RU2158665C1 - Laminated metal articles production line - Google Patents
Laminated metal articles production line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158665C1 RU2158665C1 RU99104826A RU99104826A RU2158665C1 RU 2158665 C1 RU2158665 C1 RU 2158665C1 RU 99104826 A RU99104826 A RU 99104826A RU 99104826 A RU99104826 A RU 99104826A RU 2158665 C1 RU2158665 C1 RU 2158665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cladding layer
- heating
- electrolyte
- base
- unit
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 25
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 20
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства композиционных материалов и может быть использовано в метизной промышленности при производстве слоистых труб, прутков проволоки, профильных изделий с преимущественно стальной основой. The invention relates to the production of composite materials and can be used in the hardware industry in the production of laminated pipes, wire rods, shaped products with a predominantly steel base.
Известна линия для производства композиционной проволоки с толстым покрытием, содержащая разматыватели металлического сердечника с металлической ленты-покрытия, устройства полировки их контактных поверхностей, узел обрезки кромок ленты, агрегат сварки кромок, устройство обжатия заготовки роликами или ротационной ковкой и намоточный барабан /см. Заявка N 59-147788, Япония, МПК 6 В 23 К 20/00/. A known line for the production of composite wire with a thick coating, containing the unwinder of the metal core with a metal tape coating, a device for polishing their contact surfaces, a unit for trimming the edges of the tape, a unit for welding edges, a device for crimping a workpiece with rollers or forging and a winding drum / cm. Application N 59-147788, Japan, IPC 6 V 23 K 20/00 /.
Известна линия для производства биметаллических прутков, содержащая разматыватели для подачи металла основы и материала, покрытая в виде фольги, устройство подготовки соединяемых поверхностей в виде камеры ионного травления, устройство прокатки основы с покрытием в валках и намоточное устройство /см. Заявка N63-137591, Япония, МПК 6 В 23 К 20/04/. A known line for the production of bimetallic rods containing uncoilers for supplying base metal and material, coated in the form of a foil, a device for preparing connected surfaces in the form of an ion etching chamber, a base rolling device coated in rolls and a winding device / cm. Application N63-137591, Japan, IPC 6 V 23 K 20/04 /.
Недостатками аналогов являются ограниченные технологические возможности линий и невысокое качество получаемых изделий. The disadvantages of the analogues are the limited technological capabilities of the lines and the low quality of the products obtained.
Ближайшим аналогом к заявляемому объекту является технологическая линия для производства слоистых металлических изделий, содержащая расположенные по ходу технологического процесса разматыватели основы и плакирующего слоя, устройство очистки поверхности основы, узел активации ее поверхности, устройство очистки поверхности плакирующего слоя, узел формовки плакирующего слоя вокруг основы, установку сварки продольного шва плакирующего слоя, агрегат промежуточной смотки - размотки слоистой заготовки, установку для нагрева, деформирующее и намоточное устройства (см. патент RU N 2099166 C1, В 23 К 20/00, 20.12.97). The closest analogue to the claimed object is a technological line for the production of laminated metal products, containing the unwinders of the base and cladding layer located along the technological process, a device for cleaning the surface of the base, an activation unit for its surface, a device for cleaning the surface of the clad layer, a unit for forming the clad layer around the base, installation welding of the longitudinal seam of the cladding layer, the unit for the intermediate winding - unwinding of the layered workpiece, the installation for heating, deform and its winding unit (see. Patent RU N 2099166 C1, B 23 K 20/00, 12.20.97).
Недостатками ближайшего аналога являются ограниченные технологические возможности линии и нестабильная прочность соединения плакирующего слоя с основой, вследствие ограниченных возможностей установки нагрева и существенного различия реологических свойств основы и плакирующего слоя. The disadvantages of the closest analogue are the limited technological capabilities of the line and the unstable strength of the connection of the cladding layer with the base, due to the limited capabilities of the installation of heating and a significant difference in the rheological properties of the base and clad layer.
В основу изобретения положена задача разработать конструкцию линии для производства слоистых металлических изделий с расширенными технологическими возможностями, высокой производительностью и стабильной прочностью соединения основы с плакирующим слоем. The basis of the invention is the task of developing the design of a line for the production of layered metal products with advanced technological capabilities, high performance and stable strength of the connection of the base with a cladding layer.
Поставленная задача решается тем, что известная линия для производства слоистых металлических изделий, включающая расположенные по ходу технологического процесса разматыватели основы и плакирующего слоя, устройства очистки поверхности и основы, узел активации плакирующего слоя вокруг основы, установку варки продольного шва плакирующего слоя, агрегат промежуточной смотки-размотки слоистой заготовки, деформирующее и намоточное устройства, снабжена установленными последовательно за установкой сварки продольного шва плакирующего слоя устройством деформации плакирующего слоя и транспортирующим механизмом, а в качестве установки для нагрева использована установка высокоскоростного нагрева. Узел активации поверхности основы выполнен в виде последовательно расположенных электролитно- плазменных ячеек, источников поляризованного импульсного тока и системы подачи электролита в ячейки, причем ячейки подключены к положительным выводам источников тока. Устройство деформации плакирующего слоя выполнено в виде душирующей головки, смазочной ванны и волоки. Транспортирующий механизм выполнен в виде двухшкивного блока, причем шкив, расположенный первым по ходу технологического процесса, является холостым, а второй - приводным. Агрегат промежуточной смотки-размотки слоистой заготовки выполнен в виде намоточного устройства, перегружателя и разматывателя и синхронизирован с транспортирующим механизмом. Установка высокоскоростного нагрева выполнена в виде электролитного плазмотрона, разделенного на секции нагрева с индивидуальными источниками питания, имеющими общую систему подачи электролита в секции, причем источники питания секций нагрева связаны между собой системой автоматического регулирования. The problem is solved in that the well-known line for the production of layered metal products, including the unwinding of the base and cladding layer located along the technological process, surface and base cleaning devices, the cladding layer activation unit around the base, the installation of cooking the longitudinal seam of the cladding layer, the intermediate winding unit unwinding of the layered workpiece, deforming and winding devices, equipped with installed sequentially behind the installation of welding a longitudinal seam of the cladding I device deformation of the cladding layer and the conveying device, and as an installation used for heating the high-speed heating installation. The activation site of the base surface is made in the form of sequentially located electrolyte-plasma cells, sources of polarized pulse current and a system for supplying electrolyte to the cells, the cells being connected to the positive terminals of the current sources. The cladding layer deformation device is made in the form of a scent head, a lubricating bath and a die. The transporting mechanism is made in the form of a two-pulley block, and the pulley located first in the course of the technological process is idle, and the second is driven. The unit for the intermediate winding-unwinding of the layered workpiece is made in the form of a winding device, a reloader and an uncoiler and is synchronized with the transporting mechanism. The installation of high-speed heating is made in the form of an electrolyte plasma torch, divided into heating sections with individual power sources having a common electrolyte supply system in sections, and the power sources of the heating sections are interconnected by an automatic control system.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и фиг. 2 изображена линия для производства слоистых металлических изделий. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 and FIG. 2 shows a line for the production of laminated metal products.
Линия содержит разматыватель 1 /фиг. 1/ основы из бунта 2 и разматыватель 3 плакирующего слоя 4 в виде ленты, непосредственно за которыми может быть установлено стыкосварочное устройство 5, содержащее ножницы поперечной резки ленты 6 и узел аргонодуговой сварки ленты 7. Далее в линии установлены устройства подготовки поверхности основы 2 и плакирующего слоя 4, конструктивно объединенные в один узел 8. Устройство подготовки поверхности основы 2 выполнено в виде двухсекционной установки электролитно-плазменной обработки, включающей контактный узел 9, рихтующее устройство 10 роликового типа, электролитные ячейки 11 для очистки поверхности основы 2, подключенные к источникам 12 постоянного тока, и электролитные ячейки 13 для активации поверхности основы 2, подключенные к источникам поляризованного импульсного тока 14, а также камеру промывки-сушки 15 и систему подачи электролита, содержащую магистрали 16, коллектор 17, насос 18 и бак для электролита 19. Устройство подготовки поверхности плакирующего слоя содержит вращающиеся щетки 29 с прижимными роликами и протир 21. The line contains the unwinder 1 / Fig. 1 / warp from riot 2 and the unwinder 3 of the cladding layer 4 in the form of a tape, directly behind which a butt welding device 5 can be installed, containing shears for transverse cutting of the tape 6 and an argon-arc welding unit of the tape 7. Next, devices for preparing the surface of the base 2 and cladding are installed in the line layer 4, structurally combined into one node 8. The device for preparing the surface of the base 2 is made in the form of a two-section installation of electrolyte-plasma processing, including a contact node 9, a straightening device 10 roller of the new type, electrolyte cells 11 for cleaning the surface of the substrate 2 connected to DC 12 sources, and electrolyte cells 13 for activating the surface of the substrate 2 connected to sources of polarized pulse current 14, as well as a washing-drying chamber 15 and an electrolyte supply system, line 16, the collector 17, the pump 18 and the tank for electrolyte 19. The device for preparing the surface of the cladding layer contains rotating
За узлом 6 установлены в одну технологическую линию блок формовки плакирующего слоя 4 в оболочку 22, сварочная установка, включающая опорно-сварочные ролики 23, охлаждаемые водой, и сварочную головку 24 со сварочной горелкой, причем сварочная головка 24 снабжена системой автоматической стабилизации длины сварочной дуги и системой слежения за положением кромок плакирующей ленты 4. Behind the assembly 6, a cladding layer forming unit 4 is formed into a shell 22 in one processing line, a welding installation including water-cooled support and welding rollers 23 and a welding head 24 with a welding torch, and the welding head 24 is equipped with a system for automatically stabilizing the length of the welding arc and a system for tracking the position of the edges of the cladding tape 4.
За сварочной головкой 24 установлены в линию устройство деформации плакирующего слоя 25, выполненное в виде охлаждающей душирующей головки, смазочной ванны и монолитной или роликовой волоки, транспортирующий механизм 26, включающий холостой и приводной барабаны, агрегат промежуточной смотки-размотки, выполненный в виде намоточного устройства 27 /фиг. 2/, перегружателя 28 и разматывателя 29. Behind the welding head 24, a cladding layer deformation device 25 is installed in a line, made in the form of a cooling chilling head, a lubricating bath and a monolithic or roller die, a transporting mechanism 26, including idle and drive drums, an intermediate unwinding unit made in the form of a
За разматывателем 29 в одну технологическую с ним линию расположена установка высокоскоростного нагрева 30, содержащая контактное устройство 31, рихтующее устройство 32 роликового типа и секционированный электролитный плазмотрон, включающий корпус 33 с расположенными в нем электролитно-плазменными секциями нагрева 34, подключенными к источникам 35, магистрали подачи электролита 36, коллектор 37, насос 38, бак для электролита 39 и бесконтактную систему контроля температуры нагрева на основе пирометра 40, обеспечивающую автоматическую регулировку процесса нагрева совместно с источниками 35. Далее в линии установлен прокатный блок 41 с регулируемым приводом и системой охлаждения прокатных валков, а также намоточное устройство 42. Behind the
Заявляемый объект - линия работает следующим образом. Компоненты слоистого металлического изделия - основа 2 и плакирующий слой 4 в виде ленты одновременно подаются с разматывателей 1 и 3. Для обеспечения непрерывности процесса и повышения производительности линии используются стационарное стыкосварочное устройство 5 для стыковки аргонодуговой сваркой концов плакирующей ленты 4 и подвижная стыкосварочная машина /на фиг.1 не показана/ для стыковки концов основы 2, использующая принцип контактной сварки с расплавлением металла. Основа 2 рихтуется в устройстве 10, выполненном в виде двухплоскостной роликовой правилки, и подается в устройство подготовки поверхности, входящее в узел 8. Через ячейки 11 и 13 прокачивается электролит /водный раствор нейтральных солей/ с помощью системы подачи, включающей бак 19, насос 18, коллектор 17 и магистрали 16. На электроды ячеек 11 подается от источников 12 постоянный ток положительной полярности, а основа 2 через контактный узел 9 оказывается под отрицательным потенциалом. При этом у поверхности основы 2 развиваются процессы электролиза и кавитации электролита с возникновением при определенной напряженности электрического поля метастабильно плазменного слоя из микродуговых разрядов. За счет высокой температуры плазменного слоя, достигающей 5000-7000oC, активных ионов водорода и кавитационных процессов с поверхности основы 2 удаляются загрязнения по механизмам нестационарного испарения, восстановления оксидов водородом и кавитационного разрушения.The inventive object - the line works as follows. The components of the layered metal product - the base 2 and the cladding layer 4 in the form of a tape are simultaneously fed from the unwinders 1 and 3. To ensure the continuity of the process and increase the productivity of the line, a stationary butt welding machine 5 is used for argon arc welding of the ends of the cladding tape 4 and a movable butt welding machine / in FIG. .1 not shown / for joining the ends of the base 2 using the principle of resistance welding with metal melting. The base 2 is ripped in the device 10, made in the form of a two-plane roller rule, and fed into the surface preparation device, which is included in the unit 8. An electrolyte / aqueous solution of neutral salts is pumped through cells 11 and 13 using a supply system including a tank 19, pump 18 , collector 17 and trunk 16. A direct current of positive polarity is supplied from the sources 12 to the electrodes of the cells 11, and the base 2, through the contact node 9, is at a negative potential. In this case, electrolysis and cavitation of the electrolyte develop at the surface of the base 2 with the appearance of a metastable plasma layer of microarc discharges at a certain electric field strength. Due to the high temperature of the plasma layer, reaching 5000-7000 o C, active hydrogen ions and cavitation processes, contaminants are removed from the surface of the base 2 by the mechanisms of unsteady evaporation, reduction of oxides with hydrogen and cavitation destruction.
На электроды ячеек 13 подается от источников 14 импульсный ток положительной полярности, в связи с чем у поверхности очищенной от загрязнений основы 2 образуется нестабильный плазменный слой, процессы в котором приводят к появлению волн давления и локальных термических напряжений в поверхностных слоях металла основы 2, что вызывает появление слоев с активированной структурой, выражающейся в искажениях кристаллической решетки металла. A pulsed current of positive polarity is supplied from the sources 14 to the electrodes of the cells 13, and therefore an unstable plasma layer is formed at the surface of the base 2 cleaned of impurities, processes in which pressure waves and local thermal stresses appear in the surface layers of the base metal 2, which causes the appearance of layers with an activated structure, expressed in distortions of the crystal lattice of the metal.
Затем основа 2 с очищенной и активированной поверхностью промывается водой под давлением для удаления остатков электролита и сушится сжатым воздухом при прохождении через камеру промывки - сушится сжатым воздухом при прохождении через камеру промывки-сушки 15. Then the base 2 with a cleaned and activated surface is washed with water under pressure to remove electrolyte residues and dried with compressed air when passing through the washing chamber - it is dried with compressed air when passing through the washing-drying chamber 15.
Плакирующий слой в виде ленты 4 подается через вращающиеся металлические щетки 20, где происходит удаление поверхностного слоя с загрязнениями, регуляризация микрорельефа и активация поверхности. Толщина удаленного слоя и профиль микрорельефа поверхности задаются скоростью вращения щеток 20 и усилием их прижатия. The cladding layer in the form of a tape 4 is fed through rotating metal brushes 20, where the surface layer with contaminants is removed, the microrelief is regularized and the surface is activated. The thickness of the removed layer and the profile of the surface microrelief are set by the rotation speed of the brushes 20 and the force of their pressing.
Основа 2 и плакирующий слой 4 с подготовленными поверхностями подаются в блок формовки 22, содержащий несколько пар формующих роликов. При последовательном прохождении плакирующей ленты 4 через ролики блока 22, происходит ее формование в трубную оболочку вокруг основы 2. Основа 2 при этом свободно перемещается внутри плакирующей оболочки. Продольный шов оболочки заваривается с помощью аргонодуговой горелки с неплавящимся вольфрамовым электродом, причем горелка установлена на сварочной головке с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Качество сварного шва обеспечивается системами: автоматической стабилизации длины сварочной дуги и слежения за продольным стыком кромок плакирующей ленты 4 при возможных нарушениях стабильности процесса формовки. The base 2 and the cladding layer 4 with prepared surfaces are fed into the molding unit 22, containing several pairs of forming rollers. With the sequential passage of the cladding tape 4 through the rollers of the block 22, it is formed into a tubular shell around the base 2. The base 2 thus freely moves inside the cladding shell. The longitudinal seam of the shell is welded using an argon-arc torch with a non-consumable tungsten electrode, and the torch is mounted on the welding head with the ability to move in vertical and horizontal planes. The quality of the weld is ensured by the systems: automatic stabilization of the length of the welding arc and tracking the longitudinal joint of the edges of the cladding tape 4 in case of possible violations of the stability of the molding process.
Полученная таким образом сплошная плакирующая оболочка подается в устройство деформации плакирующего слоя 4, где сварной шов охлаждается душирующей головкой, на поверхность наносится смазка в смазочной ванне и оболочка деформируется в волоке с уменьшением диаметра и сохранением толщины. В результате этой операции плакирующий слой 4 упрочняется, его реологические свойства приближаются к свойствам более прочной основы 2 и оболочка плотно осаживается на основу 4. The continuous cladding sheath obtained in this way is fed to the cladding layer deformation device 4, where the weld is cooled by the scent head, grease is applied to the surface in a lubricating bath and the sheath is deformed in the die with a reduction in diameter and thickness preservation. As a result of this operation, the cladding layer 4 is hardened, its rheological properties approach the properties of a stronger base 2 and the shell is densely deposited on the base 4.
Сформированная слоистая заготовка поступает на приводной барабан транспортирующего механизма 26, огибает его и через холостой барабан подается на намоточное устройство 27 агрегата промежуточной смотки-размотки. Выполнение транспортирующего механизма 26 в виде двух барабанов, приводного и холостого, с многократным огибанием их слоистой заготовкой, позволяет стабилизировать скорость транспортирования заготовки и компонентов через узел подготовки поверхностей 8, формующий блок 22, сварочную установку и устройство деформации плакирующего слоя 25, что повышает качество слоистых изделий за счет стабильной подготовки поверхностей и качественной заварки шва. Кроме того, при транспортировке слоистой заготовки с помощью двухшкивного механизма значительно снижаются напряжения в плакирующей оболочке, что снижает вероятность ее разрывов. The formed layered workpiece enters the drive drum of the transporting mechanism 26, goes around it and is fed through the idle drum to the
Намоточное устройство 27 синхронизировано с транспортирующим механизмом 26 с помощью системы поддержания натяжения слоистой заготовки на катушке, что позволяет избегать рывков и нарушения стабильности процесса при заполнении катушки. Заполненная слоистой заготовкой катушка намоточного устройства 27 подается на перегружатель 28, при этом транспортирующий механизм 26 автоматически останавливается, а другие узлы и агрегаты переходят в заправочный режим. На намоточное устройство 27 загружается новая катушка и продолжается процесс получения слоистой заготовки. The
Перегружатель 28 доставляет катушку, заполненную слоистой заготовкой, к размывателю 29, где при окончании предыдущей катушки со слоистой заготовкой, происходит ее загрузка на разматыватель с подстыковкой концов или складирование в его непосредственной близости. С разматывателя 29 слоистая заготовка подается в установку высокоскоростного нагрева 30, проходя последовательно контактное устройство 31, рихтующее устройство 32 и секции нагрева 34, расположенные в корпусе 33 электролитного плазмотрона, который они образуют. В качестве катода электролитного плазмотрона выступает нагреваемая слоистая заготовка, подключаемая через контактное устройство 31 к отрицательным выводам источников постоянного тока 35, а в качестве анода используются цилиндрические полые перфорированные электроды из токопроводящего материала. The
При подаче электролита из бака 39 посредством насоса 38 через коллектор 37 с регулирующими вентилями и магистрали 36 и подаче на электроды напряжения от источников 35 при определенной напряженности электрического поля происходит формирование сплошной плазменной оболочки вокруг слоистой заготовки. Поскольку температура плазменного слоя достигает в этом случае 8000-9000oC, происходит интенсивный разогрев слоистой заготовки, а вскипающий электролит образует паровую оболочку вокруг плазменного слоя, препятствуя отводу тепла от слоя и слоистого изделия. Интенсивность нагрева слоистой заготовки задается параметрами электролита и источников питания. Соотношение интенсивностей нагрева по секциям обеспечивается системой автоматического регулирования, которой связаны источники питания 35 секций нагрева 34, а температура слоистой заготовки на выходе поддерживается путем изменения интенсивности нагрева в последней секции в зависимости от показаний пирометра 40. Расстояния между секциями нагрева 34 устанавливаются таким образом, чтобы на подходе к последующей секции выровнялась температура слоистой заготовки по сечению. Во избежание охлаждения плакирующего слоя, между секциями нагрева 34 организуется среда с низким коэффициентом теплопроводности.When electrolyte is supplied from the
Нагретая слоистая заготовка поступает в прокатный блок 41, где происходит совместная деформация компонентов с получением прочного соединения между ними и готовое слоистое изделие - катанка, труба или профиль сматывается в бунты намоточным устройством 42, либо разрезается на мерные изделия. The heated laminated billet enters the
Пример конкретного выполнения комплексного устройства
На заявляемой линии для производства слоистых металлических изделий изготавливали биметаллическую катанку с основой из стальной проволоки с плакирующим слоем из медной ленты, используемую для дальнейшей переработки с получением сталемедной проволоки и канатов. Содержание меди в биметаллической заготовке составляет 22%.An example of a specific implementation of an integrated device
A bimetallic wire rod with a steel wire base with a cladding layer of copper tape used for further processing to produce steel-copper wire and ropes was made on the inventive line for the production of layered metal products. The copper content in the bimetallic billet is 22%.
Для этого стальную проволоку диаметром 7,0 мм подавали из бунта через рихтующее устройство в виде двухплоскостной роликовой правилки в установку электролитно-плазменной подготовки поверхности. В ячейки установки их бака подавали электролит - водный раствор кальцинированной соды, устанавливая его расход из условия заполнения полости электрода ячейки. На электроды ячеек устройства очистки поверхности подавалось напряжение от источника постоянного тока, а параметры процесса очистки задавали таким образом, чтобы в ячейках обеспечивался режим метастабильного плазменного слоя с плотностью тока 4,0 - 5,0 А/см2. На электроды ячеек устройства активации поверхности подавалось напряжение от источника импульсного тока величиной, обеспечивающей режим нестабильного плазменного слоя у поверхности с плотностью тока 8,0-10,0 А/см2. В результате такой подготовки поверхность проволоки на выходе из установки имела серебристый цвет без видимых следов окислов и технологических смазок.For this, a steel wire with a diameter of 7.0 mm was fed from the riot through a leveling device in the form of a two-plane roller rule into an electrolytic-plasma surface preparation unit. An electrolyte, an aqueous solution of soda ash, was supplied to the cells of the installation of their tank, setting its flow rate from the condition of filling the cavity of the cell electrode. A voltage from a direct current source was applied to the electrodes of the cells of the surface cleaning device, and the parameters of the cleaning process were set in such a way that a metastable plasma layer with a current density of 4.0-5.0 A / cm 2 was provided in the cells. The voltage from the pulse current source was supplied to the electrodes of the cells of the surface activation device by a value providing the regime of an unstable plasma layer near the surface with a current density of 8.0-10.0 A / cm 2 . As a result of this preparation, the surface of the wire at the outlet of the installation had a silver color without visible traces of oxides and technological lubricants.
Одновременно с проволокой подавали медную ленту толщиной 0,5 мм через вращающуюся со скоростью 1500 об/мин щетку из углеродистой проволоки. Усилие прижатия ленты выбирали из условия полной очистки поверхности от загрязнений и отсутствия вторичного оксидообразования. Simultaneously with the wire, a copper tape 0.5 mm thick was fed through a carbon wire brush rotating at a speed of 1500 rpm. The force of pressing the tape was selected from the condition of complete cleaning of the surface from contamination and the absence of secondary oxide formation.
Стальная проволока и медная лента с подготовленными поверхностями подавались в блок формовки, где лента путем постепенного подгиба кромок роликами формировалась в трубную оболочку вокруг проволоки. Медная оболочка, удерживаемая водоохлаждаемыми опорно-сварочными роликами, проваривалась сплошным швом с помощью автоматизированной сварочной аргоно-дуговой головки на базе комплекса АСГВ-4. Сплошная медная оболочка совместно с проволокой задавалась через душирующую головку, где происходило охлаждение сварочного шва, и смазочную ванну в монолитную волоку, где плотно осаживались на проволоку, подвергаясь деформации с обжатием 20%. Steel wire and copper tape with prepared surfaces were fed into the molding unit, where the tape was formed by gradually bending the edges with rollers into a tubular sheath around the wire. The copper shell held by water-cooled support and welding rollers was welded with a continuous seam using an automated argon-arc welding head based on the ASGV-4 complex. The solid copper sheath together with the wire was set through the scent head, where the weld was cooled, and the lubricant bath in a monolithic fiber, where it was densely deposited on the wire, undergoing deformation with compression of 20%.
Полученная таким образом сталемедная заготовка транспортировалась посредством огибания барабанов-шкивов транспортирующего механизма со скоростью 12 м/мин и поступала на катушку намоточного устройства агрегата промежуточной смотки-размотки. При заполнении катушки сталемедной заготовкой скорость транспортирования автоматически снижалась до 2 м/мин с последующей плавной остановкой, к намоточному устройству подавался перегружатель, катушка перегружалась на его платформу, а на намоточное устройство загружалась пустая катушка. Перегружатель доставлял заполненную катушку к разматывателю агрегата промежуточной смотки-размотки для дальнейшего нагрева и деформации в прокатном блоке с получением сталемедной катанки. The steel-copper billet obtained in this way was transported by bending around the drum pulleys of the conveying mechanism at a speed of 12 m / min and fed to the coil of the winding device of the intermediate winding-unwinding unit. When filling the coil with a steel-copper billet, the transportation speed automatically decreased to 2 m / min, followed by a smooth stop, a reloader was fed to the winding device, the coil was loaded onto its platform, and an empty coil was loaded on the winding device. The reloader delivered the filled coil to the uncoiler of the intermediate winding-unwinding unit for further heating and deformation in the rolling block to obtain a steel-copper rod.
Нагрев сталемедной заготовки осуществляли в проходном электролитном плазмотроне, разделенном на три секции нагрева. Плазменный нагрев сталемедной заготовки происходит при прокачивании через полость электродов секций водного раствора кальцинированной соды с подачей на них напряжения от источников постоянного тока величиной, обеспечивающей формирование стабильного плазменного слоя и интенсивной его теплоотдачи заготовке. Интенсивность нагрева в первой секции составляла 180 град/с, во второй - 120 град/с, в третьей - 90 град/с. Такие режимы нагрева совместно с выдержками заготовки между секциями в пароводяной среде в течение 2 с позволили равномерно прогревать сталемедную заготовку по сечению без оплавления медного слоя до температуры 830o± 20oC при скорости подачи 9 м/мин.The steel-steel billet was heated in an electrolyte plasma torch through passage, divided into three heating sections. Plasma heating of the steel-copper billet occurs when sections of an aqueous solution of soda ash are pumped through the cavity of the electrodes with a voltage applied to them from direct current sources of a value that ensures the formation of a stable plasma layer and its intense heat transfer to the billet. The heating intensity in the first section was 180 deg / s, in the second - 120 deg / s, in the third - 90 deg / s. Such heating conditions, together with the shutter speed between the sections in the steam-water medium for 2 s, made it possible to uniformly heat the steel-copper blank over the cross section without melting the copper layer to a temperature of 830 o ± 20 o C at a feed speed of 9 m / min.
Нагретую сталемедную заготовку прокатывали в прокатном блоке, содержащем две пары профилированных валков, с общим обжатием 22-25% и получали сталемедную катанку с сечением, близким к кругу. Катанку сматывали в бунты с помощью намоточного устройства. The heated steel-copper billet was rolled in a rolling block containing two pairs of profiled rolls with a total compression of 22-25% and a steel-copper rod with a cross-section close to a circle was obtained. The wire rod was wound into riots using a winder.
Дальнейшая переработка сталемедной катанки, полученной на заявляемой линии, показала высокую стабильность процесса волочения без обрывов и отслоений медного слоя при малой разнотолщинности оболочки. Испытания образцов сталемедной проволоки диаметром 4,0 мм, полученной по стандартному маршруту волочения, показали их полное соответствие ГОСТ 3822-79 на проволоку БСМ. Производительность линии составляет до 70 т/мес. сталемедной катанки при занимаемой площади 180 м2.Further processing of the steel-copper wire rod obtained on the inventive line showed high stability of the drawing process without breaks and delaminations of the copper layer with a small thickness difference of the shell. Tests of samples of steel-copper wire with a diameter of 4.0 mm, obtained by the standard drawing route, showed their full compliance with GOST 3822-79 for BSM wire. Line productivity is up to 70 t / month. steel-copper wire rod with an occupied area of 180 m 2 .
В связи с тем, что для получения сталемедной заготовки с равномерной структурой металла оболочки необходимо проводить сворку продольного шва со скоростью, при которой зона термического влияния /ЗТВ/ сварочной дуги минимальна, а металл в зоне сварки не подвергается перекристаллизации, при получении сталемедной заготовки скорость транспортирования устанавливалась 12 м/мин, как один из минимальных пределов, которые могут быть увеличены в 1,5 - 2 раза. В то же время, интенсивность нагрева слоистой заготовки в проходном агрегате, каковым является секционированный электролитный плазмотрон, ограничена возможностями агрегата по величине максимальных коэффициентов теплообмена /причем достаточно высоких, достигающих 4500 - 5000 Вт/м2 град./ и характером процессов теплопроводности в слоистом металле. Для обеспечения скоростного нагрева слоистой заготовки с поверхности при высокой концентрации тепла в тонком слое плазмы у поверхности медной оболочки и равномерного распределения температуры по сечению заготовки скорость ее подачи устанавливалась вблизи максимальных значений.Due to the fact that in order to obtain a steel-copper billet with a uniform structure of the sheath metal, it is necessary to fold the longitudinal seam at a speed at which the heat affected zone / HAZ / arc is minimal and the metal in the welding zone does not undergo recrystallization. was set at 12 m / min, as one of the minimum limits, which can be increased by 1.5 - 2 times. At the same time, the intensity of heating a layered billet in a passage unit, which is a sectioned electrolyte plasmatron, is limited by the unit's capabilities in terms of the maximum heat transfer coefficients (and rather high, reaching 4500 - 5000 W / m 2 deg. / And the nature of the heat conduction processes in a layered metal . To ensure high-speed heating of the layered preform from the surface at a high concentration of heat in a thin plasma layer near the surface of the copper shell and uniform distribution of temperature over the cross section of the preform, its feed rate was set near maximum values.
Таким образом, применение в заявляемой линии агрегата промежуточной смотки-размотки слоистой заготовки позволяет объединить в комплексной линии устройства, реализующие высокоэффективные технологические процессы с различными областями оптимальных скоростных параметров, при обеспечении высокой производительности и качества получаемых изделий. Кроме того, электролитно-плазменная активация стальной основы слоистых изделий позволяет в раде случаев получать качественные изделия непосредственно из сформированной слоистой заготовки. В частности из сталемедной заготовки, получаемой на стадии промежуточной смотки, после проведения процесса волочения до размеров 0,5-1,0 мм с применением промежуточного диффузионного отжига были получены сталемедные изделия, удовлетворяющие соответствующим стандартам. Thus, the use of a layered billet in the claimed line of the intermediate winding-unwinding unit allows combining devices that implement highly efficient processes with various areas of optimal speed parameters in a complex line, while ensuring high performance and quality of the products obtained. In addition, the electrolyte-plasma activation of the steel base of the layered products allows in a number of cases to obtain high-quality products directly from the formed layered workpiece. In particular, from the steel-copper billet obtained at the intermediate winding stage, after the drawing process to sizes of 0.5-1.0 mm using intermediate diffusion annealing, steel-copper products meeting the relevant standards were obtained.
Следовательно, использование заявляемой линии значительно расширяет технологические возможности поточного производства слоистых металлических изделий и способствует повышению их качественных показателей. Therefore, the use of the inventive line significantly expands the technological capabilities of the in-line production of laminated metal products and helps to improve their quality indicators.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99104826A RU2158665C1 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Laminated metal articles production line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99104826A RU2158665C1 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Laminated metal articles production line |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2158665C1 true RU2158665C1 (en) | 2000-11-10 |
Family
ID=20216949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99104826A RU2158665C1 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Laminated metal articles production line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2158665C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356711C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственый технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Method of producing of composite casting |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU587848A3 (en) * | 1974-01-24 | 1978-01-05 | Кабель-Унд-Металлверке Гутехоффнунгсхютте Аг (Фирма) | Method of manufacturing copper-plated steel wire |
| US4423120A (en) * | 1981-02-23 | 1983-12-27 | Fr. Kammerer Gmbh | Laminating method and article |
| RU2056245C1 (en) * | 1993-09-07 | 1996-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "Бимет-Нытва" | Wire manufacturing method |
| RU2099166C1 (en) * | 1996-10-08 | 1997-12-20 | Промисинг Фьюче Корпорэйшн | Method for manufacture of bimetallic wire |
-
1999
- 1999-03-10 RU RU99104826A patent/RU2158665C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU587848A3 (en) * | 1974-01-24 | 1978-01-05 | Кабель-Унд-Металлверке Гутехоффнунгсхютте Аг (Фирма) | Method of manufacturing copper-plated steel wire |
| US4423120A (en) * | 1981-02-23 | 1983-12-27 | Fr. Kammerer Gmbh | Laminating method and article |
| RU2056245C1 (en) * | 1993-09-07 | 1996-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "Бимет-Нытва" | Wire manufacturing method |
| RU2099166C1 (en) * | 1996-10-08 | 1997-12-20 | Промисинг Фьюче Корпорэйшн | Method for manufacture of bimetallic wire |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗАРАПИН Ю.Л. и др. Производство композиционных материалов обработкой давлением. Справочник. - М.: Металлургия, 1991, с. 332 - 336. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356711C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственый технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Method of producing of composite casting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6482535B2 (en) | Porous electrode wire for use in electrical discharge machining and method of manufacturing the same | |
| US9156100B2 (en) | Electrode wire for electro-discharge machining and method for manufacturing the same | |
| CN101710503B (en) | Copper-clad aluminium wire production method | |
| US20100163529A1 (en) | Electrode wire for wire electrodischarge machining, method of manufacturing the same, and system for manufacutring base wire for the same | |
| CN104994984B (en) | Electrode wire for wire electrical discharge machining and manufacturing method thereof | |
| US20120273465A1 (en) | Electrode wire for electro-discharge machining and method for manufacturing the same | |
| JPH01127228A (en) | Manufacture of electric discharge machining electrode and electric discharge machining electrode | |
| WO2007111453A1 (en) | Welding apparatus of stainless steel pipe and welding method of the same | |
| US20020139685A1 (en) | Continuous nickel plating process for an aluminum conductor and corresponding device | |
| US3800405A (en) | Method for producing copper-clad aluminum wire | |
| RU2158665C1 (en) | Laminated metal articles production line | |
| KR100727514B1 (en) | Process for producing a metal tube | |
| JP2001225228A5 (en) | ||
| JP2644911B2 (en) | Wire-type electrode for electric discharge machining and method of manufacturing the same | |
| USRE28526E (en) | Method for producing copper-clad aluminum wire | |
| CN118527480A (en) | Method for rolling lamellar metal composite thin strip by differential temperature pre-compounding and pulse current strengthening | |
| RU2099166C1 (en) | Method for manufacture of bimetallic wire | |
| RU2135364C1 (en) | Method of manufacturing layered metal materials | |
| JP4380392B2 (en) | Pure Ti wire for forming molten metal and method for producing the same | |
| RU2547364C1 (en) | Manufacturing method of laminated clad wire rod | |
| RU2056960C1 (en) | Laminate article production method | |
| US3280294A (en) | Electric arc welding of aluminum | |
| JP2005066622A (en) | Wire and its manufacturing method for metal inert gas arc-welding used for aluminum or aluminum alloy | |
| JPH02112820A (en) | Production of electrode wire for wire cut electric discharge machine | |
| KR102232132B1 (en) | Consumable welding wire, preferably mig/mag, and relating manufacturing process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120311 |