Пакет для изготовления биметаллов прокаткой

 

с гч и еа о (у. ио те;.;,.„, о и исАИ-т1-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистические

Республик ()778998.Ф

1 л --" Ф ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлеио1.1.08.78 (21) 2654515/25 27 (51 ) М. Кл. с присоединением заявки Ж

В 23 P 20/04

Государстевниый комитет (23)Приоритет

00 делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.1 1.80. Бюллетень Ля 42 (53) УДК 621 ° .771.8 (088.8) Дата опубликования описания 1 8. 1 1.80 (72) Авторы изобретения

А. С. Тронь, С. Ю. Диденко и А. Т. Лопата (7I) Заявитель (54) ПАКЕТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВИМЕТАЛЛОВ ПРОКАТКОЙ

Изобретение относится к технологии сварки разнородных металлов в твердой фазе давлением, а именно горячей прокаткой пакетов, и может быть применено для изготовления биметаллов с промежуточными прослойками.

Известна конструкция пакета для получения биметаллов с прослойками, основные составляющие которого — легкодеформируемая и труднодеформируемая BbmonHe10 ны в виде пластин, у которых наибольшие плоскости (контактная и свободная) плос-. кие и параллельны между собой f11.

Для обеспечения качественного соединения слоев разнородных металлов в процессе прокатки пакет необходимо продеформировать на 20-40% в зависимости от материала основных составляющих. При горячей прокатке пакетов с прослойками известной конструкции, особенно при больших степенях обжатия, наблюдается значительная неоднородность толщины прослоек. Кроме того, в задней части пакета имеются гофрообраэные

2 складки и разрывы прослоек. Незначительная волнистость прослоек наблюдается на задней части пакета примерно с середины его длины. Интенсивность волнистости и связанная с ней неоднородность толщины прослоек увеличиваются к заднему торцу пакета. За зоной волнистости прослоек наблюдаются периодические разрывы одной или нескольких прослоек и следующие за каждым разрывом гофрообразные складки этих прослоек. Ширина разрывов и интенсивность складок растут по мере их приближения к заднему торцу пакета. В плоскости прослоек дефекты имеют серповидную конфигурацию, направленную выпуклостью к заднему . торпу пакета.

Оценка влияния описанных дефектов на работоспособность изделий иэ биметалла зависит от условий работы этих изделий. Как правило,-описанные дефекты не ухудшают герметичности и сплошности соединения основных составляющих и механических свойств биметалла при

8908

10 !

3S

3 77 низких и средних температурах. Однако при высоких температурах разнородные металлы могут образовывать. эвтектику и хрупкие интерметаллидные соединения в результате прямого контакта между ними в тех местах, где имеются разрывы прослоек, которые введены в состав биметалла для предотвращения такого контакта. Поэтому технические требования, предъявляемые х биметаллам, которые предназначены для изготовления ответственных узлов и деталей, работающих

1 в условиях длительного воздействия высоких температур и больиц)х механических напряжений, не допускают наличия в них описанных дефектов. Таким образом, известная конструкция пакета с прослойками не позволяет получать горячей прокаткой этих пакетов качественные биметаллические плиты, удовлетворяющие повышенным требованиям к однородности толщины и сплошности прослоек, Причина образования описанных дефектов заключается в следующем.

Несмотря на одинаковую высотную деформацию различных участков пакета по его ширине, их удлинение и у)иирение в процессе деформации при прокатке неодинаково. Это связано с тем, что внутренние по ширине (близкие к продольной оси пакета) участки, испытывая при,деформации сопротивление внешних участков, деформируются главным образом вдоль продольной оси пакета, т.е. удлиняются. Внешние же, близкие к продольным торцам, участки пакета имеют возможность свободно деформироваться в поперечном направлении относительно направления прокатки, т.е. уширяться.

Таким образом, эпюра скоростей -продольного истечения металла в зоне отставания предстацляет собой дугу, направленную выпухлостью к заднему торцу пакета.

Поэтому по мере продвижения фронта деформации х заднему торцу пакета в нем накапливается разлйчие абсолютных вытяжек внутренних и внешних по-ширине пакета его участков. Это увеличение различия вытяжек можно рассматривать как постепенно нарастающую сдвиговую деформацию в плоскости пакета — внутренние по его ширине участки перемешаются относительно внешних, Результатом наложения такой сдвиговой деформации на высотную является неоднородность по ширине пакета общего характера деформац ц), что приводит на начальном этапе прокатки к возникновению волнистости и неоднородности толщины прослоек. B том случае, если величина постепенно накапливающейся сдвиговой деформации начинает превышать запас пластичности одной из прослоек, последняя претерпевает разрыв. В момент разрыва процесс прокатки теряет устойчивость, и оторвавшиеся, т.е. свободные, участки прослойки скапливаются в гофрообразную складку, что приводит к резкому утолщению разорвавшейся прослойки и уточнению других прослоек в месте расположения складки.

Цель изобретения — предотвращение образования разрывов и неоднородности толщины прослоек при горячей прокатке пакетов с прослойками.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкции пакета, состоящего иэ труднодеформируемой и легкодеформируемой основных составляющих и прослоек для йолучения биметаллов с прослойками горячей прокаткой, свободная поверхность пластины легкодеформируемой составляющей выполнена вогнутой, центр кривизны которой расположен на ее продольной оси. Разность между наибольшей и наименьшей толщинами пластинами легкодеформируемой составляющей равняется

30-80% абсолютного обжатия этой составляющейй, В случае прокатки в плоских валках пакета, толщина которого в центральной по ширине части меньше, чем у продольных торцов, его центральные участки претерпевают меньшую высотную деформацию, чем участки у продольных торцов

Так как продольная вытяжка прямо пропорциональна высотной деформации, то из сравнения прокатки с одинаковым обжатием двух пакетов, у первого из которых толщина по его ширине переменна, а у второго постоянна, .следует, что вытяжка внутренних участков первого пакета меньше вытяжки тех же участков второго пакета, а вытяжка внешних участков обоих пакетов одинакова. Таким образом, различие вытяжек внутренних и внешних участков меньше у пакета переменной толщины, следовательно, в процессе прокатки этого пакета та сдвиговая деформация, хоторая приводит к образованию дефектов в биметалле, накапливает- . ся менее интенсивно.

Использование легкодеформируемой составляющей для получения пакета переменной толщины обусловлено тем, что

778998

Порядок сборки сравниваемых конструкций одинаков.

Ниобиевая прослойка помещается со стороны титановой составляющей, а медная — со стороны стальной. Контактные поверхности основных составляющих и прослоек зачишают, промывают в бензшге испирте, аэатемсобирают в пакет, который в передней части скрепляют двумя винтами М12. Собранные пакеты помешают в печь вакуумного прокатного ста.на, греют при температуре 1000 С в

О течение 1 ч и прокатывают за один проход с обжатием 25%.

В таблице приведены результаты металлографического контроля полученных плит. именно эта составляющая, воспринимаяосновную часть суммарной деформации пакета, в небольшой степени, подвержена тем особенностям деформации, которые приводят к образованшо дефектов в биметалле. Поэтому изменяя характер деформации этой составляющей, можно наиболее эффективно предотвращать образование дефектов в биметалле.

Опытным путем установлено, что область оптимальных значений основного параметра сечения легкодеформируемой основной составляющей (разности наибольшей толщины пластины у ее продольных торцов и наименьшей толщины на ее продольной оси) для различных биметаллов и режимов их прокатки составляет

30-80% абсолютного обжатия этой. легкодеформируемой составляющей. Меньшие значения этого параметра не позволяют щ надежно предотвращать образование дефектов, что связано с недостаточным уменьшением различия вытяжек внутренних и внешних участков по ширине пакеl та. Применение сечения с большим значением параметра не обеспечивает надежного соединения слоев разнородных металлов в центральных по ширине участках пакета, так как высотные деформации этих участков пакета оказываются недостаточными для осуществления качественной сварки.

На чертеже приведена конструкция пакета для получения биметаллов с прослойками горячей прокаткой.

Пакет предлагаемой конструкции состоит из легкодеформируемой составляющей 1, труднодеформируемой составляющей

2 и прослоек 3. В передней части пакет скреплен винтами 4. Труднодеформируемая составляющая и прослойки выполнены в виде прямоугольных параллелепинедов, легкодеформируемая составляющая —. в виде прямоугольной пластины (в плане), у которой свободная поверхность А вогнута.

4$

Для упрощения изготовления этой поверхности может быть придана форма клинообразного паза, симметр чнога относительно продольной оси пластины, какая и изображена на чертеже.

Технология получения биметалла с прослойками, использующая пакет предлагаемой конструкции, следующая.

Для сравнения берут пакеты титан— сталь с прослойками ниобия и меди предлагаемой конструкции (пакет A) и известной конструкции (пакет Б). Труднодеформируемые стальные составляющие обоих пакетов имеют форму прямоугольных па— раллелепипедов размерами 2.ix80x550 мм.

В качестве прослоек в обоих пакетах используют листы ниобия и меди размерами

О,Эх80х500 мм. Свободной поверхности легкодеформируемой титановой составляющей в пакете A путем строжки придают уорму симметричного относительно продольной оси составляющей клинообразного паза с максимальной глубиной 7 мм.

Таким образом, толщина этой составляющей изменяется по линейному закону от максимальной у продольных торцов(34мм) до минимальной на продольной оси(27мм).

Ее размеры в плане составляют 80х500мм.

В пакете Б легкодеформируемая составляю щая имеет форму прямоугольного параллелепипеда размерами 34х80х500 мм.

778998

0,50

0,35

0,50

0,35

0,05

0,03

0,10

0,05

Нет

Есть

Нет про1атюн

2 А.

Средняя толщина прослоек, мм: из меди из ниобия

Среднеквадратичное отклонение толщий прослоек от средней, мм: из меди из ниобия

Наличие разрывов прослоек

Наличие складок прослоек

Формула изобретения

1. Пакет для изготовления бимегаллов прокаткой, состоящий из трудйоде- формируемой и легкодеформируемой основных составляющих, выполненйых в виде пластин с плосхой контактной поверхностью и размещенных между ними прослоек, отличающийся тем, "чу, с целью повышения качества биметаллов путем пйедотвращения образования разрывов и неравномерности толщины прослоек, свободная поверхность пластины легкодеформируемой составляющей выполнена вогнутой, центр кривизны которой расположен на ее продольной оси.

25 2. Пахет по и. l, о т л и,ч а ю щ и и с"я тем, что разность между наибольшей и наименьшей толщинами пластины легкодеформируемой составляющей равняется

30-80% абсолютного обжатия этой

Зр составляющей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Крупин А. В. Прокатка металлов в вакууме, М., "Металлургия, 1974, с. 191-192.

ВНИИПИ Заказ 7907/15

Тираж 1160 Подписное

Фйииал ПЛГРПатент, г.Ужгород,ул.Проектна,4