СОСТАВНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПРУТКОВ, ПРОВОЛОКИ И ТРУБ Российский патент 1996 года по МПК B23K20/04 B21C23/22 B32B15/01 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении многослойных прутков, проволоки и труб из разнородных металлических материалов.

Известна заготовка для получения биметаллических труб поперечно-винтовой прокаткой (а. с. СССР N 897321, 1982), состоящей из оболочки в виде цилиндрического стакана, на дне которого помещен сгораемый материал, а внутри стакана установлен с зазором цилиндрический сердечник. Недостатком указанной заготовки является сложность сборки сопрягаемых поверхностей "цилиндр-цилиндр" при малых зазорах и больших шероховатостях поверхностей, а увеличение зазора несмотря на наличие сгораемого материала (геттера) вызывает окисление контактирующих поверхностей и ослабляет прочность их сцепления.

Известна также заготовка для получения горячекатаной двухслойной трубы (заявка Японии N 59-4768, 1984), состоящая из наружной трубы из углеродистой стали и внутренней трубы из нержавеющей стали. Обе трубы плотно прилегают друг к другу на концевых участках двухслойной трубы, причем осевая длина участков контакта не превышает радиуса контактирующих поверхностей, а на центральном участке двухслойной трубы между наружной и внутренней трубами существует зазор. Недостатком этой заготовки также является большая сложность сборки наружной и внутренней труб в двухслойную заготовку, т.к. несмотря на малую протяженность контактного участка проводка его внутри наружной трубы без зазора вызывает возникновение больших сил трения.

Другие известные многослойные заготовки, предусматривающие их сборку "цилиндр в цилиндр" с последующим устранением зазора за счет уменьшения диаметра наружной оболочки волочением (заявка Японии N 55-141311, 1980), раздачей внутренней трубы протягиванием конического дорна (а.с. СССР N 1139595, 1984) или осадкой под прессом внутреннего стержня (заявка ЕПВ N 0084817, 1983) не исключают перечисленных выше недостатков.

В качестве ближайшего прототипа выбрана составная заготовка для прессования многослойных труб (а.с. СССР N 583833, 1977), состоящая из сопряженных между собой по коническим поверхностям полых наружной и внутренней труб. Особенность такой заготовки состоит в том, что толщина каждого из слоев является переменной и контакт слоев осуществляется не по цилиндрической, а по конической поверхности. Недостатками прототипа являются большая сложность и трудоемкость операции расточки на конус внутренней поверхности труб, особенно длинномерных.

Целью изобретения является разработки упрощенной конструкции составной заготовки для получения многослойных прутков, проволоки и труб, обеспечивающей упрощение технологии изготовления каждого отдельного наружного и внутреннего элементов, а также упрощение технологии и снижение трудоемкости, расширение технологических возможностей сборки длинномерных заготовок при сохранении надежности соединения в готовых многослойных прутках, проволоке и трубах.

Цель достигается тем, что в составной заготовке для получения многослойных прутков, проволоки и труб, охватывающие друг друга и сопряженные между собой наружные и внутренние слои выполнены таким образом, что внутренняя поверхность каждого охватывающего слоя выполнена цилиндрической, а наружная поверхность каждого охватываемого слоя выполнена ступенчатой в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство составной заготовки отличается от известного, лишено недостатков прототипа и обеспечивает упрощение технологии и снижение трудоемкости при изготовлении
каждого наружного охватывающего элемента за счет расточки внутренней поверхности "на цилиндр";
каждого внутреннего элемента за счет точения "на конус" только по наружной поверхности;
при сборке составной многослойной заготовки за счет облегчения установки внутренних охватываемых элементов с наружной ступенчатой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков;
расширение технологических возможностей сборки длинномерных составных заготовок за счет уменьшения сил трения при введении внутреннего охватываемого элемента со ступенчатой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусов в наружный охватывающий элемент с внутренней цилиндрической поверхностью.

Авторам неизвестны технические решения с указанными в формуле изобретения признаками, направленными на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения объекте, поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 и 2 показано устройство составной заготовки для получения многослойных прутков, проволоки и труб.

На фиг. 1 показана составная заготовка многослойная (трехслойная): 1 - наружная оболочка с внутренней цилиндрической охватывающей поверхностью; 2 - внутренняя труба с наружной ступенчатой охватываемой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков и внутренней охватывающей цилиндрической поверхностью; 3 внутренний стержень с наружной охватываемой ступенчатой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков; 4 глухое отверстие для захода прошивной оправки при изготовлении труб.

На фиг. 2 показана составная заготовка многослойная (двухслойная) для изготовления прутков и проволоки: d наружный диаметр охватываемого внутреннего стержня (трубы); l протяженность участка конусной поверхности.

Составная заготовка для получения многослойных прутков, проволоки и труб (фиг. 1 и 2) содержит охватывающие друг друга и сопряженные между собой наружную охватывающую оболочку с внутренней цилиндрической поверхностью 1, внутреннюю трубу 2 с наружной охватываемой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков и внутренней охватывающей цилиндрической поверхностью и внутренний стержень 3 с наружной охватываемой поверхностью в виде ступеней последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков, снабженный глухим отверстием 4 для захода прошивной оправки при изготовлении труб. Для уменьшения зазоров между сочленяемыми элементами составной заготовки протяженность ступеней конусных поверхностей (l) выбирается в пределах 1-5 диаметров (d) элемента в сопрягаемом сечении (фиг. 2).

Составная заготовка функционирует следующим образом.

В наружную оболочку с внутренней цилиндрической поверхностью 1 устанавливают трубу 2 с наружной ступенчатой поверхностью в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков и внутренней цилиндрической поверхностью, а затем внутрь трубы 2 вводят внутренний стержень 3 и собранную составную многослойную заготовку подвергают технологическому переделу (нагрев; пластическая деформация путем прессования, прокатки, волочения; термическая обработка и др.) в пруток, проволоку, трубы.

Таким образом, использование предлагаемой составной заготовки для получения многослойных прутков, проволоки и труб по сравнению с прототипом обеспечивает
снижение трудоемкости и упрощение технологии механической обработки внутренних поверхностей "на цилиндр" и обработки "на конус" только наружных поверхностей;
упрощение технологии сборки составной заготовки за счет уменьшения сопротивления трению при установке элемента с наружной поверхностью в виде ступеней последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков в оболочку с цилиндрической внутренней поверхностью;
расширение технологических возможностей сборки длинномерных многослойных заготовок.

Использование предлагаемой составной заготовки расширяет возможности производства многослойных и биметаллических прутков, проволоки и труб, что позволяет на 50-75% уменьшить расход высоколегированных металлических материалов (нержавеющей стали, меди, титановых сплавов и др.), повысить ресурс работы оборудования (химической промышленности, энергетики, санитарно-технического оснащения и пр.) и обеспечивает экономический эффект не менее 2-3 тыс. руб. на тонну продукции (в прейскурантных ценах 1990 года).

Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование предлагаемого технического решения не требует дополнительного переоборудования предприятий. Первое промышленное опробование проведено в 1992 году.

Использование: изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении биметаллических и многослойных прутков, проволоки и труб из разнородных металлических материалов. Сущность изобретения: составная заготовка состоит из наружной оболочки, помещенного в нее по крайней мере одного внутреннего элемента в виде трубы или (и) стержня, при этом внутренние поверхности наружной оболочки и каждой внутренней трубы имеют цилиндрическую форму, а наружная поверхность каждого внутреннего элемента имеет коническую форму. Цилиндрическая форма внутренней поверхности оболочки и каждой внутренней трубы и наличие конуса только на наружной поверхности внутренних элементов упрощает технологию и снижает трудоемкость механической обработки этих поверхностей, а также облегчает установку внутренних элементов с конусной наружной поверхностью в наружный элемент с цилиндрической внутренней поверхностью. Расширение технологических возможностей сборки длинномерных составных заготовок достигается за счет формы наружной поверхности внутреннего элемента в виде ряда последовательно расположенных конусов. 2 ил.

Составная заготовка для получения многослойных прутков, проволоки и труб, содержащая охватывающие друг друга и сопряженные между собой наружные и внутренние слои, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность каждого охватывающего слоя выполнена цилиндрической, а наружная поверхность каждого охватываемого слоя ступенчатой в виде последовательно и однонаправленно расположенных конусных участков.