vybaven potencometrem. Manometr byl zapojen na pracovní válec leu. Také pohyb beranu byl mechancky propojen a potenconetrcm.

4 Ne počátku je rozlsován uranový čep po dobu as 2,5 sec. Po rozlsování stoupá výtlačná sla na hodnotu 62 Mp, na které ae udržuje až do koňce vytlačování. Seaotaé vytlačování trvalo 34 sec, což znamoná, že rychlost beranu dosáhla 5,9 ma/sec* Záznam teploty ukazuje,, že teplota se nezvyšuje hned po výstupu prutu z průtlačnce, ale až po třech vteřnách. Toto zpoždění je způsobeno zaměřením čdla 30 mm pod průtlačne a také častým zakřvením začátku výlsku. Déle teplota aa ření čdlem stoupá na hodnotu 565 C» od které m během celého vytlačování jen málo odlšovala. Po skončení vytlačování ae neotvíraly nástroje, ale byla déle pozorována teplota uranového prutu. Ze 2 sec. dochází k postupnému zvyšován teploty až ne hodnotu 637 C. Dal S snížení tejaloty na zésnemu je způnobeno vytlačením nedolsku z nastrojo. Véechna ostatní aěření svým charakterem se neodlšují od tohoto zéznamu; lsí se pouae velkostí nadřených parametrů A/z tab»3/» Tsbulke j S 9 0 Naoôŕené teploty př vytlačování U prutů Střední hodnoty teploty uranových prutů,naměřené po výstupu z průtlačnce ' C po skončení vytlačování ? 630

Toto zpoždění je způsobeno zaměřením čdla 30 mm pod průtlačne a také častým zakřvením začátku výlsku.

5 Posouzen výsledků Měření teploty uranového výlsku po jeho výstupu z průtlačnee ukazuje, že uranový čep je trářen př teplotách okolo 55O C. Tato měřen ukazuj, že v průběhu vytsřovéní nedochází ke zvýšen teploty uranu, ale naopak k mírnéau snížen teploty uranového čepu. Mírné snížení teploty uranového čepu během lsován je výsledkem dvou procesů př vytlačování: a/ odvodem tepla studenějším nástrojem b/ ohřevem čepu od tepla vznklého přemenou práce př vytluč ování Správnost měření teplot výlsků potvrzuje průběh výtlačné síly př lsování. Celková výtlačná síla zůstává praktcky konstantní po celý průběh vytlačování. Běňem vytlačování fj však zmenšuje složka třecí síly čepu c stěnu kontejneru. Z tohoto hledska by muselo dojít ke snžování celkové výtlačné síly. Protože ostatní složky třecích sl se nemění v procesu vytlačování, musí během vytlačování arénu docházet ke zvyšování napět lsování, které může být způsobeno pouze snžováním teploty čepu. Zvýšení teploty uranových výlsků áo teplot b«ts fáz«nemá ž ldnou souvslcet s procesem tváření, ale je druhotný* procesem f který mé své místo až po výstupu uranu z cest roje. Povrch vytláčaných uranových prutů vzhledem k vysoké deformac je kovově čstý a zahřátý na značnou teplotu, což způsobuje rychlou oxdac uranu, která způsobuje vzestup teploty uranového prutu nud transformační teplotu. Tuto tváhu potvrzuje množství okují, které př vytlačován uranu vznkají. Př vytlačován velkého množství urenu jsme naměřl váhovou ztrátu, % ve formě okuj a 0 4 % {nenávratné straty. Zjednoduftenou úvahou platí:

Mírné snížení teploty uranového čepu během lsován je výsledkem dvou procesů př vytlačování: a/ odvodem tepla studenějším nástrojem b/ ohřevem čepu od tepla vznklého přemenou práce př vytluč ování

6 «55 - /-AH/ s U 2 kde: M^ ~ Množství oxdovaného U; M 2 - množství ohřívaného materálu; AH - ntalpe reakce tvorby U0 2 ; cp střední specfcké teplo uranu; 4t - rozdíl-mez teplotou prutu vystupujícího s průdu&nce a teplotou, na kterou ae prut ohřeje oxdací» 2 uvedané rovnce vyplývá, že pouase 0,5 % oxdovaného ursau stačí ohřát ebbvající uran na teplotu 68Q C» Potvrzení nového vysvětlení příčn transformace uranu do beta fáze bylo vytlačování uranových čepů se stejných podmíneko Pouze po výstupu z průtlečnce bylo zebráněno oxdac, urqnu tím, že prut byl prudce zacneš en vodou nebo vycházel do ochranné atmosféry. Ve všech těchto případech bylo dosaženo struktury charakterstcké pro vysoký stupeň deformace v oblast teplot elfa modfkace /obr.3/. Vysvětlení alfa *> beta transformace uranových prutů oxdací povrchu dobře souhlasí a průběhem teplot uranového prutu po vytlačení /obr.2/» Teplota prutu začíná stoupat až po výstupu z prutlačnce a teprve sa nějaký čas dosahuje Příčnou proč nebyly v žádném případě po zastavení vytlačování naměřeny hodnoty vyšší než teplota alfa " ta transformace /tab.3/ je tvorba slné vrstvy oxdů na povrchu uranového prutu* Závěr Měření teploty a tlaku př vytlačování uranu v horní oblast teplot elfa modfkace bylo ááno nové vysvětlení příčn transformace uranových prutů do beta fáze. Příčnou tnasfor»aee je oxdace nově tvořeného povrchu výlsku.

transformace uranu do beta fáze bylo vytlačování uranových čepů se stejných podmíneko Pouze po výstupu z průtlečnce bylo zebráněno oxdac, urqnu tím, že prut byl prudce zacneš en vodou nebo vycházel

7 Lteratura - 36 /!/ Donaldson B.I.,Isaerow S.,Busaell R*B.: Journal of the Nuclear Materals 22, 967, 5., e. /2/ Václavk E. s Vývoj technologe ^roby elementu A 2, ÔIS JP Zbraslav, 969 o /3/ Chsvck H.H. t Lloyd L.T.; Aregone Natonal Laboratory Report, AUL - 577? /4/ Véclavlk E.: Výzkumná zpráva Vťfc 2.29/6$, 965 /5/ Vóclavlk E., Kamlach J.: Rudy, 969, 9. Obr.l - Ukrootruktura uranovéba prutu, vytláčaného v horní oblaat teplat alfa modfkace. 00 s.

; Aregone Natonal Laboratory Report, AUL - 577? /4/ Véclavlk E.: Výzkumná zpráva Vťfc 2.

8 I j t *, r M s* í! I I S t t '! f! j - -* r : '!! t f J J^-4í!íl \ú Obr.2 - Zŕsnan teploty prutu, v^tlecné sly a zdvhu beranu. Otep. 3 - Mkrostruktuzw příčného *«su U-prutu, který nemohl po výstupu z prútačac# oxdovat. Zvôteno 00 z.

Podobné dokumenty

:6pt;font-style:normal;color:grey;font-family:Verdana,Geneva,Kalimati,sans-serif;text-decoration:none;text-align:center;font-variant:no = = < p s t y l e = " p a d d i n g : 0 ; b o r d e r : 0 ; t e