Файл: Биметаллические трубы..pdf

41

усилий раздачи толстостенных труб из стали 10 по формулам 1 показывают, что расчетные данные не согласуются с эксперименталь­ ными: при S J D n = 0,13 и а = 6° для труб размером 81 X 11 мм уси­ лие раздачи примерно в 1,5 раза меньше фактического, а при S n/Dn = = 0,164 и а = 6° для труб размером 275 X 45 мм — больше в 5,6 раза. Это свидетельствует о том, что при раздаче толстостенных труб влия­ ние параметров процесса более сложно.

Ввиду изложенного рекомендуем при расчетах усилий раздачи для толстостенных труб пользоваться экспериментальными данными, приведенными выше. Для труб при S J D n ^ 0,1 в случае определе­ ния усилий раздачи можно пользоваться формулами В. И. Стри- ж ака*. /

Для раздачи со сжатием и с растяжением усилие раздачи соот­ ветственно равно:

где FK— площадь поперечного сечения трубы после раздачи, мм2;

= ßoy (I т+ 1

)(1 + t g « ) ( l + / ) ] / " (

. I dK ) ^

+0,8 ( i + - f L) ( i + tg o t) ( i + o ] / ( i — 4=-) t g a

Здесь dn и dK— средние диаметры трубы до и после раздачи, мм;

Скалиброванные трубы обрабатывают в щелочном расплаве при температуре 400—450° С или нагревают в печах до 500—700° С и подвергают обычному травлению и осветлению с целью удаления смазки, загрязнений и окислов. Затем производится очистка контакт­ ной поверхности проволочными щетками на бесцентровоили внутришлифовальных станках до металлического блеска (полного уда­ ления продуктов травления). После этого проводится химическая подготовка контактных поверхностей.

42

ПОДГОТОВКА КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Качественная подготовка контактных поверхностей заготовок — одно из основных условий обеспечения прочной связи слоев биметал­ лических труб при изготовлении их любым способом. Наличие на контактных поверхностях загрязнений — масляных и жировых пленок, окислов, адсорбированных паров и газов, пыли и пр., по­ являющихся на исходных трубах при их подготовке к сочленению путем механической и химической обработки,— препятствуют сварке металлов. Кроме загрязнений поверхности в исходных трубах могут быть включения, которые, как правило, находятся в затянутых рисках и задирах на глубине 0,2—0,5 мм от контактной поверхности и выходят наружу в процессе обработки. Наиболее вредными яв­ ляются масляные и жировые включения.

Отрицательно сказываются на качестве сварки слоев остатки щелочей и воды на контактной поверхности. В случае сочленения труб путем холодной деформации жидкие пленки растекаются по поверхности. При последующем нагреве заготовки происходит возгонка веществ, входящих в состав жировой, щелочной или водяной пленки с интенсивным выделением газов и паров, окисляющих кон­ тактную поверхность, вследствие чего сварки металлов практически не происходит.

Адсорбированные пленки, образующиеся в результате взаимодей­ ствия окружающей среды с поверхностью металла, также снижают

ееактивность, но в меньшей степени, чем жировые пленки и окислы. При значительном скоплении газообразующих веществ на кон­

тактной поверхности в процессе нагрева заготовок создается давление газов, иногда достаточное для пластической деформации менее проч­ ного слоя, что обусловливает образование пузырей. '

В результате грубой механической обработки контактные поверх­ ности получаются с неровностями, так называемыми гребешками, вследствие чего нельзя получить качественной сварки.

В отечественной и зарубежной практике контактные поверхности монометаллических труб перед сочленением подвергают либо чисто­ вой механической обработке, либо химической или сочетают оба вида обработок.

Для изучения влияния способов подготовки контактных поверх­ ностей монометаллических исходных труб на прочность сварки слоев биметаллических труб были проведены специальные исследования. С этой целью под прессование были подготовлены двухслойные за­ готовки сталь 10 + сталь 0Х18Н10Т, сталь 10 + бронза БрОФ 7-0,2 и сталь 10 + бронза БрАЖ 9-4. Исходные трубы одной партии под­ вергали только механической обработке с получением различной чистоты поверхности: 3-го класса (черновая обработка), 6-го класса (получистовая обработка), 8-го класса (шлифовка), 12-го класса (полировка). Трубы другой партии подвергали механической об­ работке с получением чистоты поверхности 4-го класса и последу­ ющей химической обработке. В целях соблюдения чистоты механи­ ческая обработка исходных труб осуществлялась без охлаждения

43

резца. Нанесения масла И жира на контактную поверхность не до­ пускалось.

После механической обработки трубы первой партии и часть труб второй немедленно сочленяли в двухслойные заготовки с плотным прилеганием контактных поверхностей. Остальные трубы второй партии дополнительно подвергали химической обработке (обезжири­ вание, травление, омеднение, промывка и сушка). Полученные за­ готовки выпрессовывали в биметаллические трубы.

Анализ результатов испытания на полученных биметаллических трубах показал следующее.

Повышение чистоты механической обработки от 3-го до 8-го класса способствует увеличению напряжений среза на 20—30% для всех видов сочетаний металлов, т. е. улучшает качество биметал­ лических труб. Дальнейшее повышение чистоты обработки не влияет на качество труб.

При черновой обработке (3-й класс чистоты) на контактных по­ верхностях сохраняются значительные неровности, препятствующие сплошному контакту поверхностей. На этих участках возможны воздушные прослойки. При получистовой обработке неровностей получается значительно меньше, что улучшает контакт поверхностей, а соответственно повышает прочность сварки между слоями. Шли­ фовка и полировка поверхностей обеспечивает полный контакт и соответственно высокую прочность сварки слоев — напряжение среза 280—450 МН/м2 (28—45 кгс/мм2).

При анализе результатов испытаний труб второй партии выясни­ лось, что при механической обработке контактных поверхностей с чистотой обработки 4-го класса процесс прессования обеспечивает прочность сварки слоев на срез для биметаллических труб следу­ ющую: сталь 10 + сталь 0Х18Н10Т примерно 350 МН/м2 (35 кгс/мм2), сталь 10 + бронза 150— 170 МН/м2 (15-—17 кгс/мм2); при сочетании же механической и химической обработки соответственно 450 МН/м2 (45 кгс/мм2) и 270—280 МН/м2 (27—28 кгс/мм2).

Таким образом, сочетание механической обработки до чистоты 4-го класса с химической обработкой обеспечивает такую же проч­ ность сварки слоев в прессованных биметаллических трубах, как и при механической обработке с чистотой 8— 12-го классов. Учитывая, что получение чистоты обработки выше 6-го класса связано с опре­ деленными трудностями и значительными затратами, преимущества применения механической и химической подготовки контактных поверхностей очевидны. Такой вид обработки значительно ускоряет, упрощает и удешевляет процесс.

Аналогичные исследования были проведены и при производстве биметаллических труб из стали Х18Н10Т + медь МЗр с использова­ нием энергии взрыва (табл. 10).

В качестве в. в. использован аммонит В-3 с плотностью 0,9 г/см3. Зазор между пластинами равнялся 5 мм, способ ориентации пла­ стин — параллельный. Скорость детонации составила 3800 м/с, скорость метания меди 640 м/с, давление в процессе соударения пластин 1,25 ДО5 ат.

44