Способ получения многослойной ленты и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технологии вакуумно-дуговой обработки металлов, в частности к производству многослойных лент. Задача изобретения - повышение полноты и качества предварительной очистки исходных лент, а также увеличение прочности получаемых многослойных лент из разнородных металлов. В способе изготовления многослойных лент с использованием прокатки пакета полос разнородных металлов в вакууме предварительно исходные полосы очищают катодными пятнами вакуумной дуги, возбуждаемой между лентами и графитовыми анодами. В устройстве для осуществления этого способа используют графитовые аноды, размещенные около лент перед прокатными валками. Вариант устройства предполагает установку средств нанесения промежуточной прослойки между анодами и прокатными валками. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству монолитных многослойных лент, и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, а также и в машиностроении.

Известен способ получения многослойных лент или листов из разнородных металлов путем вакуумно-дугового напыления одного металла на другой в виде подложки (SU 1012622, кл. С 23 С 13/12, 1980). Этот способ эффективен при толщинах наносимого металла в единицы и десятки микрометров. При необходимости получения даже умеренных толщин наносимое покрытие получается неровным, содержащим поры и штабики.

Более высокое качество многослойных материалов, в том числе и лент, обеспечивает способ формирования многослойных структур из пакета заранее подготовленных полос путем их очистки, сборки в пакет и совместной прокатки (SU 1269951, кл. В 23 К 20/04, 1983). В рамках данного способа очистка исходных лент осуществляется их травлением в серной кислоте, сушкой и обработкой соединяемых поверхностей металлическими щетками. Такая технология трудоемка, дорога, опасна для персонала и окружающей среды и не обеспечивает высокого качества очистки, гарантирующего нужную прочность соединения разнородных металлов.

Известен способ аналогичного назначения, осуществляемый путем предварительной традиционной очистки лент, электронно-пучкового нагрева их и совместной прокатки в вакууме (RU 2033910 С1, кл. В 23 К 20/04, 1992). Данный способ, как наиболее близкий к заявленному по своей технической сущности, принят в качестве прототипа. Ему также присущи недостатки, обусловленные пониженным качеством традиционной технологии очистки лент, ее дороговизной и вредностью, негативным влиянием на прочность соединения разнородных металлов.

Известно также устройство для изготовления многослойной ленты, содержащее вакуумную камеру, в которой размещены средства предварительной обработки исходных полос, прокатные валки и система транспортировки лент в виде подающих и принимающих барабанов и направляющие ролики (RU 2033910 С1, кл. В 23 К 20/04, 1992). Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному устройству, также принято в качестве прототипа.

Задачей предложения является повышение полноты и качества предварительной очистки исходных лент, а также увеличение прочности получаемых многослойных лент из разнородных металлов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления многослойной металлической ленты, включающем обработку поверхности исходных лент в вакууме, сборку в пакет и прокатку, обработку поверхностей основного и плакирующих лент проводят с помощью катодных пятен вакуумно-дугового разряда, возбуждаемого между лентой и графитовым анодом. На основную ленту перед сборкой в пакет может быть нанесена промежуточная прослойка.

Указанная задача решается также тем, что в устройстве для изготовления многослойной ленты, содержащем вакуумную камеру, средства предварительной обработки исходных полос, направляющие ролики, блоки разматывания и сматывания ленты, средства предварительной обработки исходных лент выполнены в виде трех электронно-плазменных модулей с графитовыми анодами, установленными перед направляющими роликами, к лентам подведены отрицательные полюса блоков питания, при этом блоки разматывания лент, электронно-плазменные модули, направляющие ролики и блок сматывания установлены в вакуумной камере. Устройство может быть снабжено блоком нанесения промежуточной прослойки, установленным между электронно-плазменными модулями и направляющими роликами.

Схема устройства представлена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1 - направляющие ролики, 2 - исходные металлические полосы, 3 - направляющие ролики, 4 - прокатный валок, 5 - подающие барабаны, 6 - принимающие барабаны, 7 - электронно-плазменные модули с графитовыми анодами, 8 - дуговой блок питания, 9 - устройство нанесения промежуточной прослойки, 10 - откачной патрубок, 11 - прижимные контактные ролики, 12 - анодный токоподвод, 13 - катодный токоподвод.

Установка работает следующим образом. После вакуумирования камеры 1 включают приводы барабанов 5 и 6 транспортировки лент, с помощью блоков 8 возбуждают дуговые разряды между электродами 7 и лентами 2, включают устройства 9 нанесения промежуточной прослойки и перемещают валки 4 в рабочее положение, обеспечивающее заданную деформацию пакета исходных полос.

Сущность предложенного способа состоит в том, что очистка металлических лент перемещающимися катодными пятнами вакуумно-дугового разряда оказывается не просто полной и высококачественной, она также активирует обработанные поверхности путем разрыва поверхностных связей атомов металла, чем обеспечивает высокую адгезионную способность очищенной поверхности. Последнее относится также и к лентам плакирующего металла и гарантируется проведением процесса в вакууме, сохраняющем необычные свойства очищенной поверхности. Применение графитовых электродуговых анодов способствует повышению эффективности процесса очистки, т.к. атомы углерода, попадающие в плазму разряда в результате испарения анода, весьма интенсивно восстанавливают окислы железа до чистого металла. Интенсивность этого процесса обусловлена активацией углерода в плазме в результате возбуждения атомов углерода и их ионизацией.

Для улучшения качества соединения разнородных металлов используют промежуточные прослойки из ниобия, тантала, ванадия и др. металлов, препятствующих образованию хрупких фаз в зоне соединения (Харченко Г.К. и др. Холодная сварка титана со сталью. Автоматическая сварка. 1965, 9, с. 39-40). Эффективность этого приема особенно высока при использовании вакуумно-дуговой очистки согласно данному предложению. Поэтому применение промежуточных прослоек в сочетании с заявленным решением весьма полезно.

Сравнение заявленной технологии с прототипом, предполагающим использование механической и жидкостной химической очистки металла, показывает, что настоящее изобретение позволяет существенно снизить стоимость производства, устранить многие опасности для персонала и окружающей среды. Электронно-пучковая техника прототипа дорога и ограничивает рабочие давления сверху, что не всегда приемлемо в производственных условиях. В ряде случаев прочность соединения разнородных металлов согласно предложению превышает показатели прототипа более чем на 50%.

Формула изобретения

1. Способ изготовления многослойной металлической ленты, включающий обработку поверхности исходных ленты в вакууме, сборку в пакет и прокатку, отличающийся тем, что обработку поверхностей основного и плакирующих лент проводят с помощью катодных пятен вакуумно-дугового разряда, возбуждаемого между лентой и графитовым анодом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на основную ленту перед сборкой в пакет наносят промежуточную прослойку.

3. Устройство для изготовления многослойной ленты, содержащее вакуумную камеру, средства предварительной обработки исходных полос, направляющие ролики, блоки разматывания и сматывания ленты, отличающееся тем, что средства предварительной обработки исходных лент выполнены в виде трех электронно-плазменных модулей с графитовыми анодами, установленными перед направляющими роликами, к лентам подведены отрицательные полюса блоков питания, при этом блоки разматывания лент, электронно-плазменные модули, направляющие ролики и блок сматывания установлены в вакуумной камере.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено блоком нанесения промежуточной прослойки, установленным между электронно-плазменными модулями и направляющими роликами.

РИСУНКИ

Рисунок 1