RU2096148C1 - Method of manufacture of long products from different metals - Google Patents

Method of manufacture of long products from different metals Download PDF

Info

Publication number
RU2096148C1
RU2096148C1 RU95104140A RU95104140A RU2096148C1 RU 2096148 C1 RU2096148 C1 RU 2096148C1 RU 95104140 A RU95104140 A RU 95104140A RU 95104140 A RU95104140 A RU 95104140A RU 2096148 C1 RU2096148 C1 RU 2096148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
ductile metal
workpiece
blank
plasticity
Prior art date
Application number
RU95104140A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95104140A (en
Inventor
М.С. Толчинский
В.Н. Самаров
Р.Д. Щербель
В.Н. Аргунов
Ю.А. Бурмистров
Е.П. Кратт
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория новых технологий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория новых технологий" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория новых технологий"
Priority to RU95104140A priority Critical patent/RU2096148C1/en
Publication of RU95104140A publication Critical patent/RU95104140A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2096148C1 publication Critical patent/RU2096148C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of long products from different metals. SUBSTANCE: the offered method provides for making oblique end face of blank from metal with low plasticity, fixing of the blank on press tool, location in press container of blank from metal with high plasticity, coaxial positioning of joined blanks and subsequent plastic deformation by application of axial load at which mutual oncoming motion of blanks material is accomplished along the surface of their contact due to plastic flow out of metal of high plasticity through hole in press tool or through gap between blank of low-plasticity metal and press tool. Oblique end face on blank from low-plasticity metal may be dihedral, or polyhedral angle, conical surface, etc. EFFECT: the offered method makes it possible, for a short period of time and at moderate loads, to produce long welded products from different metals having transverse location of joint zone with preset or arbitrary smooth change of properties on the transition from one metal to the other. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сварке металлов давлением и может быть использовано для изготовления из разнородных металлов, существенно отличающихся по своим свойствам, длинномерных изделий с поперечным расположением зоны соединения. The invention relates to pressure welding of metals and can be used for the manufacture of dissimilar metals, significantly different in their properties, lengthy products with a transverse connection zone.

В технологии прессования металлов известны способы получения длинномерных изделий из разнородных металлов, в которых один из металлов наносится поверх другого по всей длине изделия. Известны также процессы изготовления труб и стержней большой длины из последовательно подаваемых отдельных заготовок. При этом зоны соединения ранее отдельных заготовок располагаются поперек длинномерного изделия. Однако такие процессы используются при соединении заготовок из одного и того же металла или из сплавов на одной основе, или из разнородных материалов, обладающих близкими механическими свойствами и сопротивлением деформированию. Methods for producing long products from dissimilar metals, in which one of the metals is applied on top of the other along the entire length of the product, are known in metal pressing technology. There are also known processes for the manufacture of pipes and rods of large lengths from sequentially supplied individual billets. At the same time, the connection zones of previously separate workpieces are located across the lengthy product. However, such processes are used when joining workpieces from the same metal or from alloys on the same basis, or from dissimilar materials with similar mechanical properties and resistance to deformation.

В то же время в различных областях техники, например в криогенной технике, имеется потребность в длинномерных изделиях, противоположные концы которых выполнены из металлов или сплавов, существенно различающихся между собой по свойствам. При этом также желательно, чтобы в зоне перехода от одного металла к другому изменение свойств происходило постепенно, в том числе и по заданному закону. At the same time, in various fields of technology, for example, in cryogenic technology, there is a need for long products, the opposite ends of which are made of metals or alloys that differ significantly in properties. It is also desirable that in the zone of transition from one metal to another, the change in properties occurs gradually, including according to a given law.

Известен способ изготовления длинномерных изделий из элементов (заготовок), выполненных из разнородных металлов, заключающийся в том, что предварительно формируют торцовые поверхности соединяемых элементов, выполняя их скошенными (клиновидными), осуществляют контактирование указанных элементов по торцовым поверхностям, нагревают соединяемые детали до температуры, незначительно превышающей температуру плавления эвтектического сплава соединяемых металлов, и одновременно прилагают осевое усилие (1). На поверхности контакта металлов образуется жидкая фаза эвтектического сплава, которая частично выдавливается по периферии торцовых поверхностей соединяемых элементов. После снижения температуры жидкая фаза застывает, образуя сварное соединение. A known method of manufacturing long products from elements (preforms) made of dissimilar metals, which consists in the fact that the end surfaces of the elements to be joined are preformed by making them tapered (wedge-shaped), these elements are contacted along the end surfaces, the parts to be heated are heated to a temperature slightly exceeding the melting temperature of the eutectic alloy of the combined metals, and at the same time apply axial force (1). A liquid phase of the eutectic alloy is formed on the metal contact surface, which is partially extruded along the periphery of the end surfaces of the connected elements. After lowering the temperature, the liquid phase solidifies, forming a welded joint.

Недостатком способа является пониженная прочность сварного шва /твердого электрического сплава/ по сравнению с прочностью каждого из соединяемых металлов. The disadvantage of this method is the reduced strength of the weld / solid electric alloy / compared with the strength of each of the joined metals.

Известен также способ холодной сварки труб встык, при котором соединяемые концы труб охватывают матрицами, приводят торцы труб в контактах между собой и создают нагрузку /2/. Известен способ изготовления длинномерных изделий из разнородных металлов с поперечным расположением зоны соединения, включающий соосное расположение соединяемых заготовок, фиксацию заготовки из менее пластичного металла на прессовом инструменте и последующую пластическую деформацию путем приложения осевой нагрузки/3/. При этом между деталями, находящимися в контакте, возникает прочное неразъемное соединение без образования промежуточной кристаллической фазы в зоне сварного шва. В большинстве случаев в данных способах соединяемые торцовые поверхности являются плоскими и ориентированы перпендикулярно общей оси труб, хотя предусмотрен также и вариант соединения отбортованных труб, при котором отбортованные участки принимают коническую форму и свариваются по коническим поверхностям. There is also known a method of cold butt welding of pipes, in which the connected ends of the pipes are covered with matrices, the ends of the pipes are brought into contact with each other and create a load / 2 /. A known method of manufacturing long products from dissimilar metals with a transverse arrangement of the connection zone, including the coaxial arrangement of the connected workpieces, fixing the workpiece from a less ductile metal on a pressing tool and subsequent plastic deformation by applying axial load / 3 /. In this case, between the parts in contact, there is a strong one-piece connection without the formation of an intermediate crystalline phase in the weld zone. In most cases, in these methods the joined end surfaces are flat and oriented perpendicular to the common axis of the pipes, although there is also the option of connecting flanged pipes, in which the flanged sections take a conical shape and are welded along conical surfaces.

Для осуществления обоих указанных способов необходимо создавать и поддерживать весьма высокие нагрузки в течение достаточно длительного времени. To implement both of these methods, it is necessary to create and maintain very high loads for a sufficiently long time.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в том, что способ позволяет за более короткое время и при использовании обычного прессового оборудования получать длинномерные сварные изделия из равнородных металлов, имеющие поперечное расположение зоны /или нескольких зон/ соединения с заданным или произвольным плавным изменением механических свойств на участке перехода от одного металла к другому. The technical result achieved by the invention is that the method allows for a shorter time and when using conventional press equipment to obtain long welded products of uniform metals having a transverse arrangement of a zone / or several zones / joints with a given or arbitrary smooth change in mechanical properties on the transition from one metal to another.

Это достигается тем, что для изготовления длинномерных изделий из разнородных металлов в соответствии с изобретением торцевую поверхность заготовки из менее пластичного металла делают скошенной. Здесь и далее понятие "скошенная поверхность" обозначает поверхность, не перпендикулярную оси заготовки или оси длинномерного изделия в целом и, как правило, симметричную относительно этой оси. В конкретной случаях такая скошенная торцовая поверхность может представлять собой двухгранный угол /клин/, многогранный угол, коническую поверхность, поверхность эллипсоида, параболоида и так далее. В более общем виде форма поверхности будет определяться требуемым характером изменения тех или иных свойств материала на участке перехода от одного металла к другому. This is achieved by the fact that for the manufacture of long products of dissimilar metals in accordance with the invention, the end surface of the workpiece of less ductile metal is made beveled. Hereinafter, the term "beveled surface" means a surface that is not perpendicular to the axis of the workpiece or the axis of the long product as a whole and, as a rule, symmetrical about this axis. In specific cases, such a beveled end surface may be a dihedral angle / wedge /, a polyhedral angle, a conical surface, the surface of an ellipsoid, a paraboloid, and so on. In a more general form, the shape of the surface will be determined by the required nature of the change in certain properties of the material in the area of transition from one metal to another.

Заготовку из менее пластичного металла фиксируют на прессовом инструменте, например на матрице; заготовку из более пластичного металла размещают в контейнере пресса. A preform of less ductile metal is fixed on a pressing tool, for example, on a die; a preform of a more ductile metal is placed in a press container.

Исходная торцовая поверхность заготовки из более пластичного металла может иметь практически любую форму. Для более надежного обеспечения соосности соединяемых элементов во время сварки на ней может быть выполнено центровочное отверстие. Однако соосность может обеспечиваться и только за счет соответствующего расположения и конструкции пресса и прессового инструмента. The initial end surface of the workpiece of a more ductile metal can have almost any shape. To more reliably ensure alignment of the connected elements during welding, a centering hole can be made on it. However, coaxiality can be ensured only due to the appropriate location and design of the press and press tool.

После соосного расположения соединяемых заготовок создают нагрузку в осевом направлении, по крайней мере, на одну из них и производят взаимное встречное перемещение материала заготовок вдоль поверхности их контакта за счет пластического истечения более пластичного металла через отверстия в прессовом инструменте или через специально предусмотренные зазоры. After the coaxial arrangement of the workpieces to be joined, an axial load is applied to at least one of them and the workpieces are reciprocally moved along the contact surface due to the plastic outflow of more ductile metal through openings in the pressing tool or through specially provided clearances.

Соединение заготовок осуществляют при температуре, соответствующей температуре технологической пластичности более мягкого металла. Для свинца и его сплавов процесс можно проводить при комнатной температуре. Для сплавов алюминия оптимальны повышенные температуры до нескольких сотен градусов. Под воздействием осевой нагрузки в заготовке из более пластичного металла возникает очаг пластической деформации и этот металл начинает течь вдоль поверхности элемента из менее пластичного металла в условиях значительных сдвиговых деформаций и высоких нормальных напряжений на поверхности контакта. Эти условия обеспечивают путем выдавливания более пластичного металла через сквозные отверстия в матрице или в пресс-шайбе, охватывающей заготовку из менее пластичного металла. The connection of the workpieces is carried out at a temperature corresponding to the temperature of the technological plasticity of a softer metal. For lead and its alloys, the process can be carried out at room temperature. For aluminum alloys, elevated temperatures up to several hundred degrees are optimal. Under the influence of the axial load in the billet of a more ductile metal, a center of plastic deformation appears and this metal begins to flow along the surface of the element of a less ductile metal under conditions of significant shear deformations and high normal stresses on the contact surface. These conditions are achieved by extruding more ductile metal through the through holes in the die or in a press washer covering the workpiece of less ductile metal.

Взаимное смещение материала заготовок в осевом направлении должно происходить на расстояние не менее длины скошенного участка заготовки из менее пластичного материала, что обеспечивает вытеснение загрязнений и примесей из зоны контакта. Mutual displacement of the workpiece material in the axial direction should occur at a distance of not less than the length of the beveled portion of the workpiece from less plastic material, which ensures the displacement of contaminants and impurities from the contact zone.

Сдвиговая деформация на поверхности раздела металлов обеспечивает обновление этой поверхности, а высокие нормальные напряжения на поверхности контакта способствуют прочному соединению заготовок. Shear deformation at the interface of metals ensures the renewal of this surface, and high normal stresses on the contact surface contribute to a strong connection of the workpieces.

Диаметр заготовки из более пластичного металла, по крайней мере со стороны, соединяемой с другой заготовкой, может несколько превышать диаметр заготовки из менее пластичного металла. После получения сварного соединения излишки металла, выдавленные через отверстия в прессшайбе, удаляют. При необходимости выравнивают по всей длине диаметр (толщину) полученного длинномерного изделия. The diameter of a preform of a more ductile metal, at least from the side connected to another preform, may slightly exceed the diameter of a preform of a less ductile metal. After receiving the welded joint, excess metal extruded through the holes in the press washer. If necessary, align the entire length of the diameter (thickness) of the resulting lengthy product.

Для повышения прочности соединения на одну или обе соединяемые поверхности заготовок может быть предварительно нанесен, например, плазменным напылением промежуточный слой из материала, на совпадающего с материалом соединяемых заготовок. To increase the strength of the connection on one or both of the joined surfaces of the workpieces, an intermediate layer of material, for example, matching the material of the connected workpieces, can be preliminarily applied by plasma spraying.

На чертежах представлено схематичное изображение устройств для осуществления заявляемого способа, при этом на фиг. 1 показано соединение заготовок при использовании прямого прессования; на фиг. 2 обратного прессования. На чертеже позиций 1 обозначена заготовка из менее пластичного металла, позиций 2 заготовка из более пластичного металла, 3 контейнер пресса, 4 пресс-шайба, 5 матрица, 6 отверстия для истечения более пластичного металла, 7 выдавленный металл. Стрелка А показывает направление движения пресс-шайбы, стрелка Б направление истечения металла. The drawings show a schematic representation of devices for implementing the inventive method, while in FIG. 1 shows the connection of blanks using direct compression; in FIG. 2 back pressing. In the drawing, positions 1 indicate a blank of less ductile metal, positions 2 a blank of more ductile metal, 3 press container, 4 press washer, 5 die, 6 holes for the expiration of more ductile metal, 7 extruded metal. Arrow A shows the direction of movement of the press washer, arrow B indicates the direction of metal flow.

Способ иллюстрируется следующим конкретным примером его осуществления. The method is illustrated by the following specific example of its implementation.

Цилиндрический стержень длиной 400 мм был изготовлен из алюминиевого сплава, а вторая из инструментальной стали. Стальная заготовка имела диаметр 30 мм, алюминиевая 50 мм. Пресс проводили при температуре 450oC. Стальная заготовка была закреплена на матрице, имеющей круглые отверстия, равномерно расположенные на окружности диаметром 40 мм. Торец стальной заготовки, контактирующий с алюминием, был обработан на конус на длине 70 мм. Усилие пресса составляло 600 т при времени воздействия около 10 секунд. По окончании процесса излишки алюминиевого сплава в виде продуктов, выдавленных через отверстия в матрице, удалили, а образовавшийся единый стержень обточили до диаметра 25 мм.A cylindrical rod 400 mm long was made of aluminum alloy, and the second of tool steel. The steel billet had a diameter of 30 mm, aluminum 50 mm. The press was carried out at a temperature of 450 o C. The steel billet was mounted on a matrix having round holes evenly spaced on a circle with a diameter of 40 mm. The end face of the steel billet in contact with aluminum was machined into a cone at a length of 70 mm. The press force was 600 tons with an exposure time of about 10 seconds. At the end of the process, excess aluminum alloy in the form of products squeezed out through the holes in the matrix was removed, and the resulting single rod was turned to a diameter of 25 mm.

Испытание полученного стержня на растяжной машине показали, что разрушение изделия происходит по алюминиевому сплаву вне зоны соединения разнородных металлов. Изменение механических свойств в зоне соединения происходит постепенно, соответственно изменению доли площади поперечного сечения одного из соединяемых металлов в общей площади поперечного сечения. Tests of the obtained rod on a stretching machine showed that the destruction of the product occurs in aluminum alloy outside the zone of connection of dissimilar metals. The change in the mechanical properties in the joint zone occurs gradually, corresponding to a change in the proportion of the cross-sectional area of one of the metals to be joined in the total cross-sectional area.

Claims (3)

1. Способ изготовления длинномерных изделий из разнородных металлов с поперечным расположением зоны соединения, включающий соосное расположение соединяемых заготовок, фиксацию заготовки из менее пластичного металла на прессовом инструменте и последующую пластическую деформацию путем приложения осевой нагрузки, отличающийся тем, что заготовку из более пластичного металла размещают в контейнере пресса, на заготовке из менее пластичного металла выполняют скошенную торцевую поверхность и производят взаимное встречное перемещение материала заготовок вдоль поверхности их контакта за счет пластического истечения более пластичного металла через отверстия в прессовом инструменте или через зазор между заготовкой из менее пластичного металла и прессовым инструментом. 1. A method of manufacturing long products from dissimilar metals with a transverse arrangement of the connection zone, including the coaxial arrangement of the workpieces to be joined, fixing the workpiece from a less ductile metal to a pressing tool and subsequent plastic deformation by applying axial load, characterized in that the workpiece from a more ductile metal is placed in a press container, on a workpiece made of less ductile metal, a beveled end surface is made and mutual counter movement of the mat rial workpieces along their contact surface due to plastic expiration of a ductile metal through the openings in the press tool or through the gap between the billet of ductile metal and at least a pressing tool. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скошенная торцевая поверхность на заготовке из менее пластичного металла представляет собой двугранный или многогранный угол либо коническую поверхность. 2. The method according to claim 1, characterized in that the beveled end surface on the workpiece of less ductile metal is a dihedral or polyhedral angle or a conical surface. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поперечный размер заготовки из более пластичного металла по крайней мере со стороны, соединяемой с другой заготовкой, превышает поперечный размер заготовки из менее пластичного металла. 3. The method according to claim 1, characterized in that the transverse size of the workpiece of more ductile metal, at least from the side connected to another workpiece, exceeds the transverse size of the workpiece of less ductile metal.
RU95104140A 1995-03-23 1995-03-23 Method of manufacture of long products from different metals RU2096148C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104140A RU2096148C1 (en) 1995-03-23 1995-03-23 Method of manufacture of long products from different metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104140A RU2096148C1 (en) 1995-03-23 1995-03-23 Method of manufacture of long products from different metals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95104140A RU95104140A (en) 1996-12-10
RU2096148C1 true RU2096148C1 (en) 1997-11-20

Family

ID=20165890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95104140A RU2096148C1 (en) 1995-03-23 1995-03-23 Method of manufacture of long products from different metals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2096148C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8622773B2 (en) 2008-07-23 2014-01-07 Abb S.P.A. Connecting flexible conductors using cold plastic deformation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. EP, 0028763, кл.B 23K 20/00, 1981. 2. US, патент, 2909951, кл.228-3.1, 1959. 3. US, патент, 2939348, кл.228-3.1, 1960. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8622773B2 (en) 2008-07-23 2014-01-07 Abb S.P.A. Connecting flexible conductors using cold plastic deformation
RU2504856C2 (en) * 2008-07-23 2014-01-20 АББ С.п.А. Connection of flexible conductors using cold plastic deformation

Also Published As

Publication number Publication date
RU95104140A (en) 1996-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4367838A (en) Method of producing clad steel articles
US8506201B2 (en) Structural assemblies and preforms therefor formed by linear friction welding
US4423617A (en) Method of making a male resistance welding electrode
DE3626009C2 (en)
KR20050019041A (en) Stir forming apparatus and method
US5940951A (en) Process for the manufacture of cladded metal pipes
DE4341281C1 (en) Method for the production of parts by superplastic forming
RU2096148C1 (en) Method of manufacture of long products from different metals
US4582242A (en) Method of making formed end metal products
DE69821369T2 (en) CONNECT METALS
US3166665A (en) Method of butt welding of metallic workpieces
JPH09317959A (en) Liquid phase diffusion bonding joint for steel pipe having high connection strength
US20210291293A1 (en) Method and system for modifying metal objects
US3937385A (en) Method of manufacturing compound billets for hydrostatic extrusion
JPH04274820A (en) Receiver having flat receiver for use for extruding molding machine and method for manufacture
RU2110345C1 (en) Extrusion method
JPH02300511A (en) Burring/shaving composite mold of metal plate and forming method thereof
RU2078627C1 (en) Ingot pressing method
RU2115495C1 (en) Method of extrusion
RU2111812C1 (en) Extrusion method
RU2111809C1 (en) Method for making builtup products with lengthwise laminarity
RU2078628C1 (en) Ingot pressing method
SU812475A1 (en) Method of cold lap welding of metals
JPS60187486A (en) Joining method of metallic members
RU2100161C1 (en) Method of manufacture of electrode for resistance spot welding