СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО ЛИСТА Российский патент 1997 года по МПК B21B1/38 B21F33/00 

Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для получения листового пористого материала из металлических сеток.

Известный способ изготовления пористых изделий включает очистку сеток, послойную сборку и их горячую прокатку в вакууме /1/.

Известный способ требует специального вакуумного оборудования при прокатке, что значительно удорожает технологию изготовления, усложняет обслуживание, что приводит к увеличению стоимости изделия. Кроме того, предложенный способ существенно ограничивает размеры получаемых листовых заготовок.

Известен более близкий к заявленному способ изготовления пористого листа, включающий набор в пакет нескольких слоев сеток c обкладками, вакуумирование пакета или продувку инертным газом, нагрев пакета, прокатку, охлаждение и освобождение тонкого листа от обкладок и пакета /2/.

Извесный способ обеспечивает получение пористого листа с требуемыми геометрическими размерами, но не гарантирует получение изделий с требуемой пористостью и необходимыми механическими свойствами. Кроме того, известные способы не позволяют получать высокопористые листовые материалы с высокой межслойной прочностью, что существенно ограничивает их применение для листовой штамповки, механической обработки и сварки.

Поставлена техническая задача: получить пористый лист с заданными толщиной, пористостью и высокими механическими свойствами. Поставленная задача решена заявленным способом изготовления пористого листа, включающим набор в пакет нескольких слоев сеток с обкладками, вакуумирование пакета, нагрев пакета, прокатку пакета, охлаждение и освобождение готового листа от обкладок и пакета, в котором согласно изобретению прокатку осуществляют при скорости деформации не менее 5 • 10^-1 c^-1, температуре 1370 К и относительном обжатии не менее 0,1, а перед помещением в пакет каждую сетку подвергают химической очистке в смеси HNO₃, H₂SO₄, KF, холодной прокатке при относительном обжатии 0,2 и гальваническому покрытию медью и серебром слоями толщиной по 2-4 мкм каждый.

Предварительная обработка каждой сетки и подбор режимов прокатки на основе выявленных зависимостей пластической деформации проволок сеток позволил получить пористый лист с заданной пористостью и высокими механическими свойствами.

Среди известных способов не обнаружено способа, решающего поставленную задачу аналогичной совокупностью существенных признаков.

Сущность способа заключается в следующем: из рулона сетки вырезают сетки-карточки продольно, поперек или под углом к оси. Каждую сетку-карточку подвергают предварительной обработке: сетки подвергают химической очистке от загрязнений, находящихся на поверхности проволок. Использовали известное химическое травление стали 12Х18Н10Т в растворе HNO₃, H₂SO₄, KF (ГОСТ 921178-77) для удаления оксидных слоев, заменив соединение KF, обладающее высокой токсичностью, KF с концентрацией 30.40 г/л. Электрохимическое нанесение меди и серебра на поверхность проволок сеток обеспечивает получение припоя, который расплавляется при последующем нагреве и обеспечивает повышение качества соединения проволок сеток между собой. С этой целью используется медь, которая образует твердый раствор с никелем, находящимся в стали 12Х18Н10Т, и обеспечивает соединения c серебром. Применение только серебра или меди не обеспечивает требуемого эффекта.

Толщина покрытия 2-4 мкм выбрана ввиду того обстоятельства, что большее количество припоя изменит величину пористости сетки, может служить источником загрязнения пористого листа, а также существенно повысить себестоимость изготовления листа.

Холодная прокатка каждого слоя сетки увеличивает площадь контакта проволок сеток в перекрестиях и тем самым обеспечивает более высокую межслойную прочность. В то же время в местах совместной деформации проволок образуются концентраторы, которые существенно снижают пластичность сеток, выполненные исследования позволили установить, что оптимальной величиной относительного обжатия является 0,2.

Затем набирают несколько слоев сеток с чередованием направлений. Обкладывают обкладками и помещают в пакет. Пакет вакуумируют, заваривают и нагревают под прокатку. Температура нагрева 1370 К установлена, исходя из условия расплавления меди и серебра. При этом превышение указанной температуры приводит к ухудшению качества соединения, поскольку образуется химической соединение с низкими механическими свойствами, а при температуре ниже 1370 К не расплавляется медь, что не позволяет получить надежного соединения при малых величинах относительного обжатия в процессе горячей прокатки.

Горячую прокатку пакета осуществляют при скорости деформации не менее 5•10^-1 c^-1, поскольку при этих скоростях возрастает плотность дислокаций в зоне контакта, происходит локальное повышение температуры на поверхности проволок и облегчаются условия образования качественного соединения. При меньших скоростях деформации не удается получить качественного соединения в результате высокого сопротивления деформированию микронеровностей и низкой скорости диффузионного массопереноса в зоне контакта. Величина относительного обжатия брикета сеток в процессе горячей прокатки должна превышать величину 0,1, поскольку при меньших деформациях происходит только изгиб сеток без образования контактов и соединений проволок.

Затем пакет охлаждают, вскрывают и освобождают готовый лист из обкладок.

Пример осуществления. Из тканой сетки N 05 из стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 6613-77) толщиной 0,5 и пористостью П=0,8 вырезали сетки карточки: одну вдоль проволок, а другую под углом 45^o размером 80•120 мм. Затем каждую травили в растворе HNO₃, H₂SO₄, KF в течение 10-15 мин, промывали водой, высушивали, в гальванической ванне покрывали вначале слоем меди толщиной 2-4 мкм, а затем серебром той же толщины. После этого каждый слой сетки подвергали холодной прокатке до толщины, равной 0,4 мм. Сетки собирали вместе, помещали в металлический конверт, для предотвращения сварки которого с сетками использовали обкладки из жаростойкой стали. В пакете создавали вакуум 5•10^-1 c^-1, затем нагревали в печи до температуры Т=1370 К и деформировали валками прокатного стана со скоростью деформации 1 1/c, при этом степень деформации сеток в процессе горячей прокатки составляла 0,2.

После охлаждения из пакета извлекали листовой пористый сетчатый материал.

Лист обладал заданной пористостью П= 0,65, имел высокие механический свойства и расчетную толщину h=0,64 мм.

Использование: в прокатном производстве для получения листового пористого материала из металлических сеток. Сущность изобретения: способ включает предварительную химическую очистку в растворе HNO₃, H₂SO₄, KF каждой сетки перед электрогальваническим покрытием сеток медью, серебром и холодной прокаткой каждого слоя с относительным обжатием ε = 0,2, набор в пакет нескольких слоев сеток с обкладками, вакуумирование пакета. Собранный пакет нагревают и подвергают горячей прокатке со скоростью деформации при относительном обжатии не менее 0,1, охлаждают, затем готовый пористый лист освобождают из пакета. Предложенный способ позволяет получить лист с заданной пористостью и высокими механическими свойствами. 1 з. п. ф-лы.

Способ изготовления пористого листа, включающий набор в пакет нескольких слоев сеток с обкладками, вакуумирование пакета, нагрев пакета, прокатку пакета, охлаждение и освобождение готового листа, отличающийся тем, что прокатку пакета осуществляют при скорости деформации не менее 5•10^-1 с^-1, температуре 1370 К и относительном обжатии не менее 0,1, а перед помещением в пакет каждую сетку подвергают предварительной обработке.