Способ получения биметаллических труб Советский патент 1978 года по МПК B23P3/02 

I

Изобретение отвоситх:я к мвишностровч нию,.Способ может быть использован дяя получения бнметаппических груб из сталей, цветных сплавов и тому поденных материалов, а также дпя плакирования труб слоями из разпичнык металлов.

Известен способ изго -овления многослойного трубчатого изделия, при котором трубчатые заготовка,, вставпеиные одна в, другую, подвергают раздаче в матрице при температуре ниже температуры кристаллизации металла. В процессе расширения смежные заготовки напрессовываются одна на другую, образуя многослойное изделие с наружным в внутренним разме рами 13.

Недостатком известного способа является сложность технологического оборудования.

Известен способ получения биметаллических труб, включающий сборку трубы в трубу по плотной посадке, образование двухслойной заготовки, последующий ее нагрев и горячее деформирование ЗНедостатком этого способа является сложность получения заготовки нз груб, посаженных одна на другую по , плотной посадке, так как грубные заготовки для обеспечения плотной посадки предварительно долж1аы быть точно обработаны, что сьма сложно и дорогю. Для д шнномерных труб не всегда может быть осушест- влена плотная посадка нз-эв искажегалЧ, связанных с изгибами труб при их обработке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения биметаллических труб путем сварки давлением, заключагяцийся в том, что в наружную трубную заготовку вставляют внутре1шюю тонкося енную заготовку, после чего собранную двухслойную заготовку помещают в специальное устройство, где из пространства между трубами отсасывается воздух, а во внутреннюю полость вставленной трубы подается расплав солей, предварительпо нагретых до температуры горячей плестической деформации металла внутреннего слоя. При нагреве внутренняя заготовка расширяется. Дальнейшая деформация ее до плотного прилегания к внутренней поверхности наружной заготовки осуществляется повышением давления расплава солей. После этого в рабочую жидкость подаются ультразвуковые колебания, под действием которых внутренняя заготовка приваривается к наружной трубной заготовке з. Недостатки протоуипа - сложность тех нологического оборудования для создания давления расплава содей, необходимость применения выcoкo eмпepaтypныx уплотне НИИ для предотврашения перетечек распла ва в оборудовании; необходимость создания мощных прессов или насосног1о обо рудования для реализации высоких уровней давления расплава в случае применения внутренней заготовки с толстыми стенками, что снижает надежность соеди нения биметаллических слоев из-за трудностей реализации высоких давлений. Целью изобретения является упрощение процесса получения труб и повышение надежности соединения бкметалпкческущ слоев. Это достигается тем, что в полость вводят расплав металла или спяава с объемом, уменьшакнцимся при плавлении, т.е. с отрицательным изменением, а деформирование осуществляют посредством кристаллизации расплава. В полость вводят расплав кремния. По предлагаемому способу соединение трубных заготовок друг с другом осущес вляют за счет увеличения объема при кристаллизации некоторых расплавов. В качестве расплавов, обладающих свойст- вом увеличивать свой объем при кристаплизации, могут быть взяты кремний, име щий температуру плавления (if 1412 и изменение объема при затвердевании к объему в расплавленном состоянии (iV) 9,6%, галлий пд 3O°C,&V 3,2%) германий (t „д 937°C,uV 5%), олово (ЬПА 630 С,дУ 0,95%), висмут (in 271°С, AV 3,35%) и сплавы на их основе. При кристаллизации вышеназванных расплавов в стесненных условиях внутри трубы развиваются давления в несколько тысяч атмосфер. Под действием высокого давления и в условиях нагрева происходят пластическая деформация внутренней труб ной заготовки и сварка по контактным поверхностям. Пример осуществления способа. Берут трубт 1е заготовки, выполнентле из стали 12Х18Н10Т и циркония. Трубки размещают коаксиально друг другу. Наружная трубка - стальная с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 3 мм, внутренняя - циркониевая с наружным диаметром 19,6 мм и толщиной стенки 1 мм. Концы циркониевой трубки раздают механическ м путем, например коническим пуансоном, до соприкосновения с концами стальной трубки. Затем заготовку помещают между двумя фланцами, которые соединяют один с другим щпильками и таким образом стягивают в осевом направлении с уплотнением торцов заготовки. Фланцы имеют штуцеры для заливки расплава внутрь циркониевой трубки. Снаружи у края в стальную трубку введен штуцер для подсоединения кольцевого зазора к насосу, откачивающему воздух до давления 1О мм рт.ст. После откачки воздуха в предварительно подогретую заготов.ку заливают расплав кремния при 160О С, затем фланцы герметизируют и заготовку охлаждают до комнатной температуры. После охлаждения кристаллизованный кремний удаляют из трубы. В результате получают биметаллическую трубу с наружным из стали и внутренним слоем из циркония. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет упростить технологическое оборудование для создания высо ких давлений расплава вследствие исключения прессового и насосного оборудования, совершенно необходимого в известномспособе. Давления в несколько тысяч атмосфер реализуются в результате кристаллизации предварительно нагретого расплава без каких-либо устройств, предназначенных Для создания давления расплава (матриц, насосов и т.п.). Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает повышение надежности диффузионного сцепления поверхностей, поскольку высокий уровень давлений позволяет получить более качественное сцепление между поверхностями, что особенно важно при деформировании заготовок с толстыми стенками (более 3 мм), и возможность проведения многократного процесса расплавления и кристаллизации ршсг плава с промежуточными добавками (доливками) расплава, что позволяет получить вь сокие степени деформирования заготовки. Он может быть достаточно лег ко автоматизирован, особенно для полу- 563 чения длинномерных труб, когда удаляемый кристаллизованный расплав возвращается в начало процесса, обеспечивая непрерывное заполнение пвижушейся труб ной заготовки. Формула изобретения 1. Способ получения биметаллических труб, включающий коаксиальное размещение трубных заготовок, введение расплава вешества в полость внутренней груб ой заготовки и ее деформирование, о т(|ичаюшийся тем, что, с целью упрощения процесса получения труб и повышения надежности соединения бнметаллнческих слоев, в полость внодят (юсгглмп металла или сплава, уменыпаюшегося в обьеме при плавлении, а деформирование осуществляют посредством кристаллизации расплава. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве расплавп берут расплав кремния. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США N 3769691, хп. 29-523, 06.11.73. 2.Авторское свиаетельство СССР № 264145. кл. В 23 3/02, 04.11.68. 3.Авторское свидетельство СССР № 332997, кл. В 23 Р 3/02, 27.О3.70.