Способ контактной модификации листового металла для изготовления оболочек

Изобретение относится к способу изготовления модифицированного металлического листа. Осуществляют подачу металлического листа и нанесение модификационной композиции на его поверхность. Используют щелевую камеру, в которой осуществляют принудительную протяжку металлического листа механизмом, содержащим модифицирующие валки и прижимные устройства. Модификационную композицию подают непосредственно на модифицирующие валки, которые прижимают к поверхности металлического листа с усилием прижима от 5 до 150 МПа, регулируемого прижимными устройствами. Создают низкочастотные колебания прижимных устройств. В качестве модификационной композиции используют фторорганическое поверхностно-активное вещество МОКОМ. В результате обеспечивается повышение рабочего ресурса металлического листа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Способ изготовления модифицированного металлического листа

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в самых разных областях техники: приборостроении, авиастроении, автомобилестроении, технологиях создания строительных материалов и конструкций, в области трубопроводного транспорта, в частности при создании амортизирующих устройств, подвергающихся упругой деформации.

Во всех перечисленных областях техники широкое применение получили детали и конструкции с повышенными прочностными свойствами. С целью устранения дефектов и предотвращения их образования в процессе эксплуатации, а также для обеспечения длительного срока службы изделий из металла, предпринимаются различные способы обработки их поверхности.

Известно большое число способов модификации поверхностного состояния деталей из металлов, композиционных материалов, диэлектрических и полупроводниковых структур, в том числе и с применением лазерных технологий.

Известен способ модификации поверхности металлов (патент РФ №2200771, 2001 г, патентообладатель Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева), который заключается в том, что проводят микролегирование поверхностного слоя магнитно-абразивной обработкой при скорости магнитно-абразивного резания не менее 500 м/мин, напряженности магнитного поля в рабочем зазоре между полюсами 0,4-0,7 Тл и величине этого зазора 2-5 мм. Магнитно-абразивную обработку поверхностного слоя металла проводят порошками, содержащими карбиды переходных металлов IV-VI групп периодической системы. Способ

1

позволяет в одной операции совместить механическую очистку и выглаживание поверхности с микролегированием поверхностного слоя переходными металлами, улучшающими коррозионную стойкость металлов. При обработке по предложенному способу в поверхностном слое создаются сжимающие напряжения, улучшающие защитные свойства образующейся на нем оксидной пленки.

Из патента РФ №2039069, 1993 г, (патентообладатель Санников С.Г. и др.) известен способ модификации поверхности металлов, путем нанесения полимерного антифрикционного покрытия, включающий подготовку поверхности, обработкой ее обезжиривающим агентом, в качестве которого используют содовый водный раствор, промывку водой, сушку поверхности при температуре до 400°C, нанесение раствора антифрикционной композиции, которое осуществляют в две стадии: сначала наносят грунтовочный слой, высушивают, а потом наносят отделочный слой и проводят термообработку при температуре 410°C. При этом антифрикционная композиция представляет собой многокомпонентную смесь, содержащую сополимеры тетрафторэтилена, поливиниловый спирт, ПАВ, глицерин, воду и др. Недостатками данного решения являются многостадийность способа нанесения, сложность приготовления многокомпонентной композиции, негативное воздействие на окружающую среду и нерегулярная толщина покрытия. Кроме того, необходимо отметить невысокую износостойкость получаемого покрытия, что в свою очередь приводит к недолговечности изделий, изготовленных из обработанного по данному способу металла, что особенно актуально для объемных изделий, оболочек, подвергающихся упругим внутренним или внешним воздействиям, основными причинами разрушения которых являются трение и развитие усталостной трещины.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание способа изготовления модифицированного металлического листа для

2

изготовления объемных изделий, оболочек, подвергающихся упругой деформации, обеспечивающего повышение рабочего ресурса оболочек.

Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известном способе изготовления модифицированного металлического листа, включающий подачу металлического листа и нанесение модификационной композиции на его поверхность, согласно заявленного решения, используют щелевую камеру, в которой осуществляют принудительную протяжку металлического листа механизмом, содержащим модифицирующие валки и прижимные устройства, при этом модификационную композицию подают непосредственно на модифицирующие валки, которые прижимают к поверхности металлического листа с усилием прижима от 5 до 150 МПа, регулируемого прижимными устройствами, и создают низкочастотные колебания прижимных устройств, причем в качестве модификационной композиции используют фторорганическое поверхностно-активное вещество МОКОМ. При этом на поверхности металлического листа формируют мономолекулярную пленку модификационной композиции толщиной от 1,0 до 7,0 нм. и создают температуру в щелевой камере от 50 до 80 градусов.

Технический результат достигается за счет того, что при производстве из модифицированного металлического листа разного рода оболочек, подвергающихся упругой деформации, наличие абсорбированного слоя фторорганическое поверхностно-активное вещество (ФПАВ) МОКОМ на поверхности листового металла в сочетании с приложенным усилием прижима модифицирующих валков, обеспечивает значительное возрастание действующих плоскостей скольжения или увеличение числа точек скольжения. Если задано внешнее нагружение, то увеличение сдвигов в присутствии адсорбирующих веществ приводит к увеличению пластической деформации в поверхностном слое. В результате происходит так называемое «мягкое» упрочнение, снижающее возникновение дефектных мест в решетке, образование и развитие микротрещин, происходит «залечивание» дефектов

3

структуры металла и смыкание микротрещин. Слой фторорганического поверхностно-активное вещества (ФПАВ) МОКОМ имеет двойное действие абсорбционного пластифицирования на фрикционный контакт - понижение сопротивления сдвигу и понижение нормальных напряжений, что сглаживает поверхность контакта и снижает локальные напряжения. В основе его действия лежит эффект, заключающийся в адсорбционном понижении прочности сопротивления деформации металла. Оно проявляется в виде снижения предела текучести, в уменьшении коэффициента упрочнения или в увеличении скорости деформации при испытаниях на ползучесть. Молекулы фторорганическое поверхностно-активное вещество (ФПАВ) МОКОМ, закрепляемые за счет сил хемосорбции, образуют структуры Ленгмюра в виде спиралей с нормально направленными к поверхности материала осями. При этом происходит изменение состояния обработанной поверхности на молекулярном уровне. Фторорганическое поверхностно-активное вещество (ФПАВ) МОКОМ, не меняет структуру обрабатываемой поверхности, а лишь модифицирует ее, придавая поверхности антифрикционные, антиадгезионные, защитные свойства в широком диапазоне температур и самовосстановление поверхности от мелких повреждений.

При изготовлении разного рода оболочек, воспринимающих упругие деформации, таких как мембраны измерительных приборов, защитных устройств, амортизирующих устройств и т.п., благодаря высокой проникающей способности и усилию прижима модифицирующих валков, модифицирующая композиция проникает в микродефекты и микротрещины металла, усиливая хемосорбционную связь пленки модифицирующей композиции с поверхностью обрабатываемого материала. При последующей деформации воспринимаемой готовым изделием эти микродефекты трансформируются в усталостную трещину при значительно большей цикловой наработке, тем самым, продлевая жизненный цикл изделия.

Заявленное решение поясняется графическими материалами, где:

4

На фиг. 1 - представлена схема установки для осуществления способа изготовления модифицированного металлического листа.

На фиг. 2 и фиг. 3 - представлены таблицы результатов испытаний сильфонных компенсаторов с нанесением модифицирующего состава и без него.

Установка для осуществления способа изготовления модифицированного металлического листа содержит щелевую модификационную камеру 1 (не показано), в которую из рулона 2 подается листовой металл 3. В камере 1 расположены модифицирующие валки 4, рабочие органы устройства подготовки листового материала 5. В щелевой камере 1 расположено также устройство нагрева 6, которое поддерживает температуру в щелевой камере в диапазоне от 50 до 80 градусов и вибрационное устройство 7 подачи модификационной композиции МОКОМ на модифицирующие валки 4.

Способ изготовления модифицированного металлического листа, включает подачу листового металла 3 в специальную щелевую камеру 1 путем принудительной протяжки листового металла механизмом, содержащим модифицирующие валки 4. Поверхность листового металла, подлежащая модификации, должна быть чистой и сухой, без следов масла, ржавчины, окалины, смазки. Для расконсервации и обезжиривания могут применяться различные растворители: ацетон, бензин "Колоша", хлорсодержащие растворители, хладоны, спирты и др. Кроме того, обезжиривание можно осуществлять и пожаробезопасными техническими моющими средствами на основе ПАВ.

В качестве модификационной композици используют фторорганическое поверхностно-активное вещество (ФПАВ) МОКОМ. Модификационная композиция МОКОМ подается на модифицирующие валки 4. С помощью прижимного устройства 8 создается усилие прижима модифицирующих валков 4 к поверхности листового металла 3 в диапазоне от 5 до 150 МПа. В зоне модификации создают низкочастотные колебания прижимных

5

устройств 8. Все операции в щелевой камере 1 синхронизированы, за счет изменения скорости вращения модифицирующих валков 4 и скорости подачи листового металла 3. В процессе модификации создается разделительная среда пленка молекулярного слоя МОКОМ. Подбором объема модификационной композиции и времени обработки формируют на поверхности металла мономолекулярную пленку ФПАВ толщиной от 1,0 до 7,0 нм. Использование концентрированной модификационной композиции, т.е. без использования растворителя, в сочетании с усилием прижима модифицирующих валков к поверхности листового металла прижимными устройствами, обеспечивает высокую способность растекаться, высокую проникающую способность молекул модификационной композиции, за счет чего она распределяется по поверхности ровным слоем с одинаковой толщиной слоя.

По окончании процесса проводят контроль модификации методом измерения угла краевого смачивания.

Данный способ обеспечивает сочетание факторов изменения состояния поверхности металла с точки зрения противостояния развитию усталостной трещины при упругой циклической деформации оболочки, путем понижения поверхностной энергии вещества и улучшения структуры металла, за счет проникновения в нее молекул модификационной композиции МОКОМ. Дополнительным преимуществом предлагаемой технологии является экономия модифицирующей композиции и исключение негативного воздействия на окружающую среду.

Результаты сравнительных испытаний с целью исследования влияния покрытия модификационной композицей МОКОМ на жесткостные характеристики и циклическую долговечность сильфонных компенсаторов с нанесением модификационной композиции и без него приведены в таблицах (фиг. 2 и фиг. 3). Испытаниям подвергались четыре опытных образца, два из которых были обработаны модификационной композицей. Определение

6

жесткости проводилось в соответствии с пп. 6.1 и 6.2 «Программы и методики сравнительных испытаний» ИЯНШ.З02667.626-02.01 ПМ1. По результатам замеров были построены графики жесткости при растяжении, сжатии и сдвиге. На основании графиков определены величины жесткостей, приведенные в Таблице 1. Испытания на циклическую долговечность сильфонных компенсаторов проводились в соответствии с п. 6.3 «Программы и методики сравнительных испытаний» ИЯНШ.302667.626-02.01 ПМ1. Результаты испытаний на циклическую долговечность сильфонных компенсаторов приведены в Таблице 2.

Данные проведенных испытаний позволяют сделать вывод о том, что применение заявленного способа обеспечивает увеличение ресурса работоспособности изделия, а именно увеличение количества циклов от начала эксплуатации до наступления предельного состояния изделия.

Заявленный способ изготовления модифицированного металлического листа может быть использован при изготовлении разного рода оболочек, воспринимающих упругие деформации за счет приложения внешнего или внутреннего давления: мембраны измерительных приборов (манометры), защитных устройств, амортизирующие устройства: рессоры, (упругие элементы, воспринимающие нагрузки), сильфонные муфты, компенсаторы и тому подобное.

7

1. Способ изготовления модифицированного металлического листа, включающий подачу металлического листа и нанесение модификационной композиции на его поверхность, отличающийся тем, что используют щелевую камеру, в которой осуществляют принудительную протяжку металлического листа механизмом, содержащим модифицирующие валки и прижимные устройства, при этом модификационную композицию подают непосредственно на модифицирующие валки, которые прижимают к поверхности металлического листа с усилием прижима от 5 до 150 МПа, регулируемого прижимными устройствами, и создают низкочастотные колебания прижимных устройств, причем в качестве модификационной композиции используют фторорганическое поверхностно-активное вещество МОКОМ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности металлического листа формируют мономолекулярную пленку модификационной композиции толщиной от 1,0 до 7,0 нм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создают температуру в щелевой камере от 50 до 80 градусов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургической промышленности, более конкретно к способам изготовления и сборки сварных трубопроводов. Сварку каждой пары соседних труб кольцевыми швами осуществляют после совместной деформации экспандированием концов указанной пары труб в нагруженном состоянии с последующей разгрузкой после сварки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления сварных труб больших диаметров. Способ включает расширение труб давлением на их внутреннюю поверхность отдельных деталей - сегментов.

Изобретение относится к обработке металлов, в частности к производству металлической полосы холодным деформированием. Последовательно протягивают полосу с задним и передним натяжениями между тремя неприводными роликами каждого из гибочных устройств группы, состоящей по меньшей мере из двух гибочных устройств, и каждого отдельного гибочного устройства по меньшей мере одного отдельного гибочного устройства.

Изобретение относится к области производства металлической полосы холодным деформированием. Способ включает последовательное протягивание полосы с задним и передним натяжениями между тремя неприводными роликами.

Слиток из благородного металла или из сплава, содержащего благородный металл, массой mВ подразделен на n×m мелких слитков (2, 3) заданной массы mk, причем каждое число n, m является натуральным числом ≥2.

Изобретение относится к прокатному производству. Высокопрочный холоднокатаный стальной лист с высокой обрабатываемостью изготовлен из стального сляба с композицией, включающей в мас.%: С 0,05-0,12, включая 0,05 и 0,12, Si 0,5 или менее, Mn 1,8-4,0, включая 1,8 и 4,0, Ti 0,005-0,06, включая 0,005 и 0,06, Nb 0,005-0,1, включая 0,005 и 0,1, Al 0,1 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изменению физической структуры металлов и сплавов методом горячей пластической обработки. Способ обработки плоских заготовок включает горячую пластическую деформацию участка заготовки по схеме сложного нагружения с использованием опор, на которых располагают заготовку, при температуре деформируемого участка, необходимой для получения заданной структуры и свойств в материале заготовки, при этом нагружение проводят путем многократного циклического попеременного изгиба участка заготовки между опорами с помощью формующих элементов, например, расположенных с двух сторон заготовки между опорами с возможностью попеременного воздействия на участок заготовки между опорами и формирующими элементами силами, приводящими к деформации, сочетающей растяжение и сдвиг, и сжатие и сдвиг, а после нагружения выравнивают заготовку, смещают ее на величину деформированного участка и повторяют нагружение.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению металлических листов. Получают промежуточную листовую заготовку гибкой.

Изобретение относится к способу изготовления лент из листовой стали, в частности стальных лент, при котором, по меньшей мере, две ленты из листовой стали разного сорта и/или разной толщины листа по продольным сторонам свариваются друг с другом.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для производства электродов контактной сварки, теплообменников и других изделий. .

Изобретение относится к области получения фотокаталитически активных полупроводниковых пленок. Предложен способ получения фотокаталитически активной пленки, включающий осаждение ионов Cu+2 в виде оксида меди или гидроксида меди из раствора неорганической соли меди на подложку.

Изобретение относится к проверке толщины покрытия в покрытой области катализатора в катализаторах очистки автомобильных газов. Способ определения длины покрытой зоны в содержащем покрытие носителе для производства конверторов отходящих газов автомобилей осуществляют следующим образом.

Изобретение относится к строительным материалам для наружного применения и касается металлического листа с покрытием. Металлический лист с покрытием содержит верхний слой покрытия, расположенный на металлическом листе.
Настоящее изобретение относится к способу изготовления покрытой металлической полосы, содержащей металлическую полосу и покрытие. Способ включает перемещение металлической полосы, нанесение покровного материала на перемещающуюся полосу при температуре перемещающейся полосы равной 60°С или меньше, спекание покровного материала при температуре от 80 до 250°С с образованием покровной пленки, охлаждение перемещаемой полосы до температуры ее поверхности 80°С или менее и сматывание перемещаемой металлической полосы.

Изобретение относится к области защиты документов от подделки и противозаконного воспроизведения, в частности к способу получения слоя с оптическим эффектом (OEL) на подложке.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к стоматологии, и раскрывает способ нанесения керамических биосовместимых покрытий. Способ характеризуется тем, что включает предварительную подготовку поверхности имплантата воздушно-абразивной обработкой и ультразвуковым обезжириванием, далее проводят электроплазменное напыление подслоя из титана и биосовместимого слоя, ультразвуковое обезжиривание проводят в водном растворе ПАВ при температуре до 40°C в течение 5-7 мин, электроплазменное напыление подслоя титана производят с дистанции напыления 120-150 мм в течение 12-15 с, при расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, дисперсности не более 150 мкм и токе дуги 350 А, электроплазменное напыление порошка магнийсодержащего трикальцийфосфата производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 10-12 с, расход плазмообразующего газа составляет 20 л/мин, дисперсность составляет не более 90 мкм и ток дуги 350 А.

Изобретение относится к области промышленного неорганического синтеза, в частности производства и установки гидрирования щелочных металлов, и может быть использовано для получения влагозащитного покрытия на деталях из химически активного материала.

Изобретение относится к противозадирному покрытию для резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб и к способу его получения. Противозадирное покрытие выполнено из композиции, включающей следующие компоненты (в массовых процентах): органическое связующее 30%-60%, твердую смазку 30%-60%, ингибитор коррозии 6%-15%, выравнивающий агент 0,01%-0,1%, смачивающий агент 0,01%-0,1% и в дополнение смесь растворителей.

Изобретение относится к конструкционным материалам для наружного использования и касается окрашенного покрытого металлического листа. Металлический лист содержит одну или более пленок покрытия, расположенных поверх листа, и имеет зеркальную степень блеска при 60°, составляющую от 60 до 100, а также значение L в цветовой системе Hunter's Lab, равное 70 или меньше.

Изобретение относится к композициям на основе эпоксиполисилоксана и может применяться для покрытий. Эпоксиполисилоксановую полимерную композицию получают при взаимодействии (мас.%): 20-80 полисилоксана, 20-80 неароматической эпоксидной смолы и 5-40 отверждающей системы.

Изобретение относится к способу изготовления модифицированного металлического листа. Осуществляют подачу металлического листа и нанесение модификационной композиции на его поверхность. Используют щелевую камеру, в которой осуществляют принудительную протяжку металлического листа механизмом, содержащим модифицирующие валки и прижимные устройства. Модификационную композицию подают непосредственно на модифицирующие валки, которые прижимают к поверхности металлического листа с усилием прижима от 5 до 150 МПа, регулируемого прижимными устройствами. Создают низкочастотные колебания прижимных устройств. В качестве модификационной композиции используют фторорганическое поверхностно-активное вещество МОКОМ. В результате обеспечивается повышение рабочего ресурса металлического листа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх