Спосіб виготовлення біметалів тиском з підігріванням

Реферат: Спосіб виготовлення біметалів тиском з підігріванням включає орієнтування пластин біметалу одна відносно другої, нагрівання внутрішніх поверхонь пластин до температури інтенсифікації пластичних і дифузійних процесів та подальше стискування цих пластин. Попередньо на пластинах біметалу формують рельєф потрібної структури та глибини у вигляді смуг виступів та впадин між ними, пластини орієнтують таким чином, що виступи на одній із пластин розташовуються навпроти впадини на іншій. Між пластинами біметалу розміщують додаткову тонку металічну пластину, яка розігрівається за рахунок омічного опору при пропусканні через неї струму. Стискання пластин біметалу виконують після розігріву додаткової тонкої пластини до температури, рівної 0,8…0,9 температури її плавлення. UA 99311 U (12) UA 99311 U UA 99311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виготовлення біметалічних матеріалів тиском з підігрівом та може бути використана для отримання біметалів за допомогою технологій поверхневої механічної обробки його пластин та їх зчеплення між собою при застосуванні обробки тиском з підігріванням. Одним із відомих способів нагріву металічних пластин є технологія їх розігріву за рахунок омічного опору при пропусканні змінного струму низької напруги промислової частоти через таку пластину, який реалізується за допомогою мідних контактів-притискачів, механізму їх притиснення до пластини та джерела струму [1]. Цей спосіб забезпечує рівномірність нагріву пластини по всій площині і дозволяє виконувати нагрів до високих температур (аж до температур плавлення різноманітних металів), тому може бути застосований для поверхневого нагріву пластин біметалу при його виробництві. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є спосіб зварювання тиском з підігріванням, який здійснюється таким чином. Деталі, які потрібно зварити, заздалегідь обробляються по торцях механічним методом, орієнтуються одна відносно другої, з'єднуються у стик, і спеціальним пристроєм стискуються. Потім починається індукційний нагрів зони з'єднання деталей. Після досягнення температури, рівної 0,6…0,8 температури плавлення деталей, що зварюються, починають інтенсифікуватися пластичні та дифузійні процеси, а досягши температури зварювання, рівної 0,8…0,9 температур плавлення деталей, тиск знімається [2]. Цей спосіб може бути застосований для зчеплення пластин при виготовленні біметалів. Проте застосування індукційного нагріву для розігріву стику пластин біметалу досить проблематичне. При цьому має місце мала глибина перехідного шару між пластинами біметалу, тому не досягається високий рівень міцності їх зчеплення. Виникає висока вірогідність відшаровування однієї пластини біметалу від іншої в процесі подальшого його використання. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити спосіб виготовлення біметалів тиском з підігріванням, у якому забезпечується достатньо високий рівень міцності зчеплення пластин біметалу, щоб унеможливити відокремлення цих пластин в процесі подальшої експлуатації біметалу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення біметалів тиском з підігріванням, що включає орієнтування пластин біметалу одна відносно другої, нагрівання внутрішніх поверхонь пластин до температури інтенсифікації пластичних та дифузійних процесів та подальше стискування пластин, згідно з пропонованою корисною моделлю, попередньо на пластинах біметалу формується рельєф потрібної структури та глибини у вигляді смуг виступів та впадин між ними, пластини орієнтуються таким чином, що виступи на одній із пластин розташовуються навпроти впадини на іншій, а між пластинами біметалу розміщується додаткова тонка металічна пластина, яка розігрівається за рахунок омічного опору при пропусканні через неї струму, причому стискання пластин біметалу виконується після розігріву додаткової тонкої пластини до температури, рівної 0,8…0,9 температури її плавлення. Таким чином, спосіб стає придатним для забезпечення необхідної глибини перехідного шару між пластинами біметалу для їх зчеплення з потрібною міцністю після охолодження. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - пристрій для орієнтування пластин біметалу, розігріву додаткової тонкої пластини при пропусканні струму через неї та стискання пластин біметалу; на Фіг. 2 - вигляд та розмірні параметри рельєфу, нанесеного на пластинах біметалу; на Фіг. 3, а - орієнтування виступів та впадин пластин біметалу та розміщення додаткової пластини до стискання цих пластин; на Фіг. 3, б - вигляд перехідного шару, що забезпечує зчеплення пластин біметалу, після стискання пластин. Спосіб реалізують наступним чином. На робочому місці встановлюють плиту 1 з діелектричною тугоплавкою накладкою 2 для базування пластин біметалу (наприклад, пластини-підкладки 3 та плакувальної пластини 4) (Фіг. 1). Між пластинами біметалу 3 та 4 розміщають додаткову тонку пластину 5 (металічна фольга), наприклад, із такого ж металу, як і пластина-підкладка. Потрібний тепловий контакт між пластинами 3, 4 та 5 забезпечується за рахунок ваги верхньої пластини 4, або незначним стисканням пластин біметалу. Пластина 5 має таку ж саму ширину, як і пластини біметалу, але декілька довша за них, щоб на виступаючих за межі пластин 3 та 4 краях пластини 5 з обох боків можна було б розмістити контакти-притискачі 6 для подачі струму розігріву цієї пластини. Щоб струм протікав лише по фользі 5, пластини біметалу 3 та 4 ізолюють від решти обладнання діелектричними прокладками 7 із матеріалу, що не боїться стискування. Для забезпечення необхідної міцності зчеплення шарів біметалу заздалегідь потрібно створити рельєф спеціальної структури та глибини на кожній із пластин біметалу та строго 1 UA 99311 U 5 10 15 20 25 30 35 40 зорієнтувати його нанесення відносно базової поверхні кожної із пластин, наприклад відносно однієї із її довгих сторін. Рельєф наноситься у вигляді окремих смуг виступів 8 та впадин 9 між ними (Фіг. 2) так, що при базуванні обох пластин по плиті 1 виступи на одній із них розміщуються навпроти впадин в іншій (Фіг. 3, а). Розмірні параметри рельєфу підбирають, виходячи із наступних міркувань. Ширина виступу Х1 повинна бути мінімальною, щоб цей виступ легко деформувався при подальшому стискуванні пластин. Разом з тим, ця ширина має бути таких розмірів, щоб її достатньою легко можна було б отримати механічними методами обробки, наприклад фрезеруванням чи шліфуванням. Виступи, шириною 0,8…1,2 мм, задовольняють обом цим умовам. Ширина ж впадини Х2 повинна бути такою, щоб в неї при стискуванні зміг зайти виступ шириною Х1 та дві товщини тонкої пластини 5 (Фіг. 3, б). При виборі глибини борозни Н треба враховувати, щоб товщини створюваного перехідного шару Н1 між пластинами біметалу вистачало для їх надійного зчеплення. Експериментально встановлено, що при Н=0,5…0,9 мм (не залежно від товщини пластин 3, 4) таке зчеплення має місце. Оптимальна товщина фольги 5-0,05…0,2 мм. Після встановлення та орієнтування всіх пластин 3, 4 та 5 контактами-притискачами 6 стискають вільні кінці пластини 5 по всій її ширині (див. Фіг. 1), і через цю пластину проходить струм потрібної величину від джерела електричного живлення. За рахунок омічного опору металічна фольга 5 розігрівається до температури, що сягає величини 0,8…0,9 температури плавлення цієї пластини, тобто до температури, вищої 1000 °C. Досягнення такої температури розігріву пластини 5 забезпечується тривалістю подачі струму та визначається емпірично. За рахунок механізму теплопровідності виступи рельєфу 8 обох пластин 3 та 4 біметалу розігріваються приблизно до температури, рівної 0,6…0,8 температури плавлення фольги 5, тобто до температури, вищої 800 °C, що забезпечує перехід металу виступів 8 рельєфу пластин біметалу в пластичний стан. По закінченні часу, відведеного на нагрів пластини 5, електричні контакти 6 розмикаються та відводяться від фольги 5, а пластини біметалу стискуються за допомогою спеціального пристрою, наприклад, ручного преса. В результаті стискання виступи обох пластин, деформуючи нагріту до пластичного стану тонку пластину 5, заходять у впадини протилежної пластини. При подальшому стисканні пластин 3 та 4 відбувається пластичне деформування розігрітого рельєфу, дифузійні процеси в ньому та, як результат, формування перехідного шару 10 зчеплення пластин біметалу, глибиною Н1 (див. Фіг. 3, б). Величина стискання експериментально підбирається такою, щоб не відбувалося досить значних виплесків металу з боків в зоні шару зчеплення 10 у вигляді ґрату. Після зняття тиску біметал деякий час охолоджується, щоб набрав міцності шар зчеплення (час охолодження встановлюється емпірично) та знімається з робочого столу. Після остаточного охолодження біметалу його бокові сторони можуть бути прошліфовані обдирним шліфувальним кругом на предмет усунення ґрату, що утворився від стискання пластин біметалу. Пропонований спосіб виготовлення біметалів при зчепленні його пластин тиском з підігріванням істотно розширює можливості свого застосування за рахунок досягнення високого рівня міцності зчеплення пластин біметалу, що забезпечує низьку вірогідність його руйнування в процесі експлуатації. 1. Вишневецкий Я.С. Технология ручной ковки. Издание 3. - М.: Высшая школа, 1978. - с. 49, рис. 38. 2. Патент РФ № 2202455, кл. В23 K20/00; заявл. 19.06.2001; опубл. 20.04.2003. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб виготовлення біметалів тиском з підігріванням, що включає орієнтування пластин біметалу одна відносно другої, нагрівання внутрішніх поверхонь пластин до температури інтенсифікації пластичних і дифузійних процесів та подальше стискування цих пластин, який відрізняється тим, що попередньо на пластинах біметалу формують рельєф потрібної структури та глибини у вигляді смуг виступів та впадин між ними, пластини орієнтують таким чином, що виступи на одній із пластин розташовуються навпроти впадини на іншій, а між пластинами біметалу розміщують додаткову тонку металічну пластину, яка розігрівається за рахунок омічного опору при пропусканні через неї струму, причому стискання пластин біметалу виконують після розігріву додаткової тонкої пластини до температури, рівної 0,8…0,9 температури її плавлення. 2 UA 99311 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3