RU2432220C1 - Method of producing bimetal rod and wire articles - Google Patents

Method of producing bimetal rod and wire articles Download PDF

Info

Publication number
RU2432220C1
RU2432220C1 RU2010133359/02A RU2010133359A RU2432220C1 RU 2432220 C1 RU2432220 C1 RU 2432220C1 RU 2010133359/02 A RU2010133359/02 A RU 2010133359/02A RU 2010133359 A RU2010133359 A RU 2010133359A RU 2432220 C1 RU2432220 C1 RU 2432220C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
core
ratio
bimetallic
temperatures
Prior art date
Application number
RU2010133359/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Леонидович Колмогоров (RU)
Герман Леонидович Колмогоров
Татьяна Вячеславовна Чернова (RU)
Татьяна Вячеславовна Чернова
Юлия Александровна Власова (RU)
Юлия Александровна Власова
Екатерина Константиновна Кобелева (RU)
Екатерина Константиновна Кобелева
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет"
Priority to RU2010133359/02A priority Critical patent/RU2432220C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432220C1 publication Critical patent/RU2432220C1/en

Links

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method comprises performing grippers with sharpened and conical sections on rod or wire article and bench drawing. Strength of bond between core and shell is ensured by drawing with relation between temperatures of core and shell defined by mathematical relation that allows for core and shell temperatures, core radius, shell outer radius and other parameters.
EFFECT: higher quality of drawn bimetal articles.
1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства биметаллических прутковых и проволочных изделий волочением.The invention relates to the processing of metals by pressure and is intended for the production of bimetallic bar and wire products by drawing.

Известно, что биметаллические прутки и проволоку производят, главным образом, прокаткой или прессованием с последующим волочением биметаллической заготовки (Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: Металлургия, 1971. - с.50).It is known that bimetallic rods and wire are produced mainly by rolling or pressing followed by drawing of a bimetallic billet (Perlin I.L., Yermanok M.Z. Theory of drawing. - M.: Metallurgy, 1971. - p. 50).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ волочения изделий (А.С. СССР №1245375, кл. В21С 1/100, 1986), включающий предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку.Closest to the claimed invention is a method of drawing products (A.S. USSR No. 1245375, class B21C 1/100, 1986), including pre-forming on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through a monolithic fiber.

Причиной, препятствующей получению технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, является то, что при волочении биметаллических изделий известным способом не учитывается деформационный разогрев как сердечника, так и оболочки, обладающих различными теплофизическими и механическими характеристиками, что может привести к отслоению оболочки (наружного слоя биметалла) от сердечника (центральной части биметаллической заготовки).The reason that impedes the obtaining of a technical result, which is ensured by the claimed invention, is that when drawing bimetallic products in a known manner, deformation heating of both the core and the shell having different thermophysical and mechanical characteristics is not taken into account, which can lead to delamination of the shell (outer layer of bimetal ) from the core (the central part of the bimetallic billet).

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого решения, - предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed solution, is the preliminary formation on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through a monolithic die.

Задачей изобретения является повышение качества биметаллического изделия.The objective of the invention is to improve the quality of the bimetallic product.

Технический результат заключается в предотвращении возможного отслоения оболочки биметаллической заготовки от сердечника в процессе пластического деформирования.The technical result is to prevent possible detachment of the shell of the bimetallic billet from the core during plastic deformation.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе, включающем предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками с последующим волочением через монолитную волоку, волочение изделий осуществляют при следующем соотношении температур сердечника и оболочки:The problem was solved due to the fact that in the known method, including the preliminary formation on the product grips with pointed and conical sections with subsequent drawing through a monolithic die, the drawing of products is carried out with the following ratio of core and shell temperatures:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Tc - температура сердечника, град;where T c - core temperature, degrees;

То - температура оболочки, град;T about - shell temperature, degrees;

rc - радиус сердечника, мм;r c is the radius of the core, mm;

ro - наружный радиус оболочки биметаллической заготовки, мм;r o is the outer radius of the shell of the bimetallic billet, mm;

αо - коэффициент температурного расширения материала оболочки, 1/град;α about - coefficient of thermal expansion of the shell material, 1 / deg;

αc - коэффициент температурного расширения материала сердечника, 1/град;α c - coefficient of thermal expansion of the core material, 1 / deg;

νo - коэффициент Пуассона материала оболочки;ν o - Poisson's ratio of the shell material;

νс - коэффициент Пуассона материала сердечника.ν with - Poisson's ratio of the core material.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от прототипа, - волочение изделий осуществляют при соотношении температур сердечника и оболочки:The features of the proposed method, distinctive from the prototype, the drawing of products is carried out at a temperature ratio of the core and shell:

Figure 00000002
Figure 00000002

Учет температурного режима при волочении особенно важен при многократном волочении, поскольку оболочка и сердечник в процессе деформации имеют различную температуру деформационного разогрева, а также различные условия охлаждения между проходами. При многократном волочении между проходами протягиваемое изделие охлаждается на барабанах волочильной машины воздействием охлаждающей среды, роль которой выполняет либо воздух (воздушное охлаждение), либо технологическая смазка (масла, эмульсии). При этом охлаждение наружной поверхности оболочки происходит более интенсивно, что приводит к различным температурным режимам оболочки и сердечника.Taking into account the temperature regime during drawing is especially important for repeated drawing, since the shell and core during the deformation have different temperatures of deformation heating, as well as different cooling conditions between passes. With multiple drawing between passes, the drawn product is cooled on the drums of the drawing machine by the influence of a cooling medium, the role of which is either air (air cooling) or process lubrication (oils, emulsions). In this case, the cooling of the outer surface of the shell occurs more intensively, which leads to different temperature conditions of the shell and core.

Учет термоупругих деформаций сердечника и оболочки выполнен с привлечением аппарата термоупругости. Так, дифференциальное уравнение для радиальных перемещений осесимметричной теории термоупругости выглядит следующим образом (Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. - М.: Наука, 1975):The thermoelastic deformations of the core and shell are taken into account using the thermoelasticity apparatus. So, the differential equation for radial displacements of the axisymmetric theory of thermoelasticity is as follows (Timoshenko S.P., Goodyear J. Theory of elasticity. - M .: Nauka, 1975):

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
- градиент температуры в радиальном направлении;Where
Figure 00000004
- temperature gradient in the radial direction;

u - радиальные термоупругие перемещения, мм;u - radial thermoelastic displacements, mm;

ν - коэффициент Пуассона материала;ν is the Poisson's ratio of the material;

α - коэффициент температурного расширения, 1/град.α is the coefficient of thermal expansion, 1 / deg.

Уравнение (2) применено отдельно для сердечника, имеющего усредненную по сечению температуру Tc, и для оболочки, имеющейEquation (2) is applied separately for a core having a temperature averaged over the cross section T c , and for a shell having

усредненную по толщине оболочки температуру To Температуры Tc и То определяются из условий деформирования в технологическом инструменте и охлаждения заготовки между проходами при многократном волочении, при этом соотношение Tc и То может быть различным в зависимости от теплофизических и механических свойств компонентов биметаллической заготовки.temperature averaged over the thickness of the shell T o The temperatures T c and T о are determined from the conditions of deformation in the technological tool and cooling of the workpiece between the passes during repeated drawing, while the ratio of T c and Т о can be different depending on the thermophysical and mechanical properties of the components of the bimetallic workpiece .

Из решения уравнения (2) получаем радиальное перемещение сердечника на границе сердечник-оболочка (r=rc)From the solution of equation (2) we obtain the radial movement of the core at the core-shell interface (r = r c )

Figure 00000005
Figure 00000005

где νc - коэффициент Пуассона материала сердечника.where ν c is the Poisson's ratio of the core material.

Соответственно для оболочки на границе оболочка-сердечник получаем перемещениеAccordingly, for the shell at the shell-core interface, we obtain the displacement

Figure 00000006
Figure 00000006

где νо - коэффициент Пуассона материала оболочки.where ν about - Poisson's ratio of the shell material.

При равенстве перемещений uc=uо в биметаллической заготовке сохраняется контакт между оболочкой и сердечником. При uо>uc появляется зазор, что является недопустимым. Необходимо обеспечить uc>uо, при этом на контакте появляются сжимающие напряжения, которые обеспечивают сплошность биметаллической заготовки, а также способствуют повышению пластических свойств металла сердечника при деформации на последующих переходах волочения. Таким образом, с позиций термоупругого состояния биметаллической заготовки необходимо выполнение соотношения температур сердечника и оболочки:With the equality of displacements u c = u о in the bimetallic billet, contact between the shell and the core is maintained. When u about > u c there is a gap, which is unacceptable. It is necessary to provide u c > u о , at the same time compressive stresses appear on the contact, which ensure the continuity of the bimetallic workpiece, and also increase the plastic properties of the core metal during deformation at subsequent transitions of drawing. Thus, from the standpoint of the thermoelastic state of the bimetallic billet, it is necessary to fulfill the temperature ratio of the core and shell:

Figure 00000007
Figure 00000007

Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method

При производстве сверхпроводниковых материалов композиционную биметаллическую заготовку, состоящую из сердечника, включающего большое количество ниобиевых волокон, и токостабилизирующей оболочки из сверхчистой меди, подвергают многократному волочению. Для данного сочетания компонентов биметалла νc≈νо, для ниобия коэффициент

Figure 00000008
, для меди
Figure 00000009
. Соотношение rо/rc=2. Из формулы (5) следует, что для обеспечения прочного соединения оболочки и сердечника необходимо обеспечить соотношение Tc/To>3,4. Из данного условия должен быть построен технологический процесс получения качественного сверхпроводника на основе ниобия и меди.In the production of superconducting materials, a composite bimetallic billet consisting of a core comprising a large number of niobium fibers and a current-stabilizing shell of ultra-pure copper is subjected to multiple drawing. For this combination of bimetal components, ν c ≈ν о , for niobium the coefficient
Figure 00000008
for copper
Figure 00000009
. The ratio r o / r c = 2. From the formula (5) it follows that to ensure a strong connection between the shell and the core, it is necessary to provide a ratio of T c / T o > 3.4. From this condition, a technological process should be built to obtain a high-quality superconductor based on niobium and copper.

Claims (1)

Способ производства биметаллических прутковых и проволочных изделий, включающий предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку, отличающийся тем, что волочение изделий осуществляют при следующем соотношении температур сердечника и оболочки:
Figure 00000010

где Тс - температура сердечника, град;
То - температура оболочки, град;
rc - радиус сердечника, мм;
ro - наружный радиус оболочки биметаллической заготовки, мм;
αо - коэффициент температурного расширения материала оболочки, 1/град;
αс - коэффициент температурного расширения материала сердечника, 1/град;
νo - коэффициент Пуассона материала оболочки;
νc - коэффициент Пуассона материала сердечника.
A method for the production of bimetallic bar and wire products, including the preliminary formation on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through a monolithic fiber, characterized in that the drawing of the products is carried out at the following ratio of core and shell temperatures:
Figure 00000010

where T with - core temperature, degrees;
T about - shell temperature, degrees;
r c is the radius of the core, mm;
r o is the outer radius of the shell of the bimetallic billet, mm;
α about - coefficient of thermal expansion of the shell material, 1 / deg;
α c - coefficient of thermal expansion of the core material, 1 / deg;
ν o - Poisson's ratio of the shell material;
ν c - Poisson's ratio of the core material.
RU2010133359/02A 2010-08-09 2010-08-09 Method of producing bimetal rod and wire articles RU2432220C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133359/02A RU2432220C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Method of producing bimetal rod and wire articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133359/02A RU2432220C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Method of producing bimetal rod and wire articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432220C1 true RU2432220C1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010133359/02A RU2432220C1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 Method of producing bimetal rod and wire articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432220C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480301C1 (en) * 2011-11-18 2013-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing bimetal rod and wire articles
RU2492011C1 (en) * 2012-04-06 2013-09-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing trimetal rod and wire articles
RU2528302C1 (en) * 2013-04-19 2014-09-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of pressing of bimetallic billets
RU2544320C1 (en) * 2013-10-31 2015-03-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Pressing method of trimetallic workpieces

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480301C1 (en) * 2011-11-18 2013-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing bimetal rod and wire articles
RU2492011C1 (en) * 2012-04-06 2013-09-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing trimetal rod and wire articles
RU2528302C1 (en) * 2013-04-19 2014-09-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of pressing of bimetallic billets
RU2544320C1 (en) * 2013-10-31 2015-03-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Pressing method of trimetallic workpieces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kazanowski et al. Bi-metal rod extrusion—process and product optimization
CN104232993B (en) A kind of high-performance TC11 pipe and preparation method thereof
RU2432220C1 (en) Method of producing bimetal rod and wire articles
JP2018034205A (en) Article, system, and method for forging alloy
Fatemi-Varzaneh et al. Processing of AZ31 magnesium alloy by a new noble severe plastic deformation method
CN108500184A (en) Method for making forging product and other converted products
CN104607580A (en) Forging forming technology of aluminum alloy straight-flanked ring with extra-large specification
Pouraliakbar et al. Combined effect of heat treatment and rolling on pre-strained and SPDed aluminum sheet
JP2016512172A5 (en)
CN105665468B (en) A kind of preparation method of high precision major diameter thin-wall titanium tubing
CN104538543A (en) Preparing method of NbTi rod for low-temperature superconducting wire rod
Imran et al. Thermal fatigue behavior of direct metal deposited H13 tool steel coating on copper alloy substrate
Sepahi-Boroujeni et al. Improvements in microstructure and mechanical properties of AZ80 magnesium alloy by means of an efficient, novel severe plastic deformation process
CN100513059C (en) Production method of B7 heat transfer copper alloy seamless pipe
Mamalis et al. Fabrication of bimetallic rods by explosive cladding and warm extrusion
CN103981472A (en) Preparation method for ultra-fine grain pure titanium through equal channel angular pressing
Ghaderi et al. Investigation of microstructure and mechanical properties of Cu–SiCP composite produced by continual annealing and roll-bonding process
CN105499293A (en) Method for preparing large-diameter thick-walled seamless copper pipe through extruding machine
Asgari et al. Production of AZ80/Al composite rods employing non-equal channel lateral extrusion
CN104174807A (en) Manufacturing method of large-caliber thick-walled titanium tube block
Dyja et al. Properties of joint in the bimetallic rods Cu-Al and Cu-steel after explosive cladding and the process of rolling
JP2003525128A (en) Method of manufacturing industrial tubes or shaped bars from metal and related equipment
CN109596800B (en) High-volume-fraction whisker reinforced 2024 aluminum-based composite sheath thermoforming method
JP2010172947A (en) Method of super-high temperature hot forging
Luo et al. Casting-cold extrusion of Al/Cu clad composite by copper tubes with different sketch sections

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170810