Способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием Советский патент 1993 года по МПК B23K20/04 B21C23/22 

Изобретение относится к способу изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием и может быть использовано в метизном производстве. , .. . ., / . .

Известен способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием, включающий волочение и термообработку заготовки, декапирова- ние, нанесение покрытия на заготовку, промывку и калибровку с обжатием .1-5% заготовки с покрытием.

Нанесение покрытия на ЗаготОЁку про- изводят без учета ее геометрии и шероховатости. Шероховатость R/ калибрующей и рабочей поверхности волоки, допускающая дальнейшую ее эксплуатацию без травмирования поверхности заготовки при обжатии, составляет 0,4 мкм и при толщине покрытия 0,4 мкм возможно локальное нарушение сплошности покрытия, возникающее при совпадении или близком располо- жении вершин микронеровностей на стальной основе под материалом покрытия и вершинами микронеровностей на рабочей и калибрующей частях волоки. Нарушение сплошности покрытия приводит к точечной коррозии на поверхности проволоки. При калибровке проволоки в волоке возможно прохождение овальной проволоки (заготовки), изготовленной в пределах допускаемых размеров, в овальной волоке, изготовленной также в пределах допускаемых размеров, с взаимно перпендикулярной

i

I

VI VI

CJ

ориентацией больших осей овалов заготовки и волоки. При критической степени деормации, когда размер по малой оси овала заготовки буде равен размеру по большой оси овала калибрующей части волоки, про- исходит разрыв масляного клина между заготовкой и волокой, приводящей к металлическому контакту между заготовкой и волокой и последующему соскабливанию материала покрытия с заготовки, т.е. к зональному полосчатому нарушению сплошности покрытия в зонах металлического контакта. При степени деформации меньше критической ширина полосы с нарушением сплошности покрытия увеличивается. При степени деформации больше критической обеспечивается сплошно сть покрытия проволоки. Так, допуск на размерi при нормальной точности на Проволоку диаметром 4 и 1 мм собтавляет 0,08 и 6,06 мм соответственно. При-этом критическая степень деформации соответственно составляет 4 и 11,64%. Когда стё пёйь деформ ации меньше или равна ук азанЙЬй ,: происх 6дит нарушение сплошности НШр ы тШ заготовки. Кроме того, калибро вкасЪб жатием 1-1,5% не позволяет с достаточной степенью уплотнить материал покрытия, в котором остаются поры, являющиеся носителями воды и кислорода, что отрицательно сказывается на коррозийной стойкости проволоки.

Известен также.способ изготовления проволоки с металлическим покрытием, включающий волочение заготовки, отжиг в контролируемой атмосфере, декапирова- ние,налесение покрытия, промывку и обжатие заготовки с покрытием.

Способ предназначен для производства металлокорДа с латунным покрытием, он включает последовательное нанесение медного и цинкового слоев с последующей термодиффузией и образованием латунного покрытия. После обжатия, на станке многократного волочения толщина покрытия готовой проволоки, Определяемая адгезионнымй свойствами покрытия, составляет « 0,3 мкм. Суммарное обжатие заготовки с покрытием 96%, единичные обжатия 16-18%.

Однако толщийа покрытия готовой про- волоки не гарантирует сплошность покры- тия из-за того, что возможно локальное нарушение наружного покрытия, возникающее при совпадении или близком расположении вершин микронеровностей на стальной основе под материалом покрытия и вершинами микронеровностей на поверхности покрытия или на рабочей или калибрующей частях волоки, Кроме того, применяемые обжатия недостаточны при

малых диаметрах для обеспечения волочения без разрыва масляной пленки между .проволокой и волокой, что приводит к нарушению сплошности покрытия. Толщина покрытия и степень единичной деформации выбираются без учета шероховатости поверхности и точности проволоки, Так, при чистовом волочении на размер 0,15 мм (допуск на размер при нормальной точности

0.035 мкм) критическая степень деформации составляет 41,2%, при повышенной точности проволоки.

Критическая степень деформации значительно больше применяемой на практике

степени деформации 16%, поэтому при волочении возможно нарушение сплошности покрытия.

Сущность изобретения заключается в том. что на поверхность заготовки наносят покрын

тие толщиной60 - 0.5KvK2 (RZK + RZO T-) 0).

;.;... .-. .;-.. ..--.. : do

где KI - коэффициент, учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии; Кг - коэффициент изменения толщины покрытия; RZo - высота микронеровностей на поверхности основного материала (под покрытием), мкм; RZR - высота микронеровностей на поверхности готовой проволоки,

мкм; do - диаметр заготовки, мм; dK - диаметр готовой проволоки, мм, при этом заготовку с покрытием подвергают волочению с единичными минимальными обжатиями Э| в одной волоке I, равными

ф к -i -(Др -ДГ-1 )2

-к- - ; 1- Г2- -ди-м (2),

di-i Ldi-i J

где К - коэффициент пропорциональности;

ДГ - верхнее отклонение допуска на размер I - волоки, в которой происходит обжатие;

Дн- 1 - нижнее отклонение допуска на размер (Ы)-й волоки, предыдущей той, в которой происходит обжатие, мм; di-i - диаметр (Ы)-волоки, мм.

На фиг, 1 представлена схема волочения проволоки в волоках на стане многократного волочения (продольное сечение); на фиг. 2 и фиг. 3 - высота микронеровно- стей на заготовке и на проволоке; на фиг. 4 -схема нарушения масляного клина; на фиг. 5 - график допускаемых отклонений размеров на изготовление проволоки; на фиг. 6 - график допускаемых минимальных обжатий ( в , %) при одинаковой точности изготовления проволоки различных диаметров (0- 10,0 мм)..

Способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием осуществляют следующим образом. Заготовку для сварочной проволоки подвергают предварительному волочению на определенный диаметр, затем очищают от технологической смазки, подвергают термообработке для снятия остаточных напряжений и наклепа, возникших при волочении. После этого заготовку декапируют (травление, обычно в водном растворе кислоты), промывают в ваннах с проточной водой для удаления продуктов травления и остатков кислоты на поверхности заготовки. На очищенную от окалины поверхность заготовки наносят антикоррозионное металлическое покрытие, например медное, гальваническим способом, после чего заготовку промывают в воде для удаления остатков солей с поверхности проволоки. Обезжиривание, термообработку, декапирование, нанесение антикоррозийного металлического покрытия и промывку заготовки производят непрерывно в нитку.

Заготовку 1 диаметром d обжимают на стане многократного волочения для обеспечения плотного антикоррозийного покрытия 2 толщиной дк на поверхности проволоки. Толщину покрытия 2 на заготовке 1 можно изменить, изменяя скорость прохождения заготовки через ванны гальванизации, плотность тока и концентрацию рабочего раствора. Толщину покрытия регулируют в зависимости от шероховатости заготовки RZo перед нанесением покрытия

(см.фиг. 2), величины обжатия заготовки и чистоты поверхности готовой проволоки RZK (см.фиг. 3) по зависимости (1), где Ki 1,01-1,02 (установлен экспериментально при гальваническом нанесении меди и зависит от условий осаждения металла и величины обжатия), К2 1,1-5 (нижнее значение К2 1.1 обусловлено-наличием минимальной толщины покрытия между впадинами микронеровностей стальной основы проволоки под покрытием; верхнее значение «2 5 обусловлено ограничением расхода материала покрытия, а также прочностью сцепления покрытия со стальной основой). Величина RZK зависит от класса чистоты обработки рабочей и калибрующей поверхности волоки, материала волоки, величины обжатия, угла рабочей части волоки, рабочей смазки, а величина RZo - от класса чистоты обработки инструмента для волочения, условий волочения, рабочей смазки, качества поверхности заготовки

после декапирования. Отношение

gJL do

означает изменение высоты микронеровностей при обжатии.

5Обжатие заготовки 1 с покрытием 2 (см.фиг. 1) с диаметра d0 на диаметр dK осуществляют с единичным обжатием в каждой волоке 3. При волочении между покрытием 2 заготовки 1 и рабочей и калибрующей по0 верхностями волоки 3 образуется масляный клин 4, предотвращающий непосредственный контакт материала покрытия 2 заготовки 1 и волоки 3. Одним из условий наличия масляного клина 4 между покрытием 2 заго5 товки 1 и волокой 3 является возможность обжатия заготовки в волоке по всему ее периметру. Заготовка 1 с покрытием 2. а также рабочая и калибрующая части волоки 3 не имеют идеального круглого сечения, а от0 клонения от правильной геометрической формы (овальность) обусловлены допусками на изготовление поволоки согласно стандартам. В связи с этим возникает возможность расположения в одной плоскости

5 большей оси волоки 3 и малой оси ai-ai заготовки 1 (см.фиг. 4). При совпадении расположений этих осей возникают возможность разрушения масляного клина 4. При этом образуются зоны 5 металлического

0 контакта между покрытием 2 заготовки 1 и волокой 3. Металлический контакт приводит к нарушению сплошности покрытия на поверхности заготовки. При этом обжатие в каждой волоке определяют из выражения

5 (2), где К 1-10. Нижнее значение К 1 обусловлено совпадением малой оси ai-ai заготовки 1 с покрытием 2 и большой оси- а2-а2 волоки 3 и определяет минимальную величину единичного обжатия. Верхнее зна0 чение К 10 определяется максимальной величиной обжатия, обусловливающей волочение без обрывов и нарушения покрытия. Обычно максимальные единичные обжатия при многократном волочении

5 составляют 25-30%. При этом большие значения коэффициента К соответствуют большим диаметрам заготовки. .

В соответствии с обжатием в одной во- . локе 01, рассчитанным из выражения (2), и

0 графиком допускаемых отклонений на изготовление проволоки согласно стандартам для различной точности изготовления (см.фиг. 5) составлены кривые минимальных величин обжатия 0 (см,фиг. 6) для различ5 ных диаметров проволоки (0-10 мм). При этом горизонтальная линия б (см. фиг. 5) с допускаемым отклонением на размер, равным 0, отображает верхнее отклонение на изготовление проволоки, а ступенчатые линии 7, 8. 9 отображают нижнее отклонение на изготовление проволоки соответственно для высокой, повышенной и нормальной точности. Заштрихованная область 10 отображаетдопускаемые отклонения на изготовление сварочной проволоки диаметром 0.6-5 мм. Крив.ые линий 11, 12, 13 (см. фиг. 6) соответствуют нормальной, повышенной и высокой точности изготовления. Видно, что при малых диаметрах проволоки Минимальные допустимые обжатия значительно выше, чем при больших диаметрах сварочной проволоки.

Пример, Заготовка из стали марки св. 08Г2С диаметром d0 1.6 мм после декапи- рования имеет шероховатость поверхности Rz 1,6 мм. Заготовку протягивают, на диаметр 0,6 мм. Чистота поверхности готовой Проволоки RZK 0,4 мкм, при этом исходная толщина покрытия при Ki 1,01 и К2 1.1 будет равна 0,56 мкм. Суммарное обжатие при этом составляет 86%. ;;

Единичные обжатия 6| при нормальной точности на изготовление не должны быть .меньше величины 0 , определяемой линией 11 (см.фиг. 6). Так, минимальная величина чистового обжатия на диаметр 0,6 мм не должна быть менее 13:5%. При этом минимальным размером заготовки для проволоки диаметром 0,6 мм является проволока

с диаметром 0.645 мм и допуском на изготовление Qfyje (линия 9, фиг, 5).

При обжатии той же проволоки на диа- метр dK 1,2 мм при Ki 0,01 и К2 1.1 исходная толщина покрытия на заготовке составит 0,89 мкм, а суммарное обжатие 44%. Единичное обжатие (©I) при нормальной точности изготовления не должно быть меньше величины (в), равной 10%, определяемой линией 11 (см.фиг. 6). Максимальный диаметр заготовки равен 1,26 мм с допуском

на изготовление 006 ЛИНИЯ - Фиг- 5)При ухудшении чистоты поверхности заготовки волоки подлежат замене на новые либо на заготовку необходимо нанести более толстый слой покрытия, ; Использование указанного способа изготовления сварочной проволоки с учетом класса чистоты обработки волок и шероховатости поверхности заготовки перед нанесением покрытия, уплотнения материала покрытия при обжатии, а также минимальных допустимых единичных обжатий позволяет установить оптимальную величину толщины покрытия с сохранением его сплошности при волочении, что повышает качество проволоки. Промышленное изготовление сварочной проволоки по данному способу позволит снизить выпуск проволоки 2-го сорта в 5-10 раз и приблизить выход годного к 100%.

Изобретение относится к изготовлению сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием методом волочения и может быть использовано в метизном производстве. Способ заключается в волочении и термообработке заготовки, декапировании. нанесении покрытия, промывке и обжатии заготовки с покрытием. На поверхность заготовки наносят покрытие толщиной 50 - 0,5 KiK2(RZK + Rzo dlt do -). где Ki коэффициент, учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии; Кг - коэффициент изменения толщины покрытия; Rzo - высота микронеровностей на поверхности основного материала (под покрытием): Я/к высота микронеровностей на поверхности готовой проволоки, do - диаметр заготовки; d - диаметр готовой проволоки, при этом минимальное обжатие заготовки с покрытием на стане многократного волочения определяют сучётбм величины допускаемых отклонений от ее размера. Ј Ј

Формула йзобpeteни я

Способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим пО- крьТт ием Г включающий волочение и термообработку заготовки, декапйрование, нанесение покрытия, промывку и обжатие заготовки с покрытием, отличающийся тем, что на поверхность заготовки наносят покрытие толщиной, равной

(5o 0.5KiK2(RzK + Rz0

где

толщина покрытия:

Ki - коэффициент/учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии;

Ка - коэффициент изменения толщины покрытия:

RZO высота микронеровностей на поверхности основного материала заготовки (под покрытием);

R2K - высота микронеровностёй на поверхности готовой проволоки;

do - диаметр заготовки с покрытием;

dK - диаметр готовой проволоки, при этом минимальное обжатие заготовки с покрытием в волоке определяют с учетом величины допускаемых отклонений от ее размера.

HonpotweHUQ болочёйия Фиг.1

о

Фиг 2

-, : .- -.-..: - .. . . . : . .

-:::-- ;; ..;Vf.; -;:... -.;

- :.:;. . ;:;v-N,

- /v m%i ; //:;, : .,

.-. ™

J : -.;-V Ч. I . . ....;«.« - . -..

.. : . :( . . .- -, . - - t. -.

. ..-.: ,- . , ,-... -X.;

.. .:- /... .. .

:,;;;,:r.-.-- .. . --.. ;

(pus. 6