Способ изготовления биметаллической сталемедной проволоки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству композиционных материалов, а именно к изготовлению сталемедной проволоки. По предлагаемому способу изготовления биметаллической сталемедной проволоки биметаллическую заготовку нагревают, прокатывают, охлаждают в растворе, содержащем этилового спирта 7-10%, остальное вода, или в растворе, содержащем нашатырного спирта 5-12%, остальное вода, или в растворе, содержащем нашатырного спирта 3-10%, хлорида аммония 2-10% и остальное вода. Скорость движения проволоки при охлаждении составляет 4-6 м/мин. Подачу охлаждающего раствора проводят циркуляционно. Предлагаемый способ получения биметаллической сталемедной проволоки позволяет произвести закалку и осветление (очистку) ее поверхности без использования дополнительных специальных устройств. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству биметаллической проволоки.

Известен способ получения биметаллической проволоки, включающий совместное волочение исходной биметаллической заготовки в оболочке с промежуточными отжигами на воздухе, травление в щелочи при диаметре проволоки, в 3-6 раз превышающем диаметр готового изделия, и последующее волочение проволоки до конечных размеров (авторское свидетельство СССР 409824, В 23 Р 3/02, 1972 г.).

Основной недостаток этого способа состоит в том, что после травления на поверхности остаются грубые продольные дефекты, поэтому волочение проволоки до конечных размеров необходимо проводить с малыми обжатиями, т.е. требуются десятки проходов, что значительно удорожает производство. Использование при волочении в качестве смазки графита требует дальнейшего удаления его, т.е. необходим дополнительный узел электролитического травления.

Известен способ получения биметаллической проволоки, включающий операции волочения биметаллической заготовки с промежуточными отжигами, травление в растворе азотной кислоты при диаметре проволоки, в 1,1-2,5 раза превышающем диаметр готового изделия, и окончательное волочение (авторское свидетельство СССР 701734, В 21 С 23/26, 1978 г.).

Такой способ также трудоемок, так как включает несколько операций волочения, отжига. После травления в растворе азотной кислоты необходима регенерация отработанного травильного раствора. Регенерация является сложной операцией по своим техническим и экономическим показателям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения биметаллической проволоки, включающий получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение (патент SU 587848, МПК7 В 21 С 23/22, 15.01.1978 г.).

При использовании известного способа для получения биметаллической проволоки в процессе прокатки и последующей термической обработки возникают структурные изменения, происходящие в переходной зоне биметаллической проволоки, обусловленные воздействием высоких давлений. Осуществление охлаждения в известных растворах и на воздухе не обеспечивает равномерность охлаждения проволоки, снятие остаточных напряжений после прокатки и восстановление разрушенных связей кристаллической решетки в поверхностном слое, что отрицательно влияет на ее качество и долговечность. Кроме этого, после нагрева и прокатки до размера готовой проволоки из-за контакта с воздухом нагретой проволоки на ее поверхности наблюдается достаточный слой окислов, снижающий товарный вид внешней поверхности проволоки.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение качества и долговечности биметаллической проволоки.

Для достижения этого технического результата в способе изготовления биметаллической проволоки, включающем получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение, предлагается охлаждение осуществлять в спиртовом растворе, содержащем этиловый спирт (7-10%), или нашатырный спирт (5-12%), или нашатырный спирт (3-10%) и хлорид аммония (2-10%), и остальное вода.

Предлагается охлаждение осуществлять при циркуляции спиртового раствора.

Предлагается при охлаждении осуществлять перемещение проволоки с линейной скоростью 4-6 м/мин.

При осуществлении предлагаемого способа происходит закалка и одновременное осветление поверхности (удаление окислов) биметаллической сталемедной проволоки. После прокатки в процессе быстрого контакта нагретой сталемедной проволоки с предлагаемыми спиртовыми растворами на ее поверхности возникает высокий температурный градиент с фазой пузырчатого кипения. Предлагаемые компоненты, растворенные в воде, значительно повышают ее охлаждающую способность за счет сокращения времени фазы паровой подушки и ее полного уничтожения. В результате начинается фаза пузырькового кипения при более высокой температуре на поверхности проволоки. Отрывающиеся от поверхности сталемедной проволоки пузырьки кипящего спиртового раствора охлаждают и восстанавливают медь из окислов меди, находящихся на поверхности, при этом обеспечивая снятие остаточных напряжений и восстановление разрушенных связей кристаллической решетки. Циркуляционная подача охлаждающего раствора позволяет усиливать процесс охлаждения и восстановления меди на поверхности проволоки. В результате, поверхностный слой биметаллической проволоки остается без окислов и пластичным, а сердечник становится прочным и упругим. Такое сочетание свойств биметаллической проволоки в условиях циклических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации, обеспечивает длительную ее работоспособность. Использование предлагаемого способа для получения биметаллической проволоки не требует дополнительного оборудования для обеспечения ей необходимых свойств. В предлагаемом способе реализован совместный эффект закалки проволоки и очистки ее поверхности от окалины. Таким образом, обеспечивается значительное повышение качества и долговечности биметаллической проволоки.

Предлагаемые составы спиртового охлаждающего раствора позволяют максимально восстановить медь из окислов на поверхности проволоки, получив при этом биметаллическую проволоку с прочным и упругим сердечником и равномерным пластичным верхним слоем. Использование в качестве охлаждающих спиртовых растворов предлагаемых составов с содержанием компонентов нижеуказанного интервала не позволяет обеспечить равномерность охлаждения биметаллической проволоки и получить чистую блестящую поверхность проволоки, а использование спиртовых растворов с содержанием компонентов более верхнего значения интервала не влияет на повышение указанного технического результата.

При осуществлении охлаждения относительное перемещение биметаллической проволоки и циркуляции предлагаемых спиртовых растворов позволяет сократить время контакта со спиртовым раствором, увеличить скорость охлаждения ее, уменьшить "разброс" твердости на поверхности.

В известных заявителю способах изготовления биметаллической проволоки не выявлено осуществление операции, совмещающей процессы охлаждения и очистки от окислов в спиртовых растворах, содержащих предлагаемое соотношение компонентов. Следовательно, можно считать, что заявляемый способ обладает критерием "новизна".

Приведенная совокупность признаков и достигаемый результат не являются очевидными специалисту, и поэтому заявляемый способ обладает критерием "изобретательский уровень".

Изготовление биметаллической сталемедной проволоки осуществляют следующим образом.

Проводят операции получения биметаллической заготовки, включающие очистку поверхности стального сердечника и медной оболочки, оборачивание медной оболочки вокруг стального сердечника, сварку кромки медной оболочки. Затем полученную заготовку нагревают до температуры пластичности стали (800-900^oС), направляют на прокатку, где заготовку обжимают до образования прочного соединения слоев и до диаметра готовой проволоки 4-6 мм. При этом толщина медной оболочки составляет 0,22-0,24 мм. Сразу после этого биметаллическая проволока поступает на охлаждение в ванну закалки и осветления, в которой проводится циркуляция спиртового раствора, содержащего этилового спирта 7-10% и остальное вода (1-й состав), или нашатырного спирта 5-12% и остальное вода (2-й состав), или нашатырного спирта 3-10% и хлорида аммония 2-10% и остальное вода (3-й состав). Циркуляция спиртового раствора в ванне осуществляется при помощи насоса, который непрерывно подает под давлением (1-1,5 атм) спиртовый раствор в ванну из резервуара его предварительной подготовки. При этом биметаллическая проволока перемещается с линейной скоростью 4,5 м/мин. Готовую биметаллическую проволоку наматывают на барабан для транспортировки.

Результаты сравнительных испытаний биметаллической проволоки, имеющей диаметр 4,0 мм, представлены в таблице.

Предлагаемый способ обеспечивает получение качественной и достаточно долговечной (гарантируется эксплуатация в течение десяти лет) биметаллической сталемедной проволоки, позволяет совместить закалку и осветление (очистку) ее поверхности без использования дополнительных специальных устройств. При этом обеспечивается получение биметаллической сталемедной проволоки с равномерно прочным сердечником и равномерно пластичным верхним слоем. В результате под воздействием цикличных знакопеременных нагрузок, действующих на биметаллическую сталемедную проволоку, применяемую для воздушных линий, значительно сокращается количество возможных разрывов и микроповреждений на поверхности, уменьшается количество агрессивных внешних сред, проникающих в тело проволоки.

Использование в предлагаемом способе спиртового охлаждающего раствора, имеющего малую стоимость, позволяет создать экологически чистое производство биметаллической проволоки.

Формула изобретения

1. Способ изготовления биметаллической сталемедной проволоки, включающий получение биметаллической заготовки, нагрев, прокатку до размера готовой проволоки, охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют в спиртовом растворе, содержащем этилового спирта 7-10%, или нашатырного спирта 5-12%, или нашатырного спирта 3-10% и хлорида аммония 2-10%, и остальное вода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют при циркуляции раствора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при охлаждении осуществляют перемещение проволоки с линейной скоростью 4-6 м/мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1