Способ изготовления биметаллических труб из стали,плакированноой медью или сплавами на ее осннове Советский патент 1985 года по МПК B23K20/04 

00

сд со сд

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических труб из стали, плакированной медью или сплавами на ее основе.

Наиболее близким по технической, сущности к предлагаемому является способ изготовления биметаллических труб, заключающийся в том, что слои (трубы) из стали и меди с подготовленными поверхностями вставляют со свободной посадкой один в другой, затем подвергают их совместной раздаче посредством протяжки внутри слоев (трубы) конусной оправки, после чего в нагретом состоянии при 870-950°С прокатывают на непрерывном стане 1.

Однако известный способ не обеспечивает высокое качество биметаллических труб из-за неравномерной прочности сварки слоев по длине труб, разрывов плакирующего слоя и низкой точности геометрических размеров слоев. Это обусловлено возникновением значительных напряжений, связанных с неравномерным истечением металлов слоев из-за большой разницы их сопротивления деформации при нагреве до температуры прокатки. Кроме того, при указанных температурах горячей прокатки на поверхности труб образуются дефекты типа раковин, задиров и т. д.

Цель изобретения - повышение качества биметаллических труб путем обеспечения прочной сварки слоев по всей длине трубы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления биметаллических труб из стали, плакированной медью или сплавами на ее основе, включающему подготовку контактных поверхностей ко.мпонентов, их коаксиальную сборку в составную заготовку, деформацию до полного соприкосновения слоев, нагрев сборной заготовки и ее прокатку, составную заготовку перед прокаткой нагревают до 400-500°С, на первом этапе редуцируют составную заготовку со степенью деформации 18-30% а на втором деформируют по внутреннему диаметру со степенью деформации 5-15% и по толщине стенки 45-60%.

Указанные пределы температуры и степени деформации определены экспериментальным путем.

Прокатка при температуре ниже 400°С недопустима для малоуглеродистых сталей, так как наступает порог хладоломкости, а прокатка при температуре выще 550°С нежелательна для меди и ее сплавов, так как появляются трещины на плакирующем слое.

При чистом редуцировании со степенью деформации ниже 18% нужно будет увеличивать степень деформации редуцирования во время обжатия стенки, чтоприведет к нарушению сплошности сварки между слоями.

При редуцировании со степенью деформации больше 30% наблюдается потеря устойчивости тонкого плакируюшего слоя и образование на его поверхности складок.

Деформация по стенке ниже 45% не приводит к образованию сплошной сварки между слоями, а при деформации по стенке более 60% наблюдается разрушение основного слоя.

При деформации по внутреннему диаметру с обжатием ниже 5% наблюдается плохой сход трубы с оправки и практически невозможно вести прокатку. Деформация по внутреннему диаметру с обжатием выше 15% отрицательно сказывается на образовании

, сплошной сварки между слоями в результате повышения овализации сечений.

Для сравнения предлагаемый и известный способы были опробованы при изготовлении труб из стали 10, плакированной медью МЗР. В обоих случаях подготовку поверхности слоев производили химическим путем: обезжиривание, травление, омеднение, обработка в хромовосернокислом растворе, промывка из брандспойта и в ваннах с холодной и горячей водой. Для создания плотного соприкосновения свариваемых поверхностей коаксиально собранные трубы подвергали совместной раздаче. Затем производили прокатку бислойных труб - сортамент их был выбран в зависимости от сортамента труб, прокатываемых на этих станах.

Q Для прокатки на непрерывном стане (известный способ) были использованы бислойные трубы размером 85X16 мм. Перед прокаткой трубы в течение 80 мин нагревали в печи до 900°С. После этого производили прокатку на непрерывном стане помаршруту: 85Х 16-57X4,5 мм.

На полученных трубах была нарушена сварка между слоями и наблюдались разрывы плакирующего слоя из-за неравномерного истечения металлов слоев. Были проведены испытания на прочность сварки слоев методом среза по ГОСТ 10885-76. Прочность сварки была равна 140 МПа, а на длине до 1500 мм от торцов 30-100 МПа. На поверхности основного и плакирующего слоев наблюдались дефекты: раковины, задиры,

грубые риски и др. Полученные трубы имели значительную продольную и поперечную разностенность. Колебания толщины плакирующего слоя достигали 0,6 мм при толщине слоя 1,2-i,5 мм.

0 Для прокатки на стане ХПТ (предлагаемый способ) были использованы бислойные трубы размером 65X9 мм. Прокатку вели по маршруту 65X9 мм. Перед прокаткой трубы нагревали индуктором до 500°С, который находился перед очагом деформации. Затем

5 нагретую трубу редуцировали на 20%, после этого делали совместную деформацию по - стенке на 50%, а по внутреннему диаметру на 9%.

Полученные трубы имели прочную сварку слоев по всей длине, начиная от самого торца. Прочность, определенная методом среза, была равна 200-220 МПа. На поверхности основного и плакирующего слоев дефекты типа -раковин, задиров отсутствовали. Колебания толщины плакирующего слоя достигали по длине н периметру 0,06-0,1 мм при толщине его 1,2-1,5 мм;

Таким обрзом, предлагаемый способ по сравнению с известным (прототип) повышает качество труб - дает прочную повсеместную сварку слоев (в предлагаемом прочность сцеплеиия слоев 200-220 МПа, в известном 140 МПа), а также точность геометрических размеров (при использовании предлагаемого способа колебания толщины плакирующего слоя достигают 0,05-0,1 мм при толщине его 1,2-1,5 мм, известного 0,6 мм). Кроме того, предлагаемый способ исключает образование вследствие снижения температуры прокатки на поверхностях дефектов типа раковин, задиров и др.

Как показали исследования на заводе им. Ленина (Днепропетровск), для получения биметаллических труб сочетания сталь-t+медь и сталь-fбронза применяется способ

термодиффузионной сварки, заключающийся в том, что коаксиально собранные трубы с подготовленными поверхностями деформируют до плотного соприкосновения слоев и подвергают термодиффузионной сварке в проходной печи с зайлитной атмосферой по режиму 960-980°С выдержка 30 мин для ст. 10 + МЗР и S80-920°С выдержка 45 мин для ст. iO + бронза ОФ 0,6-0,15. Затем производят короткооправочное волочение с деформацией 20-40% и повторную термодиффузионную обработку. После этого прокатка на станах ХПТ, ХПТР или волочение на готовый размер. Указанный способ принят за базовый объект.

Недостатком базового объекта является его трудоемкость, связанная с длительностью технологического цикла, а также сравнительно большим расходным коэффициентом металла (обрезка головок и концов труб после волочения, а также обрезка несваренных концов труб после термодиффузионной сварки).

Предлагаемый способ по сравнению с базовым объектом обеспечивает сокращение технологического цикла и уменьщение расходного коэффициента металла на 20% (исключается обрезка труб).

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ИЗ СТАЛИ, ПЛАКИРОВАННОЙ МЕДЬЮ ИЛИ СПЛАВАМИ НА ЕЕ ОСНОВЕ, включающий подготовку контактных поверхностей компонентов, их коаксиальную сборку в составную заготовку, деформацию до полного соприкосновения слоев, нагрев сборной заготовки и ее прокатку, отличающийся -г&тл, что, с целью повышения качества биметаллических труб путем обеспечения прочности сварки слоев, составную заготовку перед прокаткой нагревают до 400-550°С, на первом этапе редуцируют составную заготовку со степенью деформации 18-30%, а на втором деформируют по внутреннему диаметру со степенью деформации 5-15% и по толщине стенки 45-60%.