Методики сектору розробки і дослідження біметалів і багатошарових металевих композитів
Метод, який ми використовуємо для отримання біметалів і багатошарових композитів – це гаряча прокатка в вакуумі (метод ГПВ).
Особливості методу:
- Можливість зварки в твердій фазі шарів із практично любих матеріалів і сплавів;
- Міцність з`єднання шарів не поступається міцності зварюваних металів;
- Взаємне просторове розташування шарів зварюваних металів та їх товщини в композиті можуть бути практично будь-якими.
Суть методу
Пакет пластин, виготовлений із різнорідних металів і сплавів, нагрівається, прокочується і охолоджується в умовах вакууму. Під час проходження зварюваних пластин через вогнище деформації між ними встановлюється міцний металургійний зв'язок, тобто утворюється зварне з`єднання різнорідних металів.
Для реалізації методу використовуються вакуумні прокатні стани або вакуумні прокатно-зварювальні установки.
Завдяки практично без окислювальним умовам нагріву і відсутності розплавлення зварюваних металів міцність з`єднання шарів не поступається міцності самих металів.
Метод дозволяє отримувати з`єднання навіть таких металів, які традиційно вважаються не зварюваними (наприклад, мідь + молібден, алюміній +сталь та інші).
Взаємне просторове розташування шарів із зварювальних металів та їх відносна товщина в композиті можуть бути практично будь-якими.
В якості вихідних матеріалів можна використовувати як традиційні види металопрокату, так і різні дисперсні матеріали – металеві порошки, стружка, висічка, а також порошкові суміші металів з карбідами, нітридами та іншими неметалевими сполуками.
Даний метод дозволяє отримувати:
- Перехідникові біметали,
- які складаються із шарів різнорідних металів, які неможливо або дуже важко зварити традиційними методами зварки із розплавленням (наприклад, пари таких металів, як титан і сталь, цирконій і сталь, алюміній і сталь, а також сталі різних класів). Раціональний вибір проміжних прошарків забезпечує біметалевим перехідникам високу міцність, ударну в’язкість, вакуум щільність і корозійну стійкість, а також працездатність при високих температурах протягом довготривалого часу. Із біметалевих заготівель виготовляють перехідники тієї форми, яка відповідає зварювальним деталям, а самі деталі із різнорідних металів приварюють до однойменних по складу частинам перехідника, використовуючи звичайні технології.
- Застосовуються
- в ракетній, космічній, авіаційній техніці, в приладобудуванні, виробництві електротехнічних виробів та ін.
- Антифрикційні біметали,
- які складаються із товстого основного шару, виготовленого зазвичай із конструкційної сталі і тонкого плакуючого шару із антифрикційного сплаву. Призначені для виготовлення деталей різних пар тертя, дозволяють економно витрачати дорогі антифрикційні матеріали, підвищувати припустимі навантаження в вузлах тертя і за рахунок застосування різних порошкових сумішей отримувати антифрикційні композиції з поліпшеними характеристиками.
- Застосовуються
- для виготовлення підшипників ковзання різного призначення, зокрема для виготовлення і для ремонту автомобілів, двигунів внутрішнього згоряння, станків та ін.
- Електротехнічні біметали та шарові композити,
- які складаються із шарів електропровідних матеріалів (міді, алюмінію) і конструкційної сталі. Дозволяють підвищити механічну міцність виробів без зниження їх електрофізичних характеристик, а також виготовляти деталі та вироби з унікальним, наперед заданим комплексом магнітних і електричних властивостей, змінюючи об`ємну долю електропровідної діамагнітної компоненти і резистивної феромагнітної компоненти, а також взаємне просторове розташування шарів із різнорідних металів.
- Застосовуються
- для виробництва різних електротехнічних виробів, електричних генераторів і моторів, побутової техніки і ін.
- Інструментальні біметали,
- які складаються із основного шару, виготовленого із конструкційної сталі і невеликого об’єму інструментального матеріалу(наприклад, швидко ріжучої сталі), конфігурація і розміри якого достатні для забезпечення працездатності конкретного типу інструменту. Дозволяють економно витрачати дефіцитні інструментальні матеріали, підвищувати демпфуючі характеристики інструменту і знизити трудомісткість його виготовлення.
- Застосовуються
- для виготовлення практично любих видів і типорозмірів ріжучих інструментів (переважно, пласких) штампів різних типів і ін.
- Самозаточуючі композити,
- які складаються із одного або двох шарів із матеріалів з низькою зносостійкістю і тонкого шару матеріалу з високою зносостійкістю. Забезпечують ріжучим органам різних машин (наприклад, сільськогосподарських знарядь) тонку (0,1 – 0,2 мм) ріжучу кромку, само відновлювальну в процесі експлуатації машини.
- Застосовуються
- для виготовлення ріжучих органів сільгосп техніки і ручних сільгосп знарядь, обладнання для харчової і легкої промисловості, деревообробки та ін.
- Композити-замінники рідкісних і дорогоцінних металів,
- які складаються із тонкого зовнішнього шару із дорогого металу (наприклад, золота, срібла, танталу або сплавів цвітних металів) і основного шару більш дешевого металу (наприклад, сталі). Ці композити не тільки забезпечують виробам із них властивості, притаманні аналогічним виробам із дорогих металів, але і дозволяють значно зменшити витрату таких металів і, за рахунок цього, знизити витрати виробництва певних виробів.
- Застосовуються
- для виготовлення виробів, стійких в різних агресивних середовищах, зокрема, електролітичних конденсаторів, тиглів для плавки активних металів і ін., а також у виробництві монет, жетонів, електричних контактів, ювелірних, декоративних виробів та ін.
