PL249771B1 - Sposób wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu do zastosowania zwłaszcza w przemyśle zbrojeniowym - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu poprzez wyżarzanie i ciągnienie charakteryzuje się tym, że wyżarzanie prowadzi się w pierwszym etapie w temp. 640°C - 650°C w czasie 3 h, następnie w drugim etapie w temp. 620°C - 635°C w czasie 2,5 h, po czym drut poddaje się patentowaniu obejmującym wygrzanie drutu w temp. 850°C - 860°C w czasie 10 - 12 min i chłodzenie. Chłodzenie prowadzi się korzystnie powietrzem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu o wysokich własnościach mechanicznych i elektrycznych, do zastosowania zwłaszcza w przemyśle zbrojeniowym w sterowaniu torped morskich.

Ze stanu techniki znane są rozwiązania przygotowania drutu bimetalicznego Fe/Cu metodą powlekania galwanicznego oraz metodą spawalniczą.

Z opisu wynalazku CN102810358A “Production method of copper covered steel wire for electronic product connecting line” znany jest sposób wytwarzania drutu stalowego pokrytego miedzią w procesie galwanizacji. Odpowiednio przygotowany drut stalowy poddaje się procesowi galwanizacji. Następnie drut stalowy pokryty miedzią przeciąga się na mniejszy wymiar średnicy. Obróbka wyżarzania przeprowadzona jest w temperaturze 740-750°C w czasie 7-9 godzin. W przedstawionym sposobie wytwarzania drutów stalowych platerowanych miedzią łącznie wykonuje się pięć operacji ciągnienia. Wartość procentowa całkowitej wartości redukcji wynosi kolejno: 60%, 15%, 15%, 8% i 2%.

Z opisu wynalazku PL224249 znany jest także sposób otrzymywania drutów bimetalowych Fe/Cu metodą spawalniczą polegającą na uformowaniu płaszcza rurowego na stalowym rdzeniu. W metodzie tej taśma kształtowana jest do postaci rurki szczelinowej na rdzeniu ze stali miękkiej, gdzie szczelina łączona jest w procesie spawania metodą TIG. Następnie drut bimetalowy poddaje się ciągnieniu na zimno, z międzyoperacyjnymi obróbkami cieplnymi. Wytrzymałość na rozciąganie gotowego drutu o średnicy 0,4 mm wynosi Rm = 1050 MPa, natomiast przewodność elektryczna - 19,5 MS/m.

Z opisu patentowego “Preparation method of copper-clad steel bimetal composite wire” CN114360813A znany jest sposób otrzymywania drutów bimetalowych Fe/Cu, których wytrzymałość jest większa niż 450 MPa, a przewodność elektryczna jest większa niż 50% IACS.

Znane są druty stalowe platerowane miedzią zgodne z następującymi normami ASTM: ASTM B452, ASTM B910, ASTM B227, B228, B229, ASTM B869. Wyróżnia się cztery klasy drutu stalowego pokrytego miedzią:

- 1.2.1 Klasa 30HS - nominalna przewodność 30% o dużej wytrzymałości, ciągniona na twardo,

- 1.2.2 Klasa 30HS-A - nominalna przewodność 30%, wyżarzona o wysokiej wytrzymałości,

- 1.2.3 Klasa 40HS - nominalna przewodność 40% o wysokiej wytrzymałości ciągniona na twardo,

- 1.2.4 Klasa 40HS-A - nominalna przewodność 40%, wyżarzona o wysokiej wytrzymałości.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu metodą pręt w rurze, zapewniającego otrzymanie wysokowytrzymałego drutu Fe/Cu o wysokiej przewodności elektrycznej, o średnicy 0,20 mm bez lokalnych nieciągłości, które często występują w procesie wytwarzania drutów bimetalowych z wykorzystaniem procesu spawania. Parametry otrzymanych w proponowanym wynalazku drutów są kluczowe dla zastosowania ich przy sterowaniu torped. Otrzymany drut Fe/Cu charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie Rm powyżej 2000 MPa, przy konduktywności elektrycznej powyżej 50% IACS.

Istotą rozwiązania jest sposób wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu poprzez wyżarzanie i ciągnienie charakteryzujący się tym, że wyżarzanie prowadzi się w pierwszym etapie w temp. 640-650°C w czasie 3 h, następnie w drugim etapie w temp. 620-635°C w czasie 2,5 h, po czym drut poddaje się patentowaniu obejmującym wygrzanie drutu w temp. 850-860°C w czasie 10-12 min. i chłodzenie.

Chłodzenie prowadzi się korzystnie powietrzem. Ciągnienie prowadzi się z gniotem jednostkowym wynoszącym 7-15%.

Wynalazek został ujawniony w poniższym przykładzie realizacji, który nie stanowi jego ograniczenia.

Pręt stalowy w gat. C72 (stal wysokowęglowa) o średnicy 0 8 mm, stanowiący rdzeń drutu umieszczono w rurce w gatunku Cu-ETP o średnicy 14,4 mm ze ścianką o grubości 1,7 mm. Przed wprowadzeniem pręta stalowego do rurki miedzianej, pręt czyszczono mechanicznie łącznie z aktywacją powierzchni. Wewnętrzna część rurki miedzianej została także aktywowana mechanicznie i odtłuszczona. Procentowy udział masowy miedzi do stali wysokowęglowej wynosił 50:50.

W kolejnym kroku dokonano zaciśnięcia rury miedzianej na pręcie stalowym poprzez ciągnienie. Po zaciśnięciu przeprowadzono wyżarzanie zmiękczająco-dyfuzyjne w temperaturze 650°C w czasie 3 h w atmosferze ochronnej. Następnie przeprowadzono ciągnienie półwyrobu Fe/Cu z gniotem sumarycznym wynoszącym 50%. W dalszej kolejności wykonano obróbki cieplną w temp. 630°C w czasie 2,5 h, do osiągnięcia średnicy 0 1,5 mm. Tak przygotowany drut poddano procesowi patentowania w temperaturze 850°C w czasie 10 min, a następnie chłodzono sprężonym powietrzem w czasie ok. 15 s. W końcowym etapie, po procesie patentowania, przeprowadzono ciągnienie drutu Fe/Cu do średnicy końcowej 0,2 mm bez konieczności prowadzenia dodatkowej międzyoperacyjnej obróbki cieplnej, ze zgniotem jednostkowym wynoszącym 7-15%. Patentowanie i chłodzenie sprężonym powietrzem prowadzi się w celu uzyskania pożądanej struktury perlityczno-bainitycznej stalowego rdzenia gwarantującej wysoką wytrzymałość na rozciąganie drutu bimetalowego. Udział masowy płaszcza miedzianego zapewnia wysokie własności elektryczne.

W wyniku powyżej opisanego procesu otrzymano bimetalowy drut o średnicy 0 0,2 mm.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania drutu bimetalowego Fe/Cu poprzez wyżarzanie i ciągnienie znamienny tym, że wyżarzanie prowadzi się w pierwszym etapie w temp. 640-650°C w czasie 3 h, następnie w drugim etapie w temp. 620-635°C w czasie 2,5 h, po czym drut poddaje się patentowaniu obejmującym wygrzanie drutu w temp. 850-860°C w czasie 10-12 min. i chłodzenie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że chłodzenie prowadzi się korzystnie powietrzem.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że ciągnienie prowadzi się z gniotem jednostkowym wynoszącym 7-15%.