Файл: Биметаллические трубы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Эти результаты могут быть улучшены путем большей подрезки передних концов труб и применением специальной круглой кали­ бровки.

Номинальные толщины суммарной стенки и медного слоя на зад­ них концах прессованных труб размером 60x6,0 мм больше, чем на передних примерно на 0,4 и 0,05 мм, соответственно. Повышение толщины стенки можно объяснить некоторым износом матриц в про­ цессе прессования.

Толщина плакирующего слоя изменяется пропорционально тол­ щине суммарной стенки. Разнотолщинность их (включая изме­

нение по номиналу) практически одинаковая. Она

составляет

по толщине суммарной стенки 16,7% и по толщине

слоя при­

мерно 40 %.

 

Фактическая поперечная разнотолщинность медного слоя прессо­ ванных труб размером 66 X 7,25 мм находится в пределах 0,1—0,45 мм по передним и 0,1—0,6 мм по задним концам (рис. 23), а труб размером 60X6,0 мм соответственно в пределах 0,05—0,25 и 0,05—0,30 мм, т. е. разнотолщинность несколько меньше на передних концах и снижается с уменьшением толщины суммарной стенки и толщины слоя.

По длине прессованных биметаллических труб сталь 10 + медь МЗр (рис. 24, 25) и сталь 10 + сталь 0Х18Н10Т (рис. 26) размерами 63X7,0; 66X6,0 и 66x7,0 мм для установившегося процесса прессо­ вания толщина плакирующего слоя практически одинаковая, разно­ толщинность слоя изменяется в узких пределах — до 0,2 мм, что меньше, чем при прокатке на непрерывном стане. Это также указы­ вает на равномерность истечения и на преимущества прессования перед прокаткой. Наружный диаметр труб изменяется в пределах + 1%. При неустановившемся процессе прессования, как правило, на переднем конце наблюдается некоторое занижение толщины мед­ ного слоя, что объясняется характером истечения и большей пластич­ ностью его.

Исследовано влияние температуры, скорости и степени деформа­ ции при прессовании на прочность сварки слоев биметаллических труб многих сочетаний металлов, в том числе: из стали 10, плакированных изнутри или снаружи сталью 0Х18Н10Т (в интервале температур 1000— 1250° С), из стали 10, плакированных изнутри медью (в интер­ вале температур 700—950° С), и из стали 10, плакированных изнутри бронзой БрОФ 7—0,2 и Бр АЖ9—4 (в интервале температур 730— 830° С).

Как известно, значительное влияние на прочность сварки слоев оказывает расположение соединяемых металлов. Во всех случаях, кроме расположения снаружи нержавеющей стали, больший коэф­ фициент линейного расширения внутренних слоев благоприятствует сварке слоев [коэффициенты линейного расширения стали 0Х18Н10Т,

меди и бронз примерно равны

18• 10“6 град'1, а для стали

10 +

+ (10— 13)-10~6 гр ад '1].

двухслойных заготовок

сталь

10 —

Показано, что при нагреве

0Х18Н10Т до 1000—1250° С

происходит схватывание

и сварка

85


Разндтолщинность, мм

mo woo то то ssoo то то

Длина, нм

___ І_

Разнотолщинность, мм

Р и с .

22.

И з м е н е н и е

т о л щ и н ы

h п л а к и р у ю щ е г о

м е д н о г о

с л

о я

в

т о ч к

а х

16 п о

с е ч е н

и

ю

и

д л и н е

к а т а н ы х

б и м е т а л л и ч е с ­

 

 

 

 

к и х т р у б р а з м е р о м 6 0 X 6 , 0 м м .

П р е д е л ы

h у к а з а н ы

н а р и с

у

н к а х

 

 

 

слоев, при этом прочность в месте сварки достигает 50— 150 МН/м2

(5— 15 кгс/мм2).

на срез

 

 

Прочность сварки

 

 

 

 

- т

с р = P!F>

где тс,Ср — напряжение

среза,

МН/м2

(кгс/мм2);

Р — усилие среза, (кгс)

МН;

 

F — срезаемая поверхность, мм2, определяемая из выражения

F =

л dphe

(he — высота

срезаемой поверхности образ­

ца,

мм).

 

 

 

При выборе h6 необходимо учитывать прочность срезаемых мате­ риалов и геометрические размеры труб, чтобы обеспечить срез слоя,

а не смятие одного из них (рис. 6).

При обратном расположении слоев сварка происходит лишь при совместной их дефор­

мации.

 

результаты

 

исследований

Рассмотрим

 

прочности

сварки слоев

для

труб сталь

10 + 0Х18Н10Т

(изнутри)

и 0Х18Н10Т +

+сталь 10

(изнутри) размерами 32н-45 X

X 2,4ч-6,0,

выпрессованных

в

интервале

температур

1000—1250° С при

коэффициен­

тах вытяжки 6—16 (рис. 27).

слоя, мм

Р и с .

23.

Р

а

з

н

о

с т

е

н

н

о с т ь

 

п

л

а

к и

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р у ю щ е г о

м е д н о г о

 

 

с л о я

 

п о

 

п е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р е д н и м

и

з а д н и м

 

к о н ц а м

 

п р е с ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с о в а н н ы х

б и м е т а л л и ч е с к и х

 

т р у б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с т а л ь

10 +

 

м е д ь

 

 

р а з м е р а м и :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, 2 — 6 6 X 7 ,2 5 ; 3, 4 — 6 0 Х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,0

м м .

 

С

п

л

о

ш

н

а

я

л

и

н

и

я

Р и с .

24. И з

м

е

н

е

н

и е

т

о

л

щ

и

н

ы

п л а к и р

у ю

щ е г о м е д ­

п е р е д

н и й

к

о

н

е

ц

т

р

у

б

ы ; п

у

н

к

т

и р

­

н а я

л и н и я

 

— з а д н и й

 

 

к о н е ц

 

н о г о

с л о я

п о

д л и н е

 

п р е с с о в а н н ы х

б и м е т а л л и ч е с ­

 

 

 

 

 

 

т

р у

б

ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

и

х

т

р

у

б

р

а з

м

е

р

о

м

6 3 Х

7,0

м

м

С увеличением деформации и повышением температуры при прес­ совании биметаллических труб значительно возрастает прочность сварки слоев, причем в большей степени при внутренней плакировке.

Так, трубы сталь 10 + сталь 0Х18Н10Т (изнутри),

выпрессованные

с коэффициентом вытяжки р = 16 при температуре

1000° С, имеют

напряжение среза 230 МН/м2 (23 кгс/мм2), а выпрессованные при

1250° С с р = 16—450 МН/м2 (45

кгс/мм2). При этом удельное давле­

ние прессования снизилось с 975

МН/м2 (97,5 кгс/мм2) до 625 МН/м2

(62,5 кгс/мм2), или на 35%. При более высоких температурах мак­ симальная прочность сварки достигается при меньших деформациях. При 1250° С максимальная прочность 450 МН/м2 (45 кгс/мм2) полу-

88


 

 

 

 

 

 

Р и с .

 

25.

И з м

е

н е

н и

е

т

о л щ и

н ы

 

п

л а к

и р у

ю

щ е г

о

м

е

д

н о

г

о

с л о я

 

п о

 

д

л

и

­

 

 

 

 

 

 

 

 

н е

 

п р е с с о в а н н ы х

б и м е т а л л и ч е с к и х

т р у б

р а з м е р а м и

6 6 X 6 , 0 м м

 

(а )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

6 6 Х

7,0

м м

( б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщинапланирующегослоя,мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .

26.

И

з

м

е

н

е

н

и

е

т

о л щ

и

н ы

п

л а

к

и р у ю

щ е

г

о

( 0 Х 1 8 Н 1 0 Т )

с

л

о

я

п

о

д

л

и

н

е

п

р

е

с

с о в а н н ы х

б

и

­

м е т а

л л и ч

е

с

к

и

х

т

р

у

б

с т а л ь

 

10

-J-

0

Х 1 8 Н 9

Т

р

а

з м е

р о м

 

6 3 Х

7,0

м

м

п

р

и

в

н

у

т

р е

н

н

е

й

(а) и н а р

у

ж

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н о й

( б )

 

п л а к и р о в к е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хоэрірициет

 

 

дытяжѵа ju

 

 

 

 

Р и с . 27. В л и я н и е т е м п е р а т у р ы

и с т е

п

е

н и д е ф о р м а ц и и

н а

у

с и

л и е с р е з а б и м е ­

т а л л и ч е с к и х т р у б с т а л ь 10 +

0 Х 1 8 Н 1 0 Т с в н у т р е н н е й

(а )

и

н а р у ж н о й ( б )

п л а к и р о в к о й п р и

т е

м п е р а т у р а х ,

° С ;

 

 

 

1 — 1000; 2 — 1100;

 

3 — 1200; 4 — 1250

 

 


Пается при р — 14, а при 1000* С при р ^ 16 только 230 Мн/м4 (23 кгс/мм2).

С ростом степени деформации до определенного значения подни­ мается и прочность сварки слоев. Однако влияние деформации

меньше, чем температуры. Так, при 1250° С напряжение

среза

со­

ставляет

350 МН/м2

(35

кгс/мм2),

удельное

давление

прессования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

560

МН/м2

 

(56 кгс/мм2)

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р = 6, а напряжение среза при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р =16—450МН/м2 (45 кгс/мм2);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

удельное

давление

прессо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вания 800 МН/м2 (80 кгс/мм2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При увеличении коэффициента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деформации

в 2,5

раза

удель­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ные

давления

прессования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

возрастают в

1,4

раза,

а нап­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ряжение среза в 1,3 раза. С

Р и с . 28.

В л

и я н

и

е Т т е

м п е р

а т у р ы

н

а г

р е в а и

увеличением

 

степени

деформа­

ции растут удельные

давления

к о э ф ф и ц и

е н т а

в ы

т

я ж к и

н а

н а п р я

ж е н

и е

с р е з а

п р е с с о в а н н ы х

б и м е т а л л и ч е с к и х

т р у б

с т а л ь

между

слоями,

улучшается

 

 

 

 

10 +

м е д ь

 

 

 

вышается

температура

 

 

 

контакт

слоев и несколько по­

деформации,

что

способствует

прочности

сварки

слоев.

Однако длякаждой

 

температуры

имеется

предел

роста

степенидеформации,

 

при

превышении

 

которого

проч­

ность сварки практически не изменяется. Данные для труб сталь 0Х18Н10Т + сталь 10 аналогичны приведенным, но абсолютные величины напряжения среза ниже. Кроме того, можно ожидать

дальнейшего

увеличения

 

 

 

 

 

 

напряжения’среза при р >

16,

 

 

 

 

 

 

так

как

его предел

еще

не

 

 

 

 

 

 

достигнут.

 

 

зави­

 

 

 

 

 

 

Была исследована 1

 

 

 

 

 

 

симость

прочности

сварки

 

 

 

 

 

 

низкоуглеродистой

стали

с.

 

 

 

 

 

 

медью

от температуры

наг­

 

 

 

 

 

 

рева

и

степени

деформации

 

 

 

 

 

 

при прессовании. Результаты

Р и с . 29.

В л и я н и е

т

е м

п е р а т у р ы

н а г р е в а н а н а п ­

этих исследований аналогич­

р я ж е н и е

с р е з а

п р е с с о в а н н ы х

б и м е т а л л и ч е с к и х

т р у б с т а л ь

10

+

м е д ь ( п р и

р, 11 ^ 2 0 )

ны

вышеприведенным

(рис.

 

 

 

 

 

 

28, 29). Минимальное сопротивление срезу составило 150— 155 МН/м2

(15— 15,5 кгс/мм2) — наблюдается при

нагреве заготовки

под прес­

сование

до

700° С при

р =

5,6;

максимальное сопротивление

срезу было равно 230—240 МН/м2 (23—-24 кгс/мм2) — при

нагреве

950° С и [1 =

5,6-н20,4. Сопротивление срезу возрастает также с

повышением

температуры

и

увеличением степени деформации,

причем

гболее

эффективное

влияние

оказывает

температура наг­

рева.

При достижении

900—950° С

прочность

сварки

слоев в

исследованном интервале вытяжек прочности меди.

 

1

См. сноску

на с. 67.

 

 

 

 

 

 

90