СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТАЛЕМЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ Российский патент 2002 года по МПК B21C23/26 C21D1/60 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству биметаллической проволоки.

Известен способ получения биметаллической проволоки, включающий совместное волочение исходной биметаллической заготовки в оболочке с промежуточными отжигами на воздухе, травление в щелочи при диаметре проволоки, в 3-6 раз превышающем диаметр готового изделия, и последующее волочение проволоки до конечных размеров (авторское свидетельство СССР 409824, В 23 Р 3/02, 1972 г.).

Основной недостаток этого способа состоит в том, что после травления на поверхности остаются грубые продольные дефекты, поэтому волочение проволоки до конечных размеров необходимо проводить с малыми обжатиями, т.е. требуются десятки проходов, что значительно удорожает производство. Использование при волочении в качестве смазки графита требует дальнейшего удаления его, т.е. необходим дополнительный узел электролитического травления.

Известен способ получения биметаллической проволоки, включающий операции волочения биметаллической заготовки с промежуточными отжигами, травление в растворе азотной кислоты при диаметре проволоки, в 1,1-2,5 раза превышающем диаметр готового изделия, и окончательное волочение (авторское свидетельство СССР 701734, В 21 С 23/26, 1978 г.).

Такой способ также трудоемок, так как включает несколько операций волочения, отжига. После травления в растворе азотной кислоты необходима регенерация отработанного травильного раствора. Регенерация является сложной операцией по своим техническим и экономическим показателям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения биметаллической проволоки, включающий получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение (патент SU 587848, МПК7 В 21 С 23/22, 15.01.1978 г.).

При использовании известного способа для получения биметаллической проволоки в процессе прокатки и последующей термической обработки возникают структурные изменения, происходящие в переходной зоне биметаллической проволоки, обусловленные воздействием высоких давлений. Осуществление охлаждения в известных растворах и на воздухе не обеспечивает равномерность охлаждения проволоки, снятие остаточных напряжений после прокатки и восстановление разрушенных связей кристаллической решетки в поверхностном слое, что отрицательно влияет на ее качество и долговечность. Кроме этого, после нагрева и прокатки до размера готовой проволоки из-за контакта с воздухом нагретой проволоки на ее поверхности наблюдается достаточный слой окислов, снижающий товарный вид внешней поверхности проволоки.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение качества и долговечности биметаллической проволоки.

Для достижения этого технического результата в способе изготовления биметаллической проволоки, включающем получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение, предлагается охлаждение осуществлять в спиртовом растворе, содержащем этиловый спирт (7-10%), или нашатырный спирт (5-12%), или нашатырный спирт (3-10%) и хлорид аммония (2-10%), и остальное вода.

Предлагается охлаждение осуществлять при циркуляции спиртового раствора.

Предлагается при охлаждении осуществлять перемещение проволоки с линейной скоростью 4-6 м/мин.

При осуществлении предлагаемого способа происходит закалка и одновременное осветление поверхности (удаление окислов) биметаллической сталемедной проволоки. После прокатки в процессе быстрого контакта нагретой сталемедной проволоки с предлагаемыми спиртовыми растворами на ее поверхности возникает высокий температурный градиент с фазой пузырчатого кипения. Предлагаемые компоненты, растворенные в воде, значительно повышают ее охлаждающую способность за счет сокращения времени фазы паровой подушки и ее полного уничтожения. В результате начинается фаза пузырькового кипения при более высокой температуре на поверхности проволоки. Отрывающиеся от поверхности сталемедной проволоки пузырьки кипящего спиртового раствора охлаждают и восстанавливают медь из окислов меди, находящихся на поверхности, при этом обеспечивая снятие остаточных напряжений и восстановление разрушенных связей кристаллической решетки. Циркуляционная подача охлаждающего раствора позволяет усиливать процесс охлаждения и восстановления меди на поверхности проволоки. В результате, поверхностный слой биметаллической проволоки остается без окислов и пластичным, а сердечник становится прочным и упругим. Такое сочетание свойств биметаллической проволоки в условиях циклических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации, обеспечивает длительную ее работоспособность. Использование предлагаемого способа для получения биметаллической проволоки не требует дополнительного оборудования для обеспечения ей необходимых свойств. В предлагаемом способе реализован совместный эффект закалки проволоки и очистки ее поверхности от окалины. Таким образом, обеспечивается значительное повышение качества и долговечности биметаллической проволоки.

Предлагаемые составы спиртового охлаждающего раствора позволяют максимально восстановить медь из окислов на поверхности проволоки, получив при этом биметаллическую проволоку с прочным и упругим сердечником и равномерным пластичным верхним слоем. Использование в качестве охлаждающих спиртовых растворов предлагаемых составов с содержанием компонентов нижеуказанного интервала не позволяет обеспечить равномерность охлаждения биметаллической проволоки и получить чистую блестящую поверхность проволоки, а использование спиртовых растворов с содержанием компонентов более верхнего значения интервала не влияет на повышение указанного технического результата.

При осуществлении охлаждения относительное перемещение биметаллической проволоки и циркуляции предлагаемых спиртовых растворов позволяет сократить время контакта со спиртовым раствором, увеличить скорость охлаждения ее, уменьшить "разброс" твердости на поверхности.

В известных заявителю способах изготовления биметаллической проволоки не выявлено осуществление операции, совмещающей процессы охлаждения и очистки от окислов в спиртовых растворах, содержащих предлагаемое соотношение компонентов. Следовательно, можно считать, что заявляемый способ обладает критерием "новизна".

Приведенная совокупность признаков и достигаемый результат не являются очевидными специалисту, и поэтому заявляемый способ обладает критерием "изобретательский уровень".

Изготовление биметаллической сталемедной проволоки осуществляют следующим образом.

Проводят операции получения биметаллической заготовки, включающие очистку поверхности стального сердечника и медной оболочки, оборачивание медной оболочки вокруг стального сердечника, сварку кромки медной оболочки. Затем полученную заготовку нагревают до температуры пластичности стали (800-900^oС), направляют на прокатку, где заготовку обжимают до образования прочного соединения слоев и до диаметра готовой проволоки 4-6 мм. При этом толщина медной оболочки составляет 0,22-0,24 мм. Сразу после этого биметаллическая проволока поступает на охлаждение в ванну закалки и осветления, в которой проводится циркуляция спиртового раствора, содержащего этилового спирта 7-10% и остальное вода (1-й состав), или нашатырного спирта 5-12% и остальное вода (2-й состав), или нашатырного спирта 3-10% и хлорида аммония 2-10% и остальное вода (3-й состав). Циркуляция спиртового раствора в ванне осуществляется при помощи насоса, который непрерывно подает под давлением (1-1,5 атм) спиртовый раствор в ванну из резервуара его предварительной подготовки. При этом биметаллическая проволока перемещается с линейной скоростью 4,5 м/мин. Готовую биметаллическую проволоку наматывают на барабан для транспортировки.

Результаты сравнительных испытаний биметаллической проволоки, имеющей диаметр 4,0 мм, представлены в таблице.

Предлагаемый способ обеспечивает получение качественной и достаточно долговечной (гарантируется эксплуатация в течение десяти лет) биметаллической сталемедной проволоки, позволяет совместить закалку и осветление (очистку) ее поверхности без использования дополнительных специальных устройств. При этом обеспечивается получение биметаллической сталемедной проволоки с равномерно прочным сердечником и равномерно пластичным верхним слоем. В результате под воздействием цикличных знакопеременных нагрузок, действующих на биметаллическую сталемедную проволоку, применяемую для воздушных линий, значительно сокращается количество возможных разрывов и микроповреждений на поверхности, уменьшается количество агрессивных внешних сред, проникающих в тело проволоки.

Использование в предлагаемом способе спиртового охлаждающего раствора, имеющего малую стоимость, позволяет создать экологически чистое производство биметаллической проволоки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству композиционных материалов, а именно к изготовлению сталемедной проволоки. По предлагаемому способу изготовления биметаллической сталемедной проволоки биметаллическую заготовку нагревают, прокатывают, охлаждают в растворе, содержащем этилового спирта 7-10%, остальное вода, или в растворе, содержащем нашатырного спирта 5-12%, остальное вода, или в растворе, содержащем нашатырного спирта 3-10%, хлорида аммония 2-10% и остальное вода. Скорость движения проволоки при охлаждении составляет 4-6 м/мин. Подачу охлаждающего раствора проводят циркуляционно. Предлагаемый способ получения биметаллической сталемедной проволоки позволяет произвести закалку и осветление (очистку) ее поверхности без использования дополнительных специальных устройств. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления биметаллической сталемедной проволоки, включающий получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют в спиртовом растворе, содержащем этилового спирта 7-10%, или нашатырного спирта 5-12%, или нашатырного спирта 3-10% и хлорида аммония 2-10%, и остальное вода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют при циркуляции раствора. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при охлаждении осуществляют перемещение проволоки с линейной скоростью 4-6 м/мин.