Способ изготовления биметаллических изделий Советский патент 1992 года по МПК B23K20/00 

XVVV4SNN XW Vs

;VCVv W4W V4

Изобретение относится к сварке давлением с применением нагрева и может быть использовано для изготовления биметаллических изделий, преимущественно стале- алюминиевых, например, кухонной посуды (соусниц, кастрюль, сковород, варочных аппаратов) из нержавеющей стали, днища которой снабжены теплораспределяющим слоем из металлом, хорошо проводящим тепло, таким, как алюминий, медь или их сплавы.

Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения прочности сцепления и обеспечение сплошности провара соединяемых поверхностей.

Способ изготовления биметаллических изделий включает сборку пакета из заготовок с различными пластическими характеристиками, их нагрев и последующее сдавливание, при этом заготовку из более пластического материала выполняют кольцевой, а при сборке пакета ее размещают осесимметрично на свариваемой поверхности заготовки не менее пластичного материала. Заготовку из более пластичного материала можно выполнять в виде тора.

Получение качественного соединения, прочного сцепления слоев алюминия или его сплавов с нержавеющими сталями затруднено ввиду наличия на их поверхности тугоплавких оксидных пленок, снижающих адгезионную способность. Надежное соединение происходит только в тех местах, где происходит взаимное относительное перемещение соединяемых поверхностей.

В случае выполнения заготовки из более пластичного материала кольцевой формы, при сборке пакета площадь первоначального контакта представляет собой кольцо (в случае тора - окружность, контакт по линии). Такое выполнение заготовки позволяет достичь поставленной цели: получить качественное соединение по всей поверхности, так как при осаждении пакета и деформации происходит последователь- ное перемешивание очага деформации алю- миния (линии контакта) к центру и периферии, что сопровождается разрушением оксидных пленок на трущихся поверхностях,созданием непосредственного контакта чистых металлов и их схватыванием (сцеплением) по всей поверхности.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Заготовку 1 кастрюли из нержавеющей стали и заготовку 2 теплорасширяющего слоя предварительно обезжиренные и зачищенные собирают в пакет, при котором то- рообразную заготовку 2 из наиболее пластичного материала располагают осесимметрично на наружной поверхности днища кастрюли и совместно нагревают до температуры, не превышающей температуры плавления материала заготовки 2.

Пакет устанавливают на специальную оправку 3, смонтированную на столе 4 пресса. При рабочем ходе ползуна 5 пресса производят осаждение с усилием, обеспечивающим течение материала заготовки 2, Осаждение производят путем приложения нормальной нагрузки. В процессе деформации происходит растекание материала заготовки 2, относительное перемещение материала соединяемых поверхностей, разрушение окисных пленок на трущихся поверхностях и их взаимное схватывание. Вследствие растекания заготовки 2 по поверхности днища заготовки 1 как к центру его, так и к периферии, площадь приваренных поверхностей при сплошности провара составляет 90-95% от общей площади дна кастрюли.

Размеры кольцеобразной заготовки относительно диаметра днища кастрюли определяют расчетно-опытным путем. При известной требуемой толщине теплорасп- ределяющего слоя t, диаметре днища кастрюли D и площади F масса направляемого металла, т.е. объем тора равен V F- t. С учетом разности сопротивления течения металла к центру и периферии средний диаметр тора выбирается равным с1Ср.тора--у ,

откуда легко определяются размеры поперечного сечения тора.

Для экспериментальной проверки предлагаемого способа на пластине из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т диаметром 160 мм размещают торообразную заготовку из алюминия АД-1 размерами: наружный диаметр 100 мм, внутренний 50 мм. Соединяемые поверхности заготовки перед сборкой зачищают наждачной шкуркой с зерном N 80-100 и обезжиривают органическими растворителями (хладон, че- тыреххлористый углерод и т.д.). После сборки п.акет нагревают до t 450°C и подвергают сдавливанию до полного растекания алюминия по поверхности нержавеющей заготовки. После разрезки биметаллического изделия на ряд полос мест отслаивания и непровара не обнаруживают, прочность сцепления превышает ана- логичные образцы, выполненные в соответствии с известным способом в 3 -3,5 раза.

Предлагаемый способ допускает использование промежуточных прокладок из материала, препятствующего образованию интерметаллидов, а также дополнительного

нанесения пленки поверхностно-активного металла, например, галлия.

Формула изобретения 1. Способ изготовления биметаллических изделий, включающий нагрев заготовок с различными пластическими характеристиками, их сборку в пакет и последующее соединение, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения качества за счет повышения прочности сцепления и

0

обеспечения сплошности провара по всей соединяемой поверхности, заготовку из более пластичного материала выполняют кольцевой, а при сборке пакета ее размещают осесимметрично на свариваемой повер- .хности заготовки из менее пластичного материала.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что кольцевую заготовку выполняют в виде тора.

Изобретение относится к сварке давлением с применением нагрева и может быть использовано для изготовления биметаллических изделий, преимущественно стале- алюминиевых, например кухонной посуды из нержавеющей стали с днищем из теплораспределяющего слоя. Цель изобретения - улучшение качества за счет повышения прочности сцепления и обеспечение сплошности провара по всей соединяемой поверхности. На заготовке 1 из нержавеющей стали марки 12X18Н1 ОТ диаметром 160 мм размещают торообразную заготовку 2 из алюминия АД-1 с наружным диаметром 100 мм, внутренним 50 мм. Соединяемые поверхности заготовок перед сборкой зачищают и обезжиривают. После сборки .пакет нагревают до 450°С и подвергают сдавливанию до полного растекания алюминия по поверхности нержавеющей заготовки. После разрезки биметаллического изделия на ряд полос не обнаружено отслаивания и непровара. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. W Ё