PL221982B1 - Sposób wytwarzania lutowniczych materiałów warstwowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lutowniczych materiałów trójwarstwowych, zwłaszcza w postaci taśm z wewnętrzną warstwą ze stopu miedzi.

Materiały warstwowe wykonywane są zazwyczaj w postaci taśmy o różnej grubości i szerokości i są stosowane do wytwarzania narzędzi poddawanych silnym obciążeniom, jak przykładowo noże tokarskie, frezy do zbierania warstwy asfaltu, frezy stosowane w górnictwie i pracach geologicznych, czy też do łączenia ostrzy pił tarczowych. Taśma warstwowa musi charakteryzować się stałym, trwałym połączeniem, na zasadzie plateru, dwóch metali: zewnętrznych warstw z lutowia twardego z warstwą wewnętrzną, zwaną przekładką, wykonaną z miedzi lub jej stopów.

Dotychczas znany jest sposób wytwarzania materiałów warstwowych metodą platerowania, na gorąco lub na zimno. Polega on na tym, że nałożone na siebie trzy warstwy płaskowników lub taśm walcuje się stosując wysoki stopień przerobu i ewentualnie obrabia cieplnie. Dla wytworzenia materiałów warstwowych stosuje się także metodę jednostronnego lub obustronnego platerowania wybuchowego. Sposoby te wymagają zastosowania specjalistycznych walcarek oraz wiążą się z koniecznością zaangażowania dużej partii materiału dla obniżenia wysokich jednostkowych kosztów wytwarzania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 208805 sposób wytwarzania materiałów warstwowych metodą spłaszczania wyżarzonego drutu bimetalowego, zwanego płaszczowym, posiadającego rdzeń z miedzi, natomiast płaszcz stanowi spoiwo twarde, zawierające w swym składzie srebro lub nie zawierające srebra polegający na tym, że taśmę z lutowia twardego, korzystnie w stanie wyżarzonym, zwija się w rurkę i jednocześnie w trakcie zwijania wprowadza się do niej, w sposób ciągły, rdzeń w postaci drutu wykonanego z miedzi a krawędzie rurki łączy się w sposób ciągły ze sobą, korzystnie metodą spawania w atmosferze ochronnej. Otrzymany kompozyt po wyżarzeniu ciągnie się w kilku cyklach stosując pomiędzy cyklami ciągnienia wyżarzanie w atmosferze ochronnej. Otrzymany drut bimetalowy okrągły po dodatkowym wyżarzeniu spłaszcza się, korzystnie metodą walcowania. Uzyskana w ten sposób taśma warstwowa może być używana w stanie twardym. Otrzymana sposobem według wynalazku taśma warstwowa charakteryzuje się jednak zwiększonym udziałem lutowia na jej brzegach, co jest wynikiem operacji spłaszczania drutu. Dla uzyskania taśmy z jednorodnym układem warstw lutowia i warstwy miedzianej konieczne jest obcięcie krawędzi. Niedogodnością tego sposobu jest również możliwość uzyskiwania taśm o bardzo ograniczonej szerokości.

Niedogodności znanych rozwiązań rozwiązuje sposób według wynalazku, którego istota polega na połączeniu procesu prasowania z procesem walcowania na gorąco i walcowania na zimno. Oczyszczony odcinek taśmy ze stopu Cu oraz dwie taśmy spoiwa twardego z udziałem Ag prasuje się na prasie o sile nacisku do 1000 Mg pomiędzy podgrzewanymi kowadłami, następnie podgrzany wsad walcowany jest kolejno na gorąco i na zimno do końcowego wymiaru z zastosowaniem międzyoperacyjnych dyfuzyjnych obróbek cieplnych. Otrzymana sposobem według wynalazku taśma warstwowa wykazuje bardzo dobrą spójność materiału wszystkich trzech warstw, bez występowania rozwarstwień i pęknięć. Jednocześnie materiał ten charakteryzuje się jednorodnym układem warstw lutowia i warstwy miedzianej na szerokości taśmy. Zaletą tego sposobu jest również możliwość otrzymywania stosunkowo niewielkich partii materiału o stosunkowo dużej szerokości taśmy. Poniższy przykład bliżej objaśnia sposób otrzymywania taśmy warstwowej o proporcjach grubości poszczególnych warstw wynoszących 1:2:1 według wynalazku.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania lutowniczych taśm trójwarstwowych z udziałem stopów srebra jako okładzin zewnętrznych i środkowej warstwy stopu miedzi z niklem charakteryzujący się tym, że materiał warstwowy otrzymuje się w procesie prasowania na prasie z podgrzewanymi do temperatury 400-460°C kowadłami z naciskiem jednostkowym w zakresie 250-350 MPa w czasie 200 do 600 s odcinków płaskownika spoiwa twardego na bazie srebra i wewnętrznego płaskownika ze stopu miedzi z niklem o zawartości niklu od 0,05 do 25% o ściśle określonych wymiarach z względną redukcją wysokości w zakresie 25-50%, który następnie po operacji wygrzania w temperaturze 600-650°C przez 2-4 h poddaje się walcowaniu na gorąco w dwóch cyklach ze względną redukcją wysokości pakietu w 1-szym cyklu wynoszącą 40-50%, a następnie po wygrzaniu w temperaturze 600-650°C przez 0,5-2 h materiał poddaje się walcowaniu na gorąco w 2-gim cyklu ze względną redukcją wysokości pakietu wynoszącą 40-50%, następnie po wyżarzaniu materiału w temperaturze 560-600°C przez 1 h kolejno walcuje się na zimno do grubości końcowej stosując w pojedynczych przepustach gniot jednostkowy wynoszący 10-25% osiągając w każdym cyklu gniot sumaryczny 20-45%, przy czym dla taśmy o grubości poniżej 2 mm wyżarzanie międzyoperacyjne korzystnie proPL 221 982 B1 wadzi się w temperaturze 550-590°C przez 2-4 h, w atmosferze ochronnej, i tak otrzymaną taśmę poddaje się czyszczeniu powierzchni i cięciu na wymaganą szerokość. Korzystnie w sposobie środkowa warstwa materiału warstwowego wykonana jest ze stopu CuNi o zawartości Ni wynoszącej korzystnie 5-10%.

P r z y k ł a d I. Przygotowano 2 odcinki taśmy ze spoiwa w gatunku BAg22 o następującym nominalnym składzie chemicznym; Ag-49%, Cu-16%, Zn-23%, Ni-4,5%, Mn-7,5% o grubości 6 mm, szerokości 72 mm i długości 310 mm w stanie wyżarzonym oraz taśmę ze stopu CuNi5 o grubości

19.5 mm, szerokości 75 mm i długości 315 mm w stanie miękkim. Przygotowane taśmy spoiwa BAg22 oraz stopu CuNi5 poddano procesowi szlifowania powierzchniowego dla usunięcia zanieczyszczeń i warstwy tlenkowej. Po nagrzaniu kowadeł prasy do 460°C wprowadzano pomiędzy nie przygotowany pakiet i przeprowadzano prasowanie zestawu taśm w dwóch cyklach. W 1-szym cyklu nacisk prasy wynosił 700 Mg w czasie 200 s. W 2-gim cyklu nacisk prasy wynosił 750 Mg w czasie 200 s. Grubość połączonego pakietu po procesie prasowania wynosiła 20 mm, przy względnej redukcji wysokości wynoszącej 37%. Otrzymany w procesie prasowania materiał warstwowy poddano bezpośrednio po operacji prasowania walcowaniu na gorąco po uprzednim wygrzaniu go w temperaturze 650°C przez

2.5 h w piecu elektrycznym. Walcowanie na gorąco prowadzono w 2 cyklach, stosując w 1-szym cyklu przepusty 20 >17 >11,5 mm i po wygrzaniu w temperaturze 650°C przez 1 h wykonując 2-gi cykl walcowania stosując przepusty 11,5 >8 >5,7 mm a następnie materiał poddano wyżarzeniu w piecu przelotowym w temperaturze 600°C, przy prędkości przesuwu 30 mm/min i długości strefy grzewczej pieca wynoszącej 2 m. Dalszy przerób materiału prowadzono na drodze walcowania na zimno z zastosowaniem międzyoperacyjnych obróbek cieplnych. Schemat ten przedstawiał się następująco: walcowanie 5,7>4,5>3,9 mm>wyżarzanie (piec przelotowy, 600°C, 30 mm/min); walcowanie>3,5>

3,1 mm>wyżarzanie (piec przelotowy, 600°C, 30 mm/min) walcowanie>2,7>2,35 mm>wyżarzanie (piec przelotowy, 600°C, 30 mm/min) walcowanie>2,1>1,85 mm>wyżarzanie (piec przelotowy, 600°C, 30 mm/min) walcowanie>1,4>1,1 mm>wyżarzanie (piec kołpakowy, 580°C/4h, w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2+95% N2) walcowanie>0,9>0,8 mm>wyżarzanie (piec kołpakowy, 580°C/4h, w atmosferze ochronnej zawierającej 5% H2+95% N2), walcowanie >0,6>0,5 mm. Po cięciu wzdłużnym taśma warstwowa BAg22/Cu/BAg22 była oczyszczana i zwijana w kręgi.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania lutowniczych taśm trójwarstwowych z udziałem stopów srebra jako okładzin zewnętrznych i środkowej warstwy stopu miedzi z niklem, znamienny tym, że materiał warstwowy otrzymuje się w procesie prasowania na prasie z podgrzewanymi do temperatury 400-460°C kowadłami z naciskiem jednostkowym w zakresie 250-350 MPa w czasie 200 do 600 s odcinków płaskownika spoiwa twardego na bazie srebra i wewnętrznego płaskownika ze stopu miedzi z niklem o zawartości niklu od 0,05 do 25% o ściśle określonych wymiarach z względną redukcją wysokości w zakresie 25-50%, który następnie po operacji wygrzania w temperaturze 600-650°C przez 2-4 h poddaje się walcowaniu na gorąco w dwóch cyklach ze względną redukcją wysokości pakietu w 1-szym cyklu wynoszącą 40-50%, a następnie po wygrzaniu w temperaturze 600-650°C przez 0,5-2 h materiał poddaje się walcowaniu na gorąco w 2-gim cyklu ze względną redukcją wysokości pakietu wynoszącą 40-50%, następnie po wyżarzaniu materiału w temperaturze 560-600°C przez 1 h kolejno walcuje się na zimno do grubości końcowej stosując w pojedynczych przepustach gniot jednostkowy wynoszący 10-25% osiągając w każdym cyklu gniot sumaryczny 20-45%, przy czym dla taśmy o grubości poniżej 2 mm wyżarzanie międzyoperacyjne korzystnie prowadzi się w temperaturze 550-590°C przez 2-4 h, w atmosferze ochronnej, i tak otrzymaną taśmę poddaje się czyszczeniu powierzchni i cięciu na wymaganą szerokość.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że środkowa warstwa materiału warstwowego wykonana jest ze stopu CuNi o zawartości Ni wynoszącej korzystnie 5-10%.