СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ЛЕНТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B23K20/04 B23K20/14 

Изобретение относится к обработке материалов давлением, в частности к получению многослойных лент прокаткой.

Известен способ получения многослойных лент, заключающийся в совместной прокатке разнородных материалов.

Известен также способ получения многослойных материалов, заключающийся в сборке компонентов в пакет, нагреве и последующей прокатке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения многослойной ленты путем прокатки компонентов ленты с электроконтактным нагревом их от одного источника, заключающийся в том, что электроконтактный нагрев осуществляется посредством приложения разности потенциалов между компонентами перед очагом деформации.

Известное устройство для получения многослойной ленты, выбранное в качестве прототипа, содержит прокатные валки, моталки компонентов ленты, источник тока нагрева и элементы для подвода тока к компонентам ленты.

Недостатком известного способа и устройства является то, что из-за большого активного участка нагрева при соединении многих материалов требуется создание инертной атмосферы для защиты от окисления соединяемых поверхностей. К недостаткам также относится практически равномерный нагрев компонентов по всей толщине, что, с одной стороны, существенно снижает эффективность нагрева при увеличении толщины компонентов ленты, с другой стороны, равномерный нагрев по толщине тонких лент не исключает их обрыва из-за снижения прочности по всему сечению.

Известные способ и устройство могут быть применены для получения многослойных лент только из компонентов, проводящих электрический ток. Это объясняется тем, что разность потенциалов прикладывается непосредственно к компонентам ленты перед очагом деформации.

Целью изобретения является уменьшение активного участка нагрева, улучшение качества сваривания и получение многослойных лент из компонентов с различными физическими свойствами за счет локального бесконтактного нагрева компонентов ленты перед очагом деформации, а также обеспечения надежности сваривания в очаге деформации.

Для этого в способе изготовления многослойных лент путем прокатки с нагревом компонентов ленты перед очагом деформации, согласно изобретению нагрев осуществляют концентрированным потоком энергии с плотностью мощности 1-1000 кВт/см². Указанный диапазон объясняется тем, что при плотности мощности меньше 1 кВт/см² основная часть энергии от нагреваемой зоны будет отводиться за счет теплопроводности, что не обеспечит локального нагрева поверхности, а начиная со значения плотности мощности 1000 кВт/см², происходит взрывной выброс металла с поверхности из-за объемного вскипания и других эффектов. Кроме того, в качестве концентрированного потока энергии используют сфокусированный пучок ускоренных электронов. Осуществление нагрева компонентов ленты в технологической камере при давлении 1000-0.0001 Н/м² позволяет повысить КПД нагрева за счет уменьшения рассеивания пучка электронов, увеличить плотность мощности пучка благодаря уменьшению угла расходимости, а также изменять расстояние от ускорителя до обрабатываемой поверхности практически без изменения КПД нагрева.

В устройстве для изготовления многослойных лент, содержащем прокатные валки, устройства для наматывания и сматывания компонентов ленты, технологическую камеру и источник энергии, источник выполнен в виде ускорителя электронов, обеспечивающего получение концентрированного потока энергии по линии контакта компонентов ленты в очаге деформации.

Сравнение предлагаемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие "существенные отличия".

На фиг.1 представлена схема устройства для прокатки многослойных лент с нагревом компонентов ленты концентрированным потоком энергии; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит прокатные валки 1, линии компонентов 2, ускоритель электронов 3, технологическую камеру 4, устройство наматывания 5 и сматывания 6 ленты.

Многослойная лента изготавливается следующим образом.

Компоненты 2 многослойной ленты пропускаются через прокатные валки 1 и закрепляются на барабане устройства для наматывания 5. При воздействии пучка электронов на компоненты ленты 2 энергия ускоренных электронов поглощается в поверхностном слое, вызывая его нагрев. Необходимый режим нагрева поверхностей компонентов ленты обеспечивается скоростью прокатки и параметрами электронного пучка. Сваренная лента после валков 1 собирается на барабане наматывающего устройства 6.

Изготовление многослойных лент в технологической камере 4 при давлении 1000-0,0001 Н/м² позволит уменьшить рассеивание электронного пучка и тем самым увеличить удельную мощность пучка и расстояние до обрабатываемой поверхности.

П р и м е р. По предлагаемому способу была изготовлена партия двухслойных лент сталь медь на опытном стане со следующими характеристиками
Скорость прокатки, м/с до 0,5
Усилие прокатки, m до 10
Диаметр валков, мм 170
Энергия пучка электронов, МэВ 0,8-1,5
Ток пучка, мА до 50
Мощность пучка, кВт до 50
Угол расходимости пучка, рад 0,1
В качестве заготовок использовалась стальная лента 50х1 и медная 50х0,6. Поверхность лент нагревалась пучком электронов до 800-1000^оС и сваривалась в прокатных валках при обжатии 10-15% Последующие исследования полученных лент показали хорошее качество соединения компонентов по всей поверхности.

Использование предлагаемого способа изготовления многослойных лент и устройства для его осуществления позволяет, по сравнению с существующими, уменьшить активный участок нагрева, тем самым повысить эффективность нагрева за счет снижения расхода электроэнергии и уменьшить окисление поверхности компонентов ленты, что в свою очередь обеспечит улучшение качества сваривания ленты.

Одновременно надежная свариваемость компонентов с различными физическими свойствами расширит область применения многослойных лент.

Использование: получение многослойных лент прокаткой. Сущность изобретения: при получении прокаткой многослойной ленты нагрев осуществляют концентрированным источником энергии с плотностью мощности 1-1000 кВт/cм² . Источник энергии выполнен в виде ускорителя электронов. 1 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления многослойной ленты прокаткой с нагревом компонентов перед очагом деформации, отличающийся тем, что нагрев осуществляют концентрированным источником энергии с плотностью мощности 1 1000 кВт/см². 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве концентрированного источника энергии берут пучок ускоренных электронов с энергией 0,5 4,0 МэВ. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нагрев осуществляют под давлением 1000 0,0001 Н/м². 4. Устройство для изготовления многослойной ленты прокаткой, содержащее прокатные валки, узел для наматывания и сматывания компонентов ленты, технологическую камеру и источник энергии, отличающееся тем, что источник энергии выполнен в виде ускорителя электронов для получения концентрированного потока энергии по линии контакта компонентов ленты.