PL208805B1

PL208805B1 - Sposób wytwarzania lutowniczych materiałów trimetalowych

Info

Publication number: PL208805B1
Application number: PL373976A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Księżarek; Wiesław Kazana; Bronisław Besztak; Zbigniew Śmieszek; Ludwik Ciura; Terry Kroening; Chuck Fuerstenau
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-06-30
Also published as: PL373976A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lutowniczych materiałów trimetalowych, zwłaszcza w postaci długich taśm, których obie zewnętrzne warstwy wykonane są ze spoiwa twardego zawierającego srebro lub nie zawierającego srebra, natomiast warstwa wewnętrzna wykonana jest z miedzi a charakteryzują cych się tym, ż e na przekroju poprzecznym materiał u trimetalowego proporcje grubości poszczególnych warstw wynoszą zazwyczaj od 1 : 2 : 1 do 1 : 1 : 1.

Materiały trimetalowe wykonywane są zazwyczaj w postaci taśmy o różnej grubości i szerokości i są stosowane do wytwarzania narzę dzi poddawanych silnym obciążeniom, jak przykł adowo noż e tokarskie, frezy do zbierania warstwy asfaltu, frezy stosowane w górnictwie i pracach geologicznych, czy też do łączenia ostrzy pił tarczowych. Każda taśma trimetalowa musi charakteryzować się stałym, trwałym połączeniem, na zasadzie plateru, dwóch metali: zewnętrznych warstw z lutowia twardego z warstwą wewnętrzną, zwaną przekładką, wykonaną z miedzi lub jej stopów.

Dotychczas znany jest sposób wytwarzania materiałów trimetalowych metodą platerowania, na gorąco lub na zimno. Polega on na tym, że nałożone na siebie trzy warstwy płaskowników lub taśm walcuje się i ewentualnie obrabia cieplnie.

Sposób ten wymaga specjalnego przygotowania taśm lub płaskowników a ponadto zawiera dużą ilość operacji technologicznych dla otrzymania gotowego wyrobu, co wiąże się z wysokimi kosztami wytwarzania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 167385 sposób wytwarzania bimetalowych drutów płaszczowych posiadających rdzeń stalowy, aluminiowy lub ze stopu na bazie żelaza i niklu, pokryty płaszczem z miedzi lub jej stopów. Polega on na tym, że taśmę z miedzi lub jej stopów zwija się w rurkę i jednocześ nie, w trakcie operacji zwijania, wprowadza się do niej w sposób cią g ł y, rdzeń w postaci drutu stalowego, aluminiowego lub ze stopu na bazie ż elaza i niklu, uprzednio oczyszczony i korzystnie pokryty cienką warstwą miedzi lub miedzi i cyny, względnie cynku. Następnie krawędzie uformowanego płaszcza spawa się w sposób ciągły, korzystnie w osłonie gazu ochronnego, a otrzymany kompozyt w postaci drutu, na którego przekroju poprzecznym udział powierzchni płaszcza do całkowitego przekroju wynosi 10 - 80%, poddaje się ciągnieniu na zimno z minimalnym sumarycznym zgniotem 60%, stosując co najmniej w jednym z ciągów zgniot nie mniejszy niż 25%, po czym wyżarza się go w temperaturze 400 - 900°C. Wyżarzanie prowadzi się przez co najmniej jedną godzinę w próż ni wynoszącej około 10^-3 Tr lub w atmosferze ochronnej zawierają cej minimalnie 5% obję tościowych wodoru, reszta azot lub argon. Tak wyżarzony drut poddaje się ciągnieniu z sumarycznym zgniotem 50 - 95% stosując ewentualnie w trakcie tego ciągnienia wyżarzanie międzyoperacyjne w temperaturze 400 - 800°C w próż ni wynoszą cej okoł o 10^-3 Tr lub w atmosferze ochronnej zawierają cej minimalnie 5% objętościowych wodoru, reszta azot lub argon, przez co najmniej jedną godzinę.

Niedogodnością tego sposobu jest możliwość stosowania go jedynie do łączenia stopów na bazie żelaza i niklu z miedzią lub jej stopami.

Niedogodności znanych rozwiązań rozwiązuje sposób według wynalazku, którego istota polega na spłaszczeniu wyżarzonego drutu bimetalowego, zwanego płaszczowym, posiadającego rdzeń z miedzi, natomiast płaszcz stanowi spoiwo twarde, zawierające w swym składzie srebro lub nie zawierające srebra.

Sposób wytwarzania lutowniczych materiałów trimetalowych według wynalazku polega na tym, że taśmę z lutowia twardego charakteryzującego się wydłużeniem A100 = 15 - 50%, korzystnie w stanie wyżarzonym, zwija się w rurkę i jednocześnie w trakcie zwijania wprowadza się do niej, w sposób ciągły, rdzeń w postaci drutu wykonanego z miedzi charakteryzującej się wydłużeniem A100 = 15 - 45%, a krawędzie rurki łączy się w sposób ciągły ze sobą, korzystnie metodą spawania w atmosferze ochronnej. Otrzymany kompozyt wyżarza się w temperaturze 350 - 600°C przez 1 - 4 godzin, w atmosferze ochronnej. Kompozyt następnie ciągnie się w kilku cyklach stosując w pojedynczych ciągach zgnioty jednostkowe 8 - 25% aż do osiągnięcia w każdym cyklu ciągnienia sumarycznego zgniotu 35 - 60%, stosując pomiędzy każdymi cyklami ciągnienia wyżarzanie w temperaturze 350 - 600°C przez 1 - 4 godzin, w atmosferze ochronnej. Otrzymany drut bimetalowy okrągły dodatkowo wyżarza się w temperaturze 350 - 600°C przez 1 - 4 godzin w atmosferze ochronnej, po czym spłaszcza się go, korzystnie metodą walcowania. Uzyskana w ten sposób taśma trimetalowa może być używana w stanie twardym. Można także otrzymaną taśmę, po ewentualnym nawinięciu na szpulę, korzystnie dodatkowo wyżarzyć w temperaturze 350 - 600°C i czasie 1 - 4 godzin, w atmosferze ochronnej, można także ewentualnie dodatkowo obciąć jej krawędzie.

PL 208 805 B1

Otrzymana sposobem według wynalazku taśma trimetalowa charakteryzuje się zwiększonym udziałem lutowia na jej brzegach, co jest wynikiem operacji spłaszczania drutu. Krawędzie taśmy mogą być zaokrąglone lub płaskie i w zależności od potrzeb, można te krawędzie obciąć, uzyskując w ten sposób taś mę z jednorodnym układem warstw lutowia i warstwy miedzianej.

Otrzymane sposobem według wynalazku taśmy trimetalowe wykazują bardzo dobrą spójność materiału wszystkich trzech warstw, bez występowania rozwarstwień i pęknięć.

Poniższy przykład bliżej objaśnia sposób według wynalazku.

P r z y k ł a d

Taśmę z lutowia srebrowego LS49 o wymiarach 0,9 mm x 24,2 mm, odznaczającą się wydłużeniem A100 = 45%, zwija się w rurkę, do której jednocześnie w trakcie zwijania wprowadza się w sposób ciągły pręt miedziany o średnicy 5,3 mm a krawędzie płaszcza z lutowia LS49 łączy się w procesie spawania w atmosferze argonu. Tak otrzymany kompozyt, o udziale lutowia wynoszącym 50%, poddaje się operacji wyżarzania w temperaturze 420°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2 + 95% N2. Następnie materiał poddaje się ciągnieniu według następującego schematu ciągów: 0 7,5 mm 0 7,1 mm 0 6,7 mm 0 6,3 mm. Utwardzony zgniotem kompozyt poddaje się wyżarzaniu w temperaturze 420°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2 + 95% N₂. Następnie materiał poddaje się ciągnieniu według następującego schematu: 0 6,3 mm 0 6,1 mm 0 5,8 mm 0 5,5 mm 0 5,2 mm, i poddaje się go wyżarzaniu w temperaturze 420°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2 + 95% N2. Następnie materiał ciągnie się zgodnie ze schematem: 0 5,2 mm 0 4,9 mm 0 4,6 mm 0 4,3 mm 0 3,9 mm, i poddaje się go wyżarzaniu w temperaturze 420°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H₂ + 95% N₂. Ponownie materiał ciągnie się, według schematu: 0 3,9 mm 0 3,7 mm 0 3,5 mm

3,25 mm 0 2,90 mm, i poddaje się go wyżarzaniu w temperaturze 450°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2 + 95% N2

Otrzymany drut o średnicy 0 2,90 mm spłaszcza się w procesie walcowania do grubości 0,30 mm i szerokości 6 mm, po czym zwija się go na szpule metalowe i wyżarza w temperaturze 450°C w czasie 3 godzin w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2 + 95% N2.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania lutowniczych taśm trimetalowych, w którym z kompozytu w postaci rurki wypełnionej rdzeniem, po operacji ciągnienia go z wyżarzaniem międzyoperacyjnym otrzymuje się drut bimetalowy, znamienny tym, że kompozyt, w postaci rurki z lutowia twardego, korzystnie zawierającego srebro i korzystnie będącego w stanie miękkim, charakteryzującego się wydłużeniem A100 = 15 - 50%, która to rurka wypełniona jest rdzeniem z miedzi, także korzystnie w stanie miękkim o wydłużeniu A100 = 15 - 45%, przed ciągnieniem dodatkowo wyżarza się, a samą operację ciągnienia w kilku cyklach prowadzi się stosując w pojedynczych ciągach zgnioty jednostkowe 8 - 25% aż do osiągnięcia w każdym cyklu ciągnienia sumarycznego zgniotu 35 - 60%, stosując pomiędzy każdymi cyklami ciągnienia wyżarzanie międzyoperacyjne, po czym otrzymany drut bimetalowy dodatkowo wyżarza się a następnie spłaszcza się go na taśmę trimetalową, którą korzystnie poddaje się dodatkowo wyżarzaniu końcowemu i/lub obcinaniu brzegów, przy czym wszystkie operacje wyżarzania prowadzi się w temperaturze 350 - 600°C przez 1 - 4 godzin, w atmosferze ochronnej.