Файл: Биметаллические трубы..pdf

Усилия по длине прокатываемой заготовки были практически одинаковые. Объясняется это тем, что сопротивление деформации стали 10 при температурах от 750 до 950° С практически остается постоянным [59].

По данным Н. С. Алферовой и других, временное сопротивление разрыву стали 10(0,12% С) при 800° С составляет 60 МН/м2 (6кгс/мм2), а при 900° С — 62 МН/м2 (6,2 кгс/мм2). Поэтому биметаллические трубы сталь 10 + медь можно прокатывать в широком диапазоне температур (800—950° С). Пилигримовый стан 8— 12 позволяет до­ водить нагрузку на валки до 750—800 тс, следовательно, при про­ катке биметаллических труб указанного сочетания металлов имеется резерв для повышения толщины и длины двухслойных заготовок.

УСЛОВИЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ И ХОЛОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Одной из основных технологических операций термодиффузион­ ной сварки является изготовление двухслойной заготовки. Плотное соприкосновение контактных поверхностей, составленных с зазором труб, достигается совместным пластическим деформированием. По­ следнее осуществляют подачей во внутреннюю трубу жидкости или газа под давлением, либо совместным волочением, проталкиванием или раздачей труб.

При пластическом деформировании посредством гидравлического или пневматического давлений на границе сварки возможно образо­ вание воздушных пузырей. При последующем нагреве это может вы­ звать вспучивание внутреннего слоя. При совместном волочении, проталкивании или раздаче составленных с зазором труб происходит постепенное вытеснение воздуха из зоны контактных поверхностей и заполнение мягким слоем, со стороны которого начинается дефор­ мирование всех неровностей. В этом случае воздушных пузырей не образуется. Таким образом, создаются условия для диффузионных процессов при нагреве заготовок.

Для определения энергосиловых параметров совместного пласти­ ческого деформирования разнородных металлов использовали энерге­ тический метод [54, 60].

Рассмотрим очаг деформации при волочении двухслойной заго­ товки с начальным зазором между слоями и наружным расположе­ нием мягкого плакирующего слоя.

Зазор между слоями 6 равен разности радиусов контактных по­ верхностей:

8 = R — R 2.

Очаг деформации может быть разбит на два участка (рис. 82): I уча­ сток — редуцирование наружного слоя до его соприкосновения с вну­ тренним слоем; II участок— совместное деформирование обоих слоев.

Так как рассматривается установившийся процесс волочения, то задача решается с использованием мощностей деформирования. Ре-

164

шение проводится для линейно-упрочняющейся среды. Полная мощ­ ность волочения может быть выражена равенством

На участке редуцирования мощность расходуется на изгиб сече­ ния наружной трубы при входе в очаг деформации (NHl), на формо­ изменение трубы до соприкосновения с наружной поверхностью

внутренней трубы (Л/вн1), на преодоление сил трения между трубой

иинструментом (Nrp м). Тогда

= АГНХ + ^BH 1 + ^ т р . м-

На участке совместной деформации мощность расходуется на изгиб сечения внутренней трубы при входе в очаг деформации Nh2, на изгиб сечения наружной и внутренней N '„2 труб при выходе из очага деформации, на преодоление внутренних сопротивлений наружной и внутренней труб (Л'вні и N 'Bн2), на преодоление сил тре­ ния между трубой и инструментом (А'тр.м) и на границе контакта слоев (Л/д,с). Тогда

Nu = Л/ Н 2 -J- А/вн 1 “Ь Л/Вн 2 Л/ді -j- N H2 NTp. м -f- N я. с. Полная мощность может быть выражена уравнением

165

с инструментом;

Ff — площадь контакта металла с инструментом;

2 — сумма мощностей среза, учитывающая изгиб сечений

П

при входе в очаг деформации и на выходе из него; Аѵк — градиент скоростей на границе металл—металл;

Fi — площадь контакта слоев при совместной деформации. Решение задачи приведено в системе цилиндрических координат с учетом горизонтального расположения оси деформации, причем

начало координат располагается в начале каждого участка. Значение продольной скорости перемещения в любом вертикаль­

ном сечении определится из условия постоянства секундных объемов (см. рис. 82):

vxFx = ѵгРи

где ѵх— компонента продольной скорости перемещения металла в сечении х;

Fx — площадь поперечного сечения трубы в сечении х\

‘— скорость волочения;

Ft — площадь поперечного сечения трубы после деформации. Тогда

Здесь

Rox = Raо — х tg а,

где R но — наружный радиус двухслойной заготовки перед сочле­ нением.

Приняв, что на участке редуцирования изменение толщины стенки отсутствует, можем записать выражение для внутреннего радиуса сечения, отстоящего на расстоянии ,х от начала координат:

Rx = R ~ X tg а.

Следовательно, скорость продольного перемещения точек наружного слоя на участке редуцирования

Rn—Ri

ѵх = ѵх

(Я2„о -Я 2) - 2 5 но*і1ё а где 5Но — толщина стенки наружного слоя до деформации.

166

Скорость радиального перемещения

V, = const = — vx tg os,

Компоненты скорости деформации определятся как частные произ­ водные скорости перемещения по соответствующей координате:

Условие несжимаемости при принятых допущениях примет вид

£ н * + £ н Ѳ =

Следовательно:

Интенсивность скорости деформации сдвига может быть выражена через все компоненты тензора скоростей деформации, однако это

вызывает значительные трудности в решении поставленной задачи. Как показал А. А. Ильюшин [55], интенсивность скорости дефор­ мации сдвига

167

Тогда на 1 участке редуцирования

4,6t»! (/?о— Rp) Sh0 tg

[ K o - ^ ) - 2 5 HOtg а*,]2 •

Для II участка совместной пластической деформации компоненты скоростей будут определены на основании допущения о прямоли­ нейности изменения линии раздела слоев, подтвержденного рядом

где R Hl— наружный радиус наружного слоя в сечении начала со­ прикосновения слоев.

Для внутреннего слоя

168