Сварка прокаткой

Сварка прокаткой - высокопроизводительный технологический процесс получения биметаллов как из разнородных металлов, так и из металлов, близких по химическому составу, но отличающихся по свойствам. Этот процесс применяется для производства листов, по­лос, лент, фасонных профилей, прутков, проволоки. Соединение ком­понентов биметалла происходит при их совместной горячей или хо­лодной пластической деформации, осуществляемой в прокатных ста­нах в вакууме или на воздухе.

Исходной заготовкой для получения биметалла служит пакет, со­стоящий из двух различных слоев металла в виде слябов и пластин. Обычно применяют одинарные пакеты - для получения одного лис­та биметалла (рис. 3.64, а), двойные симметричные пакеты – для получения двух листов биметалла (рис. 3.64, б) и тройные пакеты -для получения трех листов биметалла, два из которых двухслойные, а один трехслойный (рис.3.64,в).

Так как надежное соединение слоев обеспечивается при 5-7-крат­ном обжатии, для получения биметаллического листа толщиной 25 мм исходная толщина пакета должна составлять не менее 250-350 мм. Ширина слябов, применяемых для основного слоя при про­изводстве двухслойных коррозионно-стойких листов из стали, обычно составляет 700-1200 мм, а длина 1700-2500 мм. Слябы основного слоя из углеродистой и низколегированной стали подвергают правке на прессе и механической обработке по свариваемой поверхности с последующими обезжириванием, промывкой и сушкой. Одновремен­но подготавливают пластины плакирующего слоя.

Для уменьшения степени окисления поверхностей заготовок при их нагреве перед сваркой прокаткой пакеты герметизируют сварным швом по периметру, а в ряде случаев сварку производят в защитной атмосфере (вакууме или инертном газе).

i Перед прокаткой пакеты нагревают в нагревательных шахтных или камерных печах. Температура нагрева, например, пакетов из уг­леродистой и коррозионно-стойких сталей составляет 1200-1250 °С.

Рис. 3.64. Конструкции пакетов для сварки прокаткой:

1 - основной слой; 2 - плакирующий слой; 3 - разделительный слой; 4 -

технологическая планка; 5 - сварной шов

При получении биметалли­ческих листов с покрытием из ак­тивных металлов (например, ти­тана) используют герметичную конструкцию пакета с размещен­ным внутри него пирофорным материалом церием, который при нагреве пакета сгорает и связы­вает кислород окружающей сре­ды. Надежное соединение в процессе горячей прокатки легко окисляющихся металлов достигается на вакуумных прокатных ста­нах. Пакеты прокатывают (рис. 3.65) на обычных прокатных станах для получения однослойных листов аналогичных размеров.

Холодную сварку прокаткой применяют для получения двух- или трехслойных биметаллов, состоящих из стальной основы и плаки­рующих слоев из цветных металлов, например сталь + медь, сталь + латунь, медь + алюминий, алюминий + титан, алюминий + сталь + алюминий. Для получения доброкачественного соединения слоев в биметалле требуется значительная деформация при сварке прокат­кой и чистота соединяемых поверхностей, причем особенно важно отсутствие органических веществ.

При сварке прокаткой соединение образуется в условиях при­нудительного деформирования и малой длительности взаимодействия. Вначале происходит смятие микронеровностей и увеличение кон­тактных поверхностей из-за значительной вытяжки, приводящей к утонению и частичному разрушению оксидных пленок. В отдель­ных местах контактирования между свариваемыми поверхностями образуются участки схватывания, между которыми остаются полос­ти, содержащие газы. Возможность дальнейшего увеличения числа и площади участков схватывания определяется развитием процесса адсорбции остаточных газов металлом. При дополнительной пласти­ческой деформации по мере поглощения газа металлом участки схва­тывания расширяются, формируются зоны взаимодействия, граница соединения превращается в непрерывную межфазную границу.

Образование соединения заканчивается схватыванием контактных поверхностей и релаксацией напряжений в той мере, в какой это не­обходимо для сохранения образовавшихся межатомных связей.

Рис. 3.65. Схема сварки прокаткой