Способ получения биметаллических трубчатых изделий и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)789241 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3astsaeHG 200978 (21) 2бб6565/22-02 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹

В 22 0 19/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 621. 74, . 04б (088. 8) Ю. Н. Таран-Жовнир, В. Ф. Балакин,. Ю. Г. Гул4ев, A, Ã. Карпов, В. И. Мазур и Л. А. Близ нюкОйа -с

9 !

/ !

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени--- ... металлургический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБЧАТЫХ

ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов гидростатическим.давлением, а именно к спосОбам производства крупногабаритных массивных биметаллических трубчатых изделий. 5

Известен ряд способов получения многослойных труб с различными видами пластического деформирования -с использованием составной заготовки, например способ безоправочного и оправочного волочения 11 (21 и (.3), Однако обработка пластическим деформированием многослойных труб за-. частую не обеспечивает необходимое сцепление между слоями. Кроме того, 15 ограниченность сортимента по наружноМу диаметру сужает область использования известных способов, а для изготовления коротких массивных изделий большого диаметра эти способы практи- 20 чески неприменимы.

Известен способ получения крупногабаритных. биметаллических труб центробежным литьем, который использует- 25 ся для производства массивных коротких изделий большого диаметра, для бездефектной тонкослойной заливки крупногабаритных втулок диаметром от

400 до 1460 мм с равнораспределенны- 3() ми по всему слою составляющими сплава, обеспечивает необходимую .плотность соединения слоев и высокое качество сердцевины многослойного изделия (плотные беспористые отливки) 14(, Недостатки способа состоят в том, что производство крупногабаритных многослойных труб на установках центробежного литья требует создания сложноro громоздкого оборудования, . что приводит к ряду трудностей при его эксплуатации и снижает эффективность применения способа при производстве особо крупных изделий, а изготовление многослойных трубчатых изделий специального назначения с жесткими допусками по толщине стенки литого слоя требует большого количества дополнительных операций по калибровке слоев.

Известен также способ для изготозления виброгидропрессованных труб Я .

Однако такой способ не позволяет обеспечить равномерное уплотнение смеси по всей толщине слоя, получить изделие с плотной структурой слоев и необходимым сцеплением между ними, что снижает качество изготовляемых изделий.

789241

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства литых трубных из делий, включающий заливку расплавлен-. ного металла внутреннего слоя в твердую основу изделия, его кристаллизацию на стержне и последующее извлечение последнего. Такой способ позволяет получать крупногабаритные массивные трубчатые изделия с калиброванным внутренним отверстием на достаточно простом и надежном в эксплуатации оборудовании p6j, Недостатком способа является невысокое качество металла литого слоя, которое значительно ниже по сравнению с центробежным литьем, и большие 15 трудности при извлечении стержней.

Цель изобретения — обеспечение требуемой структуры металла внутреннего слоя; плотного соединения слоев и улучшения удаления стержня при про- Я изводстве крупногабаритных многослойных трубчатых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что по мере охлаждения металла сердцевины внутреннего слоя к одному из торцов стержня прикладывают гидростатическое давление 15-30 кбар с одно,временным приложением противодавления ко второму торцу стержня.

Достижение указанной цели объясня- ЗО ется тем, что при плавном постепенном извлечении оправки, по мере охлаждения металла, освобождаемая внутренняя полость иэделия заполняется рабочей жидкостью под высоким давлением и окончательное охлаждение металла и формирование структуры сердцевины происходит в условиях "распрессовки" залитого слоя. Раздача внутреннего слоя высоким гидростатическим давлением (не ниже указанных пределов). 40 обеспечивает качественное сцепление слоев и сопровождается незначительной пластической деформацией за счет уменьшения толщины заливки (закрытие трещин, пор, газовых пУзыРей). Сов- 45 местное действие высокого гидростатического давления и деформации способствует получению плотной бездефектной заливки, в то время как обычное литье под давлением до 1 кбар обеспе- 0 чивает плотность структуры только поверхностного слоя 0,02"0,2 мм. Приложение противодавления ко второму торцу оправки позволяет повысить плЬтность соединения и качество структу ы металла, обеспечивает плавное. ведение и регулировку процесса. Извлечение стержня по мере охлаждения сердцевины, снижает дополнительные усилия и обеспечивает необходимое качество внутренней поверхности, но ф) при: ведении процесса с рабочими давлениями ниже 15 кбар, дополнителвные усилия могут оказаться недостаточными для освобождения внутренней полости от формирующего инструмента;.

Кроме того обработка многослойного изделия гидростатическим давлением ниже указанных пределов значительно снижает эффект повышения качества структуры и плотности литого слоя.

Повышение давления рабочей жидкости выше 30 кбар следует .признать нецелесообразным из-за усложнения конструкции уплотнений.

Известно устройство, включающее контейнер высокого давления, в верхней части которого по оси контейнера выполнено цилиндрическое отверстие с закрепленной оправкой и механизм создания дополнительного противодавления к оправке (7 .

Для,осуществления способа получе-. ния биметаллических труб на контейнере известной конструкции его крышка со стороны, противоположной полости контейнера, выполнена с фланцем для фиксации наружной втулки основы и снабжена губками для крепления .основы к корпусу контейнера.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

В крышке 1 верхней части контейнера 2 высокого давления по его оси выполнено цилиндрическое отверстие, в котором закреплен стержень. 3 с набором уплотнительных элементов 4. Стержень крепится и центрируется в крышке контейнера через промежуточную втулку.5 и связан с механизмом 6 создания противодавления. Между крышкой и телом контейнера установлены уплотнения 7 и в контейнер залита рабочая жидкость 8. Крышка контейнера со стороны, противоположной полости контейнера, снабжена фланцем 9 и губками 10 для крепления наружной втулки 11 изделия.

Способ осуществляется следующим образом.

До начала процесса во фланцах 9 крышки 1 устанавливается твердая основа многослойного изделия, которая крепится к контейнеру губками 10.

Фланцы позволяют выставить наружную втулку строго по оси устройства, исключая ее радиальное смещений по ходу процесса, чем обеспечивается минимальная разностенность готового изделия. Затем строго по оси контейнера 2 через промежуточную втулку 5, запрессованную в крышке контейнера, устанавливается стержень 3 заданного диаметра с набором уплотнительных элементов 4,,которые предотвращают проникновение рабочей жидкости 8 в полость изделия до начала процесса и. прорыв жидкости при обработке внутренней поверхности. После заливки в контейнер рабочей жидкости устройство подготовлено к осуществлению процесса. Затем в,форму, образованную наружной втулкой иэделия и стержнем

3: заливается жидкий металл сердцеви789241 ны 12,и начинается его кристаллизация на оправке. В рабочей полости контейнера создается рабочее давление порядка 15-30 кбар, которое начи-, нает выдавливать, по мере охлаждения металла, стержень 3, обжимая при этом внутренний слой изделия. Для повышения эффекта уплотнения литого металла, обеспечения его необходимого качества и плотности соединения слоев, одновременно с основным давг;ением Р прикладываемым к нижнему торцу оправки, ко второму торцу оправки . прикладывается усилие противодавления P> .

В конечной стадии процесса давление Р< сбрасывается для предотвраще- 15 ния явления выстреливания и окончательное выдергивание оправки производится механическим воздействием со стороны механизма 6.

Предлагаемые способ и устройство >и повысят качество структуры литого металла многослойных изделий, обеспечат плотное соединение слоев, позволят получать крупногабаритные много.слойные массивные трубчатые изделия, получение которых на известных устройствах затруднено.

Формула изобретения

1. Способ получения биметаллических трубчатых изделий, включающий заливку металла внутреннего слоя в зазор между стержнем и твердой основой изделия, его кристаллизацию и извлечение стержня, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения требуемой структуры металла внутреннего слоя и улучшения соединения слоев и удаления стержня, по мере охлаждения металла сердцевины внутреннего слоя к одному из торцов стержня прикладывают давление 15-30 кбар с одновременным приложением противодавления. ко второму торцу стержня.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее контей- . нер высокого давления, крышку с цилиндрическим отверстием по оси, в которой закреплен стержень и механизм создания дополнительного противодавления к торцу стержня, о т л и ч а ющ е е с я тем, что крышка контейнера со стороны, противоположной полости контейнера, выполнена с фланцем для фиксации наружной части основы и снабжена губками для крепления основы к корпусу контейнера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии Р 50-33019, кл. 12 С 232.2, 27.09.76.

2. Заявка Японии Р 50-33701, кл. 12 С 236; 27,09,76, 3. Заявка Японии Р 50-59980, кл. 12 С 233.1, 27.09.76.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 556889, кл. В 22 0 13/00, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР

9 305068, кл. В 28 В 21/00, 1967.

6. Авторское свидетельство СССР

Р 464447, кл. В 28 В 21/00, 1973.

7.- Прозоров Л.В. и др. Прессование металлов жидкостью высокого давления. М., "Машйностроение", 1972, с. 124.

789241

Pz

Составитель Г.Кибовский

Редактор A.Øèøêèíà Техред Ж.Кастелевич . Корректор О.Билак

5 Я

Заказ 8936/10 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4