RU2158641C1

RU2158641C1 - Method for making shaped composition products

Info

Publication number: RU2158641C1
Application number: RU99104823A
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Рашников; И.В. Ситников; С.В. Циулин; Ю.А. Щербо
Original assignee: Рашников Сергей Филиппович; Ситников Игорь Викторович; Циулин Сергей Викторович; Щербо Юрий Александрович
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-11-10

Abstract

FIELD: hardware production, possibly manufacture of different-profile articles with envelopes of non-ferrous metals and alloys having high consumers' properties. SUBSTANCE: method comprises steps of making composite blank by cladding core with belt or by pressing it around from ingot for subsequent deformation in pass system formed by prefinal and final roll grooved passes. Composite blank is deformed in rolling mode for providing stable and reliable joining of envelope with core. Subsequent deformation in final pass is realized in drawing mode for providing high stability at making shaped product. Spacing between centers of pass forming rolls is normalized. EFFECT: high-strength joining of product components, low thickness difference of envelope, enhanced stability of shaped product. 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области метизного производства и может быть использовано при производстве композиционных изделий различного профиля, преимущественно круглого, с оболочками из цветных металлов и сплавов. The invention relates to the field of hardware production and can be used in the manufacture of composite products of various profiles, mainly round, with shells of non-ferrous metals and alloys.

Известен способ получения биметаллических прутков прокаткой, согласно которому оболочке в виде полосы придают специальный профиль, оборачивают полосой с таким профилем сечения стальной сердечник, после чего полученный композиционный материал прокатывают в круглом калибре (см. пат. США N 4331283, МПК6 B 23 K 20/04). There is a method of producing bimetallic rods by rolling, according to which a special profile is attached to the shell in the form of a strip, a steel core is wrapped in a strip with such a section profile, after which the resulting composite material is rolled in a round gauge (see US Pat. No. 4,331,283, IPC 6 B 23 K 20 / 04).

Недостатки данного способа в том, что для соединения металлов в композицию прокаткой необходима значительная единичная деформация, которая в круглом калибре приводит к образованию грата в разъемах калибра. Это повышает неравномерность деформации компонентов и снижает прочность соединения. The disadvantages of this method are that for uniting the metals into the composition by rolling, a significant single deformation is required, which in the round gauge leads to the formation of grata in the gauge connectors. This increases the uneven deformation of the components and reduces the strength of the connection.

Известен способ изготовления биметаллической проволоки, включающий подачу сердечника, оборачивание его полосой из материала оболочки, нагрев полученной заготовки и прокатку ее в круглом калибре, согласно которому сердечник выбирают в виде симметричной стрельчатой фигуры и получают заготовку с размером в направлении малых осей поперечного сечения сердечника равным диаметру калибра, причем заготовку в калибре ориентируют малыми осями поперечного сечения в плоскостях разъемов калибра (см. А.С. N 1780251 СССР, МПК6 B 23 K 20/00). A known method of manufacturing a bimetallic wire, comprising feeding the core, wrapping it with a strip of sheath material, heating the resulting workpiece and rolling it in a round gauge, according to which the core is selected in the form of a symmetrical lancet shape and a workpiece is obtained with a diameter equal to the diameter in the direction of the small axes of the core cross section gauge, and the workpiece in gauge is oriented by the small axes of the cross section in the planes of the gauge connectors (see AS N 1780251 USSR, IPC6 B 23 K 20/00).

Недостатками данного способа являются неустойчивость стрельчатого профиля в калибре и низкая прочность соединения, обусловленная неравномерным обжатием стрельчатого профиля. The disadvantages of this method are the instability of the lancet profile in caliber and the low strength of the connection due to the uneven compression of the lancet profile.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ производства композиционной проволоки, согласно которому оболочку из ленты формуют вокруг сердечника, получают композиционную заготовку путем сварки кромок ленты, деформируют оболочку в системе калибров "овал-круг" до полного соединения ее с сердечником по всей поверхности (см. Заявка N 63177913 Япония, МПК6 B 21 C 1/00). Closest to the technical nature of the proposed method is a method of manufacturing a composite wire, according to which a sheath of tape is formed around the core, a composite billet is obtained by welding the edges of the tape, the sheath is deformed in the oval-circle gauge system until it is completely connected to the core over the entire surface (see Application N 63177913 Japan, IPC6 B 21 C 1/00).

Недостатком данного способа является избирательность деформации одного из компонентов композиционной заготовки и неустойчивость профиля в калибрах, что требует применения специальных удерживающих проводок и приводит к получению композиционного изделия с низкой прочностью соединения компонентов. The disadvantage of this method is the selectivity of the deformation of one of the components of the composite billet and the instability of the profile in calibers, which requires the use of special holding wires and leads to a composite product with a low bond strength of the components.

В основу изобретения положена задача разработать способ производства профильных композиционных изделий, в котором обеспечивалась бы всесторонняя деформация компонентов композиционной заготовки при высокой устойчивости профиля в системе калибров без применения проводок с получением композиционного изделия, обладающего высоким уровнем потребительских свойств и заданными размерами сечения. The basis of the invention is the task of developing a method for the production of shaped composite products, which would ensure comprehensive deformation of the components of the composite billet with high profile stability in the gauge system without the use of wiring to obtain a composite product with a high level of consumer properties and given cross-sectional sizes.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства профильных композиционных изделий, включающем получение композиционной заготовки и ее последующую деформацию в системе калибров, образованных предчистовым и чистовым калибрами, согласно изобретению деформацию композиционной заготовки в предчистовом калибре осуществляют в режиме прокатки, а в чистовом калибре - в режиме протяжки, причем расстояние между центрами валков, образующих калибры, устанавливают в пределах

где B - длина бочки валков чистового калибра;
d - диаметр валков чистового калибра.The problem is solved in that in the known method for the production of shaped composite products, including obtaining a composite billet and its subsequent deformation in the system of calibers formed by the finishing and finishing calibers, according to the invention, the deformation of the composite billet in the finishing caliber is carried out in rolling mode, and in the finishing caliber - in the broaching mode, and the distance between the centers of the rolls forming the gauges is set within

where B is the length of the barrel rolls finishing gauge;
d is the diameter of the rolls of the final caliber.

Отличительные признаки, характеризующие режим деформации композиционной заготовки в калибрах, обеспечивают получение нового технического эффекта, заключающегося в том, что:
- деформация композиционной заготовки в предчистовом калибре в режиме прокатки приводит к преимущественному поперечному течению металла слоев композиции при обжатии, большему заполнению калибра и появлению гидростатического давления значительной величины на границе слоев, что обеспечивает прочное и стабильное соединение компонентов композиционного материала с получением переходной зоны в виде твердого раствора из составляющих компоненты элементов, размер которой определяет величину прочности соединения;
- деформация композиционного материала в чистовом калибре в режиме протяжки приводит к преимущественному продольному течению слоев композиции, что обеспечивает высокую стабильность выполнения заданного профиля;
- диапазон межцентрового расстояния валков, образующих калибры, в заявляемых пределах обеспечивает устойчивость заготовки при переходе из предчистового калибра в чистовой без удерживающих проводок и получение композиционного изделия с точным размером.Distinctive features characterizing the deformation mode of the composite billet in calibers provide a new technical effect, namely:
- deformation of the composite billet in the pre-finish gauge in the rolling mode leads to a predominant cross-flow of the metal of the layers of the composition during compression, greater filling of the gauge and the appearance of hydrostatic pressure of significant magnitude at the boundary of the layers, which provides a strong and stable connection of the components of the composite material to obtain a transition zone in the form of a solid a solution of the constituent components of the elements, the size of which determines the value of the strength of the connection;
- deformation of the composite material in the finishing gauge in the broaching mode leads to a predominant longitudinal flow of the layers of the composition, which ensures high stability of the execution of a given profile;
- the range of the center-to-center distance of the rolls forming the calibers, within the claimed limits, ensures the stability of the workpiece upon transition from the pre-finishing caliber to the finishing one without holding wires and obtaining a composite product with an exact size.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана технологическая схема производства профильных композиционных изделий по заявляемому способу, а на фиг. 2 - вариант системы калибров и калибровки по схеме "круг-овал-круг", где под позицией 17 показан диаметр валков чистового калибра, а под позицией 18 - длина бочки валков чистового калибра. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a flow chart of the production of shaped composite products by the present method, and in FIG. 2 is a variant of the gauge and calibration system according to the “circle-oval-circle” scheme, where under the position 17 the diameter of the finishing caliber rolls is shown, and under the position 18 is the length of the barrel of the finishing caliber rolls.

Заявляемый способ производства профильных композиционных изделий осуществляют следующим образом. The inventive method for the production of shaped composite products is as follows.

Основу 1 (см. фиг. 1) в виде проволоки, прутка или профильной заготовки подвергают поверхностной обработке в устройстве 2 для удаления с поверхности оксидов, окалины, смазок и других загрязнений, после чего обработанную основу 3 подают в блок формовки оболочки 4, где при подаче материала плакирующего слоя 5 в виде ленты или слитка из устройства подготовки 6 происходит формирование композиционной заготовки 7 путем оборачивания основы 3 лентой плакирующего слоя 5 с заваркой продольного шва или опрессования с получением сплошной оболочки из слитка. Затем композиционная заготовка 7 деформируется прокаткой в калибрах 8, имеющих регулируемый привод 9 и образованных одной или более парами валков. Полученный предчистовой профиль 10 протягивается через валковый калибр 11 с получением композиционного изделия 12. Усилие и скорость протяжки задается приводом приемного устройства 13. The base 1 (see Fig. 1) in the form of a wire, rod or profile billet is subjected to surface treatment in a device 2 to remove oxides, scale, lubricants and other impurities from the surface, after which the treated base 3 is fed to the shell forming unit 4, where supplying the material of the cladding layer 5 in the form of a tape or an ingot from the preparation device 6, a composite preform 7 is formed by wrapping the base 3 with a tape of the cladding layer 5 with welding of a longitudinal seam or crimping to obtain a continuous shell of the ingot a. Then, the composite preform 7 is deformed by rolling in calibers 8 having an adjustable drive 9 and formed by one or more pairs of rolls. The resulting pre-finishing profile 10 is pulled through the roll gauge 11 to obtain a composite product 12. The force and speed of the broach is set by the drive of the receiving device 13.

Пример конкретного выполнения способа
При осуществлении заявляемого способа в качестве основы 1 (см. фиг. 1) композиционного изделия использовали стальную проволоку диаметром 7,0 мм, а получение композиционной заготовки 7 осуществляли путем оборачивания основы 1 плакирующим слоем 5 из медной ленты толщиной 0,5 мм с аргонодуговой заваркой продольного шва в блоке формовки 4. Полученную таким образом сталемедную заготовку 7 диаметром 8,0 мм нагревали в проходном агрегате (на фиг. 1 условно не показан) до 850±30 град. C и деформировали в калибрах 8, 11, образованных парами валков 13, 14 и 15, 16 (см. фиг. 2). В предчистовом калибре 8 (см. фиг. 1) композиционную заготовку 7 прокатывали по схеме "круг-овал" со скоростью 12 м/мин, а в чистовом калибре 11 протягивали по схеме "овал-круг" со скоростью 15 м/мин. Диаметр 17 (см. фиг. 2) валков чистового калибра составлял 160 мм, а длина бочки 18-15 мм, поэтому расстояние между центрами валков, образующих калибры 8 и 11 (см. фиг. 1), устанавливали согласно заявляемому соотношению, равным 68 мм, 76 мм, 82 мм, 90 мм, что соответствует границам и середине заявляемого диапазона межцентрового расстояния, а также 10% превышению. Вытяжка композиционной заготовки составляла 1,31 в предчистовом калибре и 1,26 - в чистовом.An example of a specific implementation of the method
In the implementation of the proposed method as the basis 1 (see Fig. 1) of the composite product, steel wire with a diameter of 7.0 mm was used, and the preparation of the composite billet 7 was carried out by wrapping the base 1 with a clad layer 5 of a 0.5 mm thick copper tape with argon-arc welding a longitudinal seam in the molding unit 4. The steel-copper billet 7 thus obtained with a diameter of 8.0 mm was heated in a bushing (not shown in FIG. 1) to 850 ± 30 degrees. C and deformed in calibers 8, 11 formed by pairs of rolls 13, 14 and 15, 16 (see Fig. 2). In the finishing caliber 8 (see Fig. 1), the composite billet 7 was rolled according to the circular-oval pattern at a speed of 12 m / min, and in the finishing caliber 11 was drawn according to the oval-circular pattern at a speed of 15 m / min. The diameter 17 (see Fig. 2) of the finishing rolls was 160 mm, and the barrel length was 18-15 mm, so the distance between the centers of the rolls forming calibers 8 and 11 (see Fig. 1) was set according to the claimed ratio of 68 mm, 76 mm, 82 mm, 90 mm, which corresponds to the boundaries and the middle of the claimed range of the center-to-center distance, as well as 10% excess. The hood of the composite billet was 1.31 in the finishing caliber and 1.26 in the finishing one.

Полученные образцы композиционного изделия испытывали на прочность соединения компонентов по усилию среза пояска оболочки и определяли неравномерность деформации компонентов по измерениям толщины медного слоя и диаметра сердечника в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, измеряли размеры поперечного сечения композиционной заготовки на выходе из чистового калибра, по которым оценивали выполнение профиля, как отношение заданного диаметра к полученному, выраженное в процентах. The obtained samples of the composite product were tested for the strength of the connection of the components by the shear strength of the shell girdle and the uneven deformation of the components was determined by measuring the thickness of the copper layer and the diameter of the core in two mutually perpendicular directions. In addition, we measured the cross-sectional dimensions of the composite billet at the exit from the finishing gauge, according to which the profile was evaluated as the ratio of the given diameter to the obtained one, expressed as a percentage.

Результаты испытаний приведены в таблице 1. The test results are shown in table 1.

Из приведенной таблицы следует, что композиционное изделие, получаемое по заявляемой схеме деформации прокаткой в предчистовом калибре и протяжкой в чистовом калибре в заявляемом диапазоне межцентрового расстояния валков, образующих калибры, обладает прочным соединением компонентов, малой разнотолщинностью оболочки, обусловленной низкой неравномерностью деформации, и высоким процентом выполнения профиля, заданного чистовым калибром. From the above table it follows that the composite product obtained by the claimed deformation scheme by rolling in the finishing gauge and broaching in the finishing gauge in the claimed range of the center-to-center distance of the rolls forming the gauges has a strong combination of components, a small thickness of the shell due to the low unevenness of deformation, and a high percentage complete the profile specified by the finishing gauge.

Claims

A method for the production of shaped composite products, including obtaining a composite billet and its subsequent deformation in the system of calibers formed by the finishing and finishing calibers, characterized in that the deformation of the composite billet in the finishing caliber is carried out in rolling mode, and in the finishing caliber in drawing mode, and the distance between the centers of the rolls forming the gauges, set within