Спосіб виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом

Реферат: Спосіб виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом, у якому збирають внутрішню, проміжну та зовнішню обичайки, між ними укладають армуючий елемент та здійснюють контактне зварювання на роликовій машині. Як армуючий елемент використовують армований композитний дріт. UA 79568 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ОБИЧАЙКИ, АРМОВАНОЇ МЕТАЛЕВИМ МАТЕРІАЛОМ UA 79568 U UA 79568 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі виготовлення композиційних матеріалів, які використовуються, наприклад, в ракетній, авіаційній, металургійній та машинобудівній промисловості. Відомі композиційні матеріали з металевою матрицею [Композиционные материалы с металлической матрицей. Композиционные материалы. Т.4 / пер. с англ. Под редакцией К.И. Портного. - М.: Машиностроение, 1987. - 503 с]. Недоліками вказаного способу виготовлення композиційних матеріалів є відносно велика вартість матеріалів, проблематичність отримання армованих матеріалів з заданими властивостями та дуже складна технологія виготовлення. Найбільш близьким (аналогом) є спосіб виготовлення обичайок (листових) армованих металевих матеріалів [А.с. СССР № 311513, МКИ В23К11/06. Способ изготовления листовых армированных металлических материалов. Б.С. Натапов., Ф.Б. Банас, Б.В. Александров, Бюл. № 24. 1971 г. для служебного пользования], в якому між двома обичайками (листами) встановлюють армовані сітки (вольфрамові волокнисті матеріали, переплетені дротом із матричного сплаву) з проміжною обичайкою (листом) та наступне контактне зварювання на роликовій машині з перекриттям кільцевих (продольних) швів на 25-30 %. Недоліком даного способу є неможливість прихвачування окремих елементів армованих сіток і обичайок (листів), так як при цьому руйнуються волокна. Крім того, всі елементи заготовки: армуючі сітки, обичайки (листи) не скріплені між собою і при контактному зварюванні виникають великі зазори, які призводять до деформації виробу та зниженню якості точкового зварювання. В армованих сітках волокна заізольовані між собою матричним дротом, що збільшує зазори та пустоти в заготовці виробу. При проходженні зварювального струму через заготовку виділяється тепло в контакті волокно-обичайка (лист), що призводить до додаткового перегріву та часткового руйнування волокон. При зварюванні готових виробів виникає проблема отримання якісного з'єднання кінцівок обичайки (листів), що знижує надійність виробу. В заготовках є багато пустот в армованій сітці та між нею та обичайками (листами), що знижує якість зварних швів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом, шляхом використання армованого композитного дроту з електропровідною оболонкою і його послідовного прихвачування перед зварюванням, що приведе до підвищення жорсткості і зниження деформації виробу, внаслідок чого підвищиться якість контактного зварювання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом, при якому послідовно збирають внутрішню, проміжну та зовнішню обичайки, між ними укладають армуючий елемент з мінімальними зазорами та здійснюють контактне зварювання на роликовій машині, як армуючий елемент використовують армований композитний дріт, який щільно укладають за наперед заданим законом, наприклад по гвинтовій лінії або у вигляді сітки, та прихвачують контактним зварюванням до внутрішньої обичайки або до попередньо прихвачених витків шару армованого композитного дроту. Крім того, армований композитний дріт можуть покривати електропровідною підложкою. Щільне укладання та прихватування армованого композитного дроту за попереднім заданим законом, наприклад по гвинтовій лінії або в вигляді сітки, до внутрішньої обичайки, забезпечує необхідну жорсткість конструкції. В залежності від висоти (товщини) виробу наноситься один або декілька шарів армованого композитного дроту з використанням проміжної обичайки. При контактному зварюванні електропровідна оболонка армованого композитного дроту розплавляється і разом з розплавленням матеріалу обичайки (листа) формує ядро, в якому знаходяться непошкоджені волокна. Електропровідна підложка армованого композитного дроту захищає волокна від руйнування та розчину в основі матричного сплаву за рахунок набагато більшого виділення тепла в контакті між оболонкою і підложкою, ніж між волокнистим матеріалом і підложкою, та покращує технологічність зварювання, мінімальні деформації та мінімальні дефекти в виробі і змогу отримати монолітну заготовку з мінімальними зазорами та максимальною жорсткістю. На фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 зображена схема способу виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом: фіг. 1, 2 - спосіб виготовлення по аналогу, фіг. 3, 4, 5, 6 запропонований спосіб виготовлення. У відомому способі зовнішня обичайка 1 контактує з волокнистими матеріалами 2, які закріплені за допомогою сітки 3. Проміжна обичайка 4 розділяє армуючі сітки 5, які складаються з волокнистого матеріалу 2, переплетеного сіткою 3. Всі елементи заготовки закріплені на внутрішній обичайці 6 (фіг. 1). Після контактного зварювання на роликовій машині формують армовану металеву обичайку 7 (фіг. 2). 1 UA 79568 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 У відомому способі всі елементи заготовки: обичайки - зовнішня 1, внутрішня 6, проміжна 4 та армуючі сітки 5 між собою не скріплені і при виконанні контактного зварювання на роликовій машині з'являються критичні зазори та деформації між елементами заготовки, що призводять до деформації всієї армованої металевої обичайки 7 (фіг. 2). В запропонованому способі для запобігання деформацій і збільшення жорсткості заготовки замість армованої металевої сітки 5 використовують армований композитний дріт 8, який складається з волокнистого матеріалу 2 та оболонки 9. Оболонка 9 дозволяє збільшити жорсткість заготовки за рахунок щільного укладання та використання прихваток 10. Використання армованого композитного дроту 8 та прихваток 10 дозволяє отримати монолітну жорстку заготовку. Спосіб виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом, здійснюється таким чином. На внутрішню обичайку 6 щільно укладають та прихвачують армований композитний дріт 8 з електропровідною оболонкою 9 за попередньо заданим законом, наприклад по гвинтовій лінії або в вигляді сітки. Кожний виток армованого композитного дроту 8 прихвачують декількома прихватками 10 до внутрішньої обичайки 6 (фіг. 3). В залежності від товщини армованої металевої обичайки 7 продовжують другий, третій і інші шари щільного укладання та прихватування за тим же законом, що і армований композитний дріт 8, але зміщений вправо на пів діаметра (фіг. 4). Причому другий шар армованого композитного дроту 8 прихвачують до першого шару, а третій шар до другого і т. д. (фіг. 4). На другий шар можна продовжувати щільно укладати третій шар армованого композитного дроту або встановлювати проміжну 4 або зовнішню обичайку 1 і кріпити до другого шару армованого композитного дроту 8 за рахунок прихваток 10 (фіг. 5). Таким чином отримується жорстка заготовка, елементи якої закріплюють між собою за рахунок щільної укладки і прихватки витків до кожного шару армованого композитного дроту 8 між собою та обичайками. Після контактного зварювання заготовки отримуємо армовану металеву обичайку 7 (фіг. 6). Для захисту волокнистого матеріалу 2 від руйнування та розчину, підвищення фізикомеханічних властивостей основи та покращення технології контактного зварювання використовують металеву оболонку 9 армованого композитного дроту 8 або покривають електропровідною підложкою певної товщини поверхні волокнистого матеріалу 2. Використання металевої оболонки 9 з електропровідною підложкою дозволяє використовувати скріплення елементів заготовки за допомогою прихваток 10. На фіг. 5 показана заготовка, яка складається з двох обичайок 1 і 6 та двох шарів армованого композитного дроту 8, скріплених прихватками 10. Приклад На робочу поверхню внутрішньої обичайки зі сталі 12Х18Н10Т товщиною 1,2 мм щільно укладали і прихвачували витки армованого композитного дроту по гвинтовій лінії. Армований композитний дріт складався з трьох вольфрамових волокнистих матеріалів діаметром 0,8 мм та оболонки зі сталі 12Х18Н10Т товщиною 0,1 мм. Прихватки витків армованого композитного дроту між шарами та до обичайок виконували на контактній машині в наступному режимі: Струм зварювання, кА 12 Тривалість зварювання, с 0,36 Зусилля зварювання, даН 15000 Тривалість ковки, с 0,52. Після контролю всієї заготовки виконували контактне зварювання всіх елементів заготовки на роликовій машині постійного струму на режимі: Струм зварювання, кА 61 Тривалість зварювання, с 0,24 Тривалість паузи, с 0,48 Швидкість зварювання, м/ хв. 0,4. Після зварювання волокна в армованій металевій обичайці розподілялися рівномірно та були відсутні дефекти: пори, пустоти, тріщини. Як підложка товщиною 0,15 мм використовувався молібден, який запобігав руйнуванню волокон, підвищував фізико-механічні характеристики основи і дозволяв використовувати прихватку волокон до обичайок і до витків, укладених раніше. Використання запропонованого способу дозволить підвищити експлуатаційну надійність та збільшити термін роботи деталей в 2-3 рази. 50 2 UA 79568 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб виготовлення обичайки, армованої металевим матеріалом, при якому послідовно збирають внутрішню, проміжну та зовнішню обичайки, між ними укладають армуючий елемент з мінімальними зазорами та здійснюють контактне зварювання на роликовій машині, який відрізняється тим, що як армуючий елемент використовують армований композитний дріт, який щільно укладають за наперед заданим законом, наприклад по гвинтовій лінії або у вигляді сітки, та прихвачують контактним зварюванням до внутрішньої обичайки або до попередньо прихвачених витків шару армованого композитного дроту. 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що армований композитний дріт покривають електропровідною підложкою. 3 UA 79568 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4