Технологический процесс производства биметалла
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? зону контакта, показана в работах [2, 3, 4] на примере соединения алюминия с кремнием.
В соответствии с концепцией трехстадийности процесса образования соединения между металлами в твердой фазе следует, что независимо от характера и интенсивности деформационного или термодеформационного воздействия (т.е. от способа сварки давлением) природа образования соединения едина. Различия заключаются кинетике протекания отдельных стадий процесса, которая определяется температурно-скоростными условиями деформирования металлов, степенью локализации и механизмами деформаций, а также особенностями развития релаксационных процессов в зоне соединения.
1.2 Экспериментальные исследования прокатки биметалла
В работе [5] показано, что при плакировании прокаткой степень совместной пластической деформации является основным фактором, от которого зависит прочность получаемого соединения. Анализ данных, проведенной в работе, показывает, что для обеспечения надежного сцепления слоев необходимо вести прокатку в приварочном проходе с максимальным обжатием и при больших значениях параметра очага деформации и принимать по возможности заготовки мягкого компонента меньшей толщины, особенно в случае соединения металлов со значительной разнице в механических свойствах.
В работе [6] выполнены исследования по прочности соединения серебра с различными металлами и сплавами, в которых показано, что надежное соединение может быть получено прокаткой с накопленной относительно деформацией 70%, рисунок 1.
Плакирование прокаткой протекает в условиях контактного и межслойного трения, оказывающего значительное влияние на распределения деформаций в слоях прокатываемых металлов. Показано [7, 8], что при совместной прокатке разнородных металлов возникает искривление межслойной границы, зависящие от условий трения и параметров прокатки, и шероховатость межслойных поверхностей, которая зависит от степени обжатия, условий межслойного трения, исходной шероховатости заготовок, дробности деформаций и ряда других факторов.
Рисунок 1 - зависимость надежности сварки биметаллических полос от обжатия
Микроразнотолщинность на лентах зависит от технологических факторов и структуры исходных заготовок. Основные причины ее появления - локальные изменения касательных напряжений на контактных и межслойных поверхностях, локальные изменения механических свойств слоев из-за разницы в размере зерен и их кристаллографической ориентации по отношению к поверхности раздела слоев, локальные искривления поверхности раздела слоев при их собирательной рекристаллизации и др. [9, 10].
В работе [11] исследованиями на промышленных партиях биметаллических полос армко-железо + сплав АСМ показано, что отклонение толщины стального слоя вызывается главным образом различием в толщине исходных заготовок, неравномерностью деформации, присущей прокатке металлов с различными механическими свойствами.
Работа [12] рекомендует с целью снижения разнотолщинности использовать для изготовления биметалла возможно тонкие заготовки, что согласуется с выводом авторов работы [5].
Следует отметить, что экспериментальные работы по исследованию влияния степени деформации на прочность соединения слоев в многослойном изделии, разнотолщинности, контактного и межслойного взаимодействия металлов выполнены для конкретных композиций материалов. Поэтому результаты этих исследований позволяют лишь качественно оценить явления, происходящие при плакировании и прокатке многослойных металлов других композиций.
1.3 Теоретические исследования прокатки биметаллов
Одна из первых попыток аналитического расчета обжатий слоев для случая прокатки биметалла была предпринята в работах [13, 14, 15, 16]. В решениях работ [14, 15] использована теория вязко-пластического течения. Деформацию считали плоской, дуги захвата заменяли параболами, поверхность раздела между слоями принята плоской. Схватывание слоев назначено в области выхода полосы из валков. Опережение отсутствует. Продольные скорости металла изменяются по параболическому закону и не меняются по высоте. Силы трения на контакте слоев металла с валком равны На границе раздела слоев касательные напряжения равны , где - мягкого компонента; - коэффициент, характеризующий влияние контактного трения. Продольную скорость i-ого слоя представили в виде ряда
где
- скорость выхода полосы из очага деформации;
- длина дуги захвата.
Учитывая, что получили
где - относительная степень деформации i-того слоя;
- постоянная интегрирования, определяемая из условия, что скорость на границе металла с валком направлена по касательной к поверхности валка. Решение задачи выполнено с использованием вариационного принципа Журдена.
В работах [13, 16] используется одномерное поле скоростей для каждого i-ого слоя двухслойного пакета. Деформируемые среды являются линейно-вязкими. Используется вариационный принцип Журдена [17], с помощью которого определяется единственный варьируемый параметр - конечный размер плакирующего слоя.
Несмотря на существенное огрубление модели в сравнении с реальным процессом такое решение позволило удовлетворительно для пары медь-алюминий аппроксимировать соотношение между деформациями плакирующего, несущего слоев и общей деформацией пакета [13]:
где , - коэффици