Способ получения биметаллических трубчатых изделий и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик.В 22 0 19/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытийДнепропетровский ордена Трудового Красного Знамейи металлургический институт(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобрЕтение относится к обработке металлов гидростатическим давлением, а именно к спосОбам производства крупногабаритных массивных биметаллических трубчатых изделий. 5Известен ряд способов получения многослойных труб с различными видами пластического деформирования с использованием составной заготовки, например способ безоправочного и оправочного волочения 11 (2;1 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 чески неприменимы. Известен способ получения крупногабаритных биметаллических труб центробежным литьем, который использует ся для производства массивных коротких изделий большого диаметра, для бездефектной тонкослойной заливки крупногабаритных втулок диаметром от 400 до 1400 мм с равнораспределенны ми по всему слою составляющими сплава, обеспечивает необходимую .плотность соединения слоев и высокое качество сердцевины многослойного изделия (плотные беспористые отливки) 4,Недостатки способа состоят в том, что производство крупногабаритных многослойных труб на установках центробежного литья требует создания сложного 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 изготоВления виброгидропрессованных труб 5,Однако такой способ не позволяетобеспечить равномерное уплотнениесмеси по всей толщине слоя, получитьизделие с плотной структурой слоев инеобходимым сцеплением между ними,что снижает качество изготовляемыхизделий.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ производства литых трубных изделий, 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 Я ,Недостатком способа является невысокое качество металла литого слоя,которое значительно ниже по сравнению с центробежным литьем, и большие15трудности при извлечении стержней,Цель изобретения - обеспечениетребуемой структуры металла внутреннего слоя; плотного соединения слоеви улучшения удаления стержня при про Оизводстве крупногабаритных многослойных трубчатых изделий.Поставленная цель достигается тем,что по мере охлаждения металла сердцевины внутреннего слоя к одному изторцов стержня прикладывают гидростатическое давление 15-30 кбар с одно,временным приложением противодавленияко второму торцу стержня,Достижение указанной цели объясня- Зется тем, что при плавном постепенномизвлечении оправки, по мере охлаждения металла, освобождаемая внутренняя полость иэделия заполняется рабочей жидкостью под высоким давлениеми окончательное охлаждение металла иформирование структуры сердцевиныпроисходит в условиях "распрессовки"залитого слоя. Раздача внутреннегослоя высоким гидростатическим давлением (не ниже указанных пределов). 40обеспечивает качественное сцеплениеслоев и сопровождается незначительной пластической деформацией за счетуменьшения толщины заливки (закрытиетрещин, пор, газовых пузырей). Совместное действие высокого гидростатического давления и деформации способствует получению плотной бездефектной заливки, в то время как обычноелитье под давлением до 1 кбар обеспечивает плотность структуры только .поверхностного слоя 0,02"0,2 мм. Приложение противодавления ко второмуторцу оправки позволяет повыситьплЬтность соединения и качество структуры металла, обеспечивает плавное,ведение и регулировку процесса. Извлечение стержня по мере охлаждениясердцевины, снижает дополнительныеусилия и обеспечивает необходимое качество внутренней поверхности, но Япри. ведении процесса с рабочими давлениями ниже 15 кбар, дополнителвныеусилия могут оказаться недостаточными для освобождения внутренней полости от формирующего инструмента;. 65 Кроме того обработка многослойногоизделия гидростатическим давлениемниже указанных пределов значительноснижает эффект повышения качестваструктуры и плотности литого слоя.Повышение давления рабочей жидкостивыше 30 кбар следует признать нецелесообразным из-за усложнения конструкции уплотнений,Известно устройство, включающееконтейнер высокого давления, в верхней части которого по оси контейнеравыполнено цилиндрическое отверстие сзакрепленной оправкой и механизм создания дополнительного противодавленияк оправке 7.Для,осуществления способа получе-.ния биметаллических труб на контейнере известной конструкции его крышкасо стороны, противоположной полостиконтейнера, выполнена с фланцем дляфиксации наружной втулки основы иснабжена губками для крепления .основы к корпусу контейнера.На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемогоспособа.В крышке 1 верхней части контейнера 2 высокого давления по его оси выполнено цилиндрическое отверстие, вкотором закреплен стержень. 3 с набором уплотнительных элементов 4. Стержень крепится и центрируется в крышке контейнера через промежуточнуювтулку,5 и связан с механизмом 6 создания противодавления, Между крышкойи телом контейнера установлены уплотнения 7 и в контейнер залита рабочаяжидкость 8, Крышка контейнера со стороны, противоположной полости контейнера, снабжена фланцем 9 и губками 10для крепления наружной втулки 11 изделия.Способ осуществляется следующимобразом.До начала процесса во фланцах 9крышки 1 устанавливается твердая основа многослойного изделия, котораякрепится к контейнеру губками 10.фланцы позволяют выставить наружнуювтулку 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 заданногодиаметра с набором уплотнительныхэлементов 4 которые предотвращаютпроникновение рабочей жидкости 8 вполость изделия до начала процесса и.прорыв жидкости при обработке внутренней поверхности. После заливки вконтейнер рабочей жидкости устройство подготовлено к осуществлению процесса. Затем в,форму, образованнуюнаружной втулкой иэделия и стержнем3: заливается жидкий металл сердцеви 789241ны 12.и начинается его кристаллизация на оправке. В рабочей полостиконтейнера создается рабочее давление порядка 15-30 кбар, которое начи-,нает выдавливать, по мере охлажденияметалла, стержень 3, обжимая приэтом внутренний слой изделия. Для повышения эффекта уплотнения литого металла, обеспечения его необходимогокачества и плотности соединения слоев, одновременно с основным давг;ением Р прикладываемым к нижнему торцуоправки, ко второму торцу оправки .прикладывается усилие противодавления РВ конечной стадии процесса давление Р сбрасывается для предотвращения явления выстреливания и окончательное выдергивание оправки производится механическим воздействием состороны механизма 6.Предлагаемые способ и устройство щповысят качество структуры литого металла многослойных изделий, обеспечат плотное соединение слоев, позволят получать крупногабаритные многослойные массивные трубчатые изделия,получение которых на известных устройствах затруднено. Формула изобретения1. Способ получения биметаллических трубчатыхизделий, 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 й 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 2331, 27.09.76.4, Авторское свидетельство СССРР 556889, кл. В 22 О 13/00, 1975.5. Авторское свидетельство СССРР 305068, кл. В 28 В 21/00, 1967.6. Авторское свидетельство СССРР 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 оставитель Г.Кибовскийехред Ж.Кастелевич . Билак дактор А.Шишки ек Тир осуд ел ам ква;аж 889 Под рственного комитета СССР зобретений и открытий Ж, Раушская наб д. 4