Способ получения композитной проволоки

 

Использование: при получении композитных алюмокальциевых материалов, используемых для обработки сталей. Сущность изобретения: способ получения композитной проволоки включает комплектацию заготовки, нагрев ее, прессование и многократную холодную деформацию, при этом кальциевый элемент при комплектации заготовки помещают внутрь элемента из алюминия и нагревают ее перед прессованием с соотношением температур алюминиевой и кальциевой частей 1,45-2,0, при этом температура нагрева алюминиевой части должна быть не менее 350ºС, а кальциевой - не более 250ºС. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению композитных алюмокальциевых материалов, используемых для обработки сталей. Цель изобретения повышение безопасности обработки материала и расширение технологических возможностей способа за счет снижения трудоемкости процесса изготовления. Указанная цель достигается тем, что в способе получения композитной проволоки из алюминия и кальция, заключающемся в комплектации заготовки, нагреве, прессовании и многократной холодной деформации, нагрев заготовки под прессование производят так, чтобы соотношение температур алюминиевой и кальциевой частей заготовки составляло при этом температура нагрева алюминиевой части должна быть не менее 350^oС, а кальциевой не более 250^oС, и алюминиевый элемент выполняет роль защитной оболочки заключенного внутрь его кальциевого элемента. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что общими признаками заявляемого технического решения с прототипом являются такие операции, как комплектация заготовки, нагрев ее, прессование и многократная холодная деформация. Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что нагрев заготовок под прессованием осуществляют таким образом, чтобы соотношение температур алюминиевой и кальциевой частей заготовки составляло при этом температура нагрева алюминиевой части должна быть не менее 350^oС, а кальциевой не более 250^oС, и алюминиевый элемент выполняет роль защитной оболочки заключенного внутрь его кальциевого элемента. Выбор данного температурного интервала нагрева комплектующих элементов сборки перед прессованием обусловлен физико-механическими и химическими свойствами обработанных металлов. При повышении температуры нагрева кальциевой части сборки более 250^oС возрастает опасность возгорания кальция при обработке на воздухе, что делает процесс прессования небезопасным. Использование алюминиевого элемента в качестве защитной оболочки заключенного внутрь его кальциевого элемента позволяет повысить безопасность процесса изготовления, а также снизить его трудоемкость, так как отпадает необходимость получения гранул используемых металлов и брикетирования их. Использование компактного металла вместо гранул позволяет увеличить обжатия при холодном деформировании, например, при волочении в силу уменьшения вероятности обрывов проволоки в процессе деформации. При температуре алюминиевой части заготовки менее 350^oС наблюдается возрастание прочностных характеристик алюминия (σ_в=7 9 кг/мм²) в сравнении с кальцием при температуре обработки последнего менее 250^oС ( (σ_в=3,5 кг/мм²) что приводит к неравномерности деформации в процессе прессования и, как следствие, к неравномерному распределению слоев алюминия и кальция в отпрессованном прутке по его поперечному сечению и длине. Кроме того, это способствует проявлению растягивающих напряжений на границе раздела слоев прутка, снижающих его технологические свойства при дальнейшей обработке. Выравнивание прочностных свойств при прессовании заготовки в предлагаемом техническом решении достигается повышением температуры нагрева алюминиевой части ее не менее чем до 350^oС. При этом временное сопротивление разрыву алюминия снижается до 4 6 кг/мм². Известен способ получения композитных заготовок, который также предусматривает нагрев разных слоев заготовок перед прессованием до различных температур. Однако в данном способе речь идет о прессовании заготовок из нержавеющей стали и сплавов на основе циркония, для которых используются отличные от предлагаемого способа температурные режимы: более 920^oС на стальной детали и не менее 560^oС на циркониевой. Кроме того, в известном способе используются и другие соотношения температур нагрева стальной и циркониевой деталей по сравнению с предлагаемым способом, где соотношение нагрева алюминиевой части заготовки и кальциевой составляет Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "Существенные отличия". Предлагаемый способ получения композитной проволоки реализован следующим образом. Металлургическим методом была изготовлена композитная заготовка размером 295·500 мм, состоящая из кальциевого сердечника (кальций марки Б) размером 215·460 мм, покрытого снаружи слоем алюминия марки А-99. Перед прессованием заготовку обмазывали коллоидно-графитовым препаратом ЭЛПВ и нагревали в индукционной печи марки INHM-100П-40/60. Температура алюминиевой части заготовки на выходе из печи составила 430^oС, кальциевой части 220^oС, соотношение температур, таким образом, составило . Прессование осуществляли на гидравлическом прессе усилием 6000 тс из контейнера ⊘300 мм в плоскую матрицу диаметром очка 70 мм, скорость прессования составила 1,0-1,2 м/мин, вытяжка μ=18,4. Полученные прутки подвергались многократному волочению до размера ⊘7 мм со степенью деформации за проход 20 30% Полученная таким образом проволока имела качественную без нарушения сплошности поверхность, что обеспечило отсутствие контакта кальция с внешней средой при обработке, а следовательно, и безопасность его обработки. В таблице приведены результаты качества проволоки, полученной при различных вариантах нагрева слоев заготовки перед прессованием. Как видно из таблицы, уменьшение менее 1,45 и увеличение более 2,0 соотношения температур нагрева алюминиевой и кальциевой частей заготовки, использование температуры нагрева алюминиевой части заготовки менее 350^oC, а кальциевой более 250^oС (варианты 5-8) привело к тому, что отпрессованные прутки имели на поверхности задиры и глубокие трещины, в которых просматривались участки поверхности кальция, а отдельные из них были заполнены кальцием, выдавленным изнутри заготовки. Последующее волочение таких прутков привело к развитию трещин и, как следствие, к расслоению проволоки. Кроме того, в процессе прессования данных прутков отмечались вспышки частиц кальция, выдавленных на поверхности прутка через образовавшиеся в алюминиевой оболочке прутка разрывы, что говорит о небезопасности процесса. Из полученных результатов следует, что предлагаемый способ позволяет повысить безопасность обработки материала при получении композитной проволоки из алюминия и кальция и расширить технологические возможности способа за счет снижения трудоемкости процесса изготовления. Данным способом было получено 2000 м композитной проволоки o77-9 мм.

Формула изобретения

Способ получения композитной проволоки из кальция и алюминия, включающий нагрев составляющих, их совместное прессование и окончательную обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий, составляющую из алюминия выполняют в виде оболочки и размещают в ней составляющую кальция, осуществляют нагрев алюминиевой составляющей до температуры не менее 350^oС, а кальциевой не более 250°С, при этом соотношение температуры нагрева алюминиевой и кальциевой составляющих выбирают из интервала 1,45 2,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---