Пакет для изготовления биметаллов прокаткой

(23)Приоритет до делам изобретений и открытий(53) УДК 621. .771.8 (088.8) Дата опубликования описания 1 8. 1 1.80(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.5Известна констфукция пакета для получения биметаллов с прослойками, основные составляющие которого - легкодеформируемая и труднодеформируемая выполне 1 О ны в виде пластин, у которых наибольшие плоскости (контактная и свободная) плос. кие и параллельны между собой Я.Для обеспечения качественного соединения слоев разнородных металлов в процессе прокатки пакет необходимо продеформировать на 20-40% в зависимости от материала основнь 1 х 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 2складки 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 из биметалла зависит от условий работы этих изделий, Как правило,-описанные дефекты не ухудшают герметичности и сплошности соединения основных составляющих и механических свойств биметалла при98Волнистости и неоднородности толщиныпрослоек, В тол случае, если величинапостепенно накапливающейся сдвиговойдеформации начинает превышать запаспластичности одной из прослоек, последняя претерпевает разрыв. В момент разрыва процесс прокатки теряет устойчивость, и оторвавшиеся, т.е. свободные,участки прослойки скапливаются вгофрообразную складку, что приводит крезкому утолщению разорвавшейся прослойки и уточнению других прослоекв месте расположения складки,Цель изобретения - предотвращениеобразования разрывов и неоднородноститолщины прослоек при горячей прокаткепакетов с прослойками. 3 7789 низких и средних телпературах. Однако при высоких температурах разнородные металлы могут образовывать. эвтектику и хрупкие интерметаллидные соединения в результате прямого контакта между ними в тех местах, где имеются разрывы5 прослоек, которые введены в состав биметалла для предотвращения такого контакта, Поэтому технические требования, предъявляемые х биметаллам которые1 1 О предназначены для изготовления ответственных узлов и деталей, работающих в условиях длительного воздействия высоких температур и большйх механических напряжений, не допускают наличия5 в них описанных дефектов. Таким образом, известная конструкция пакета с прослойками не позволяет получать горячей прокаткой этих пакетов качественные биметаллические плиты, удовлетвоэо ряющие повышенным требованиям к однородности толщины и сплощности прослоек,Причина образования описанных дефектов заключается в следующем.Несмотря на одинаковую высотную деформацию различных участков пакета по его ширине, их удлинение и уширение в процессе деформации при прокатке неодинаково. Это связано с тем, что внутренние по ширине (близкие к продольной30 оси пакета) участки, испытывая при,деформации сопротивлейие внешних участков, деформируются главным образомвдоль продольной оси пакета, т.е. удлиняются. Внешние же, близкие к продольным торцам, участки пакета имеют возЗ 5можность свободно деформироваться впоперечном направлении относительнонаправления прокатки, т.е. уширяться. Таким образом, эпюра скоростей -продольного истечения металла в зоне от 49ставания предстацляет собой дугу, направленную выпухлостью к заднему торцу пакета.Поэтому по мере продвижения фронта45 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 перемещаются относительно внешних, Результатом наложения такой сдвиговой деформации на высотную является неод 55 нородность по ширине пакета общего характера деформацщ, что приводит на начальном этапе прокатки к возникновению Поставленная цель достигается тем,что в конструкции пакета, состоящегоиэ труднодеформируемой и легкодеформируемой основных составляющих и прослоек для йолучения биметаллов с прослойками горячей прокаткой, свободнаяповерхность пластины легкодеформируемойсоставляющей выполнена вогнутой, центркривизны которой расположен на ее продольной оси. Разность между наибольшейи наименьшей толщинами пластинами легкодеформируемой составляющей равняется30-80% абсолютного обжатия этой составляющей,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 постояннаследует, 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, чтоПорядок сборки сравниваемых конструкций одинаков.Ниобиевая прослойка помешается со стороны титановой составляющей, а медная - со стороны стальной. Контактные поверхности основных составляющих и прослоек зачишают, промывают в бензине испирте, аэатемсобирают в пакет, который в передней части скрепляют двумя винтами М 12. Собранные пакеты помешают в печь вакуумного прокатного ста.на, греют при температуре 1000 С вО течение 1 ч и прокалывают за один проход с обжатием 25%.В таблице приведены результаты металлографического контроля полученныхплит. именно эта составляющая, воспринимаяосновную часть суммарной деформации пакета, в небольшой степени, подвержена тем особенностям деформации, которые приводят к образованюо дефектов в биметалле. Поэтому изменяя характер деформации этой составляюшей, можно наиболее эффективно предотвращать образование дефектов в биметалле.Опытным путем установлено, что об ласть оптимальных значений основного параметра сечения легкодеформируемой основной составляюшей (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 предотврашать образование дефектов, что связано с недостаточным уменьшением различия вытяжек внутренних и внешних участков по ширине паке 1та, Применение сечения с большим значе нием параметра не обеспечивает надежного соединения слоев разнородных металлов в центральных по ширине участках пакета, так как высотные деформации этих участков пакета оказываются недостаточными для осушествления 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 д. Труднодеформируемая составляющая и прослойки выполнены в виде прямоугольных параллелепинедов, легкодеформируемая составляюшая - . в виде прямоугольной пластины (в плане), у которой свободная поверхность А вогнута.45 Для упрощения изготовления этой поверхности может быть придана форма клинообразного паза, симметричного 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 А) и известной конструкции (пакет Б). Труднодеформируемые стальные составляющие обоих пакетов имеют форму прямоугольных па - раллелепипедов размерами 21 х 80 х 550 мм. В качестве прослоек в обоих пакетах используют листы ниобия и меди размерами О,Эх 80 х 500 мм. Свободной поверхности легкодеформируемой титановой составляющей в пакете А 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(34 мм) до минимальной на продольной оси(27 мм). Ее размеры в плане составляют 80 х 500 мм. В пакете Б легкодеформируемая составляю шая имеет форму прямоугольного параллелепипеда размерами 34 х 80 х 500 мм.,5 3 ниобия Средне ние то адратичное отклоий прослоек от из медииз ниобия 0,10 0,05 0 разрывов прослое складок прослоек н аличие т ени.я Форму изны коной оси, ающи й, центр крна ее продоль1,отлисть между вогнутооложен изо 2 акет по и.что разно вшей толщ уемой состабсолют ляющей. аибо й ами пласт ины легкавняетсяя этой о ат Источники инфопринятые во внимая1. Крупин А. В.в вакууме, М., "Метс. 191-192. ие при экспертизе Прокатка металлов аллургия, 1974,про 1 а 1. Пакет для изготовления бимеТаллов прокаткой, состоящий из трудйоде-формируемой и легкодеформируемой основных составляющих, выполненйых ввиде пластин с плоской контактной по" верхностью и размещенных между нимипрослоек, о т л и ч а ю щ и й с я тем, -что, с целью повышения качества биметаллов путем федотвращения образования разрывов и неравномерности толщиныпрослоек, свободная поверхностьпластины легкодеформируемой составляющей выполненторой рас2. Пс"я"тем,и наимендеформир30-80 осостав ВНИИПИ Заказ 7907/1,Тираж 1160 Подписное Фйииал ПЛЛ ф Патент,