Биметаллическая заготовка для радиаторов системы отопления

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности к получению биметаллических материалов. Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности биметаллической заготовки при сохранении чистоты плакирующего слоя. Поставленная задача решается тем, что биметаллическая заготовка, включает, как и прототип, по меньшей мере, один слой основного металла, по меньшей мере, один слой плакирующего металла и промежуточный слой между ними. При этом отличается тем, что промежуточный слой соединен с основным слоем электронно-лучевой наплавкой, а плакирующий слой с промежуточным слоем - сваркой взрывом. При использовании металлов с неограниченной растворимостью целесообразно промежуточный слой выполнить в виде твердого раствора металла плакирующего слоя в металле основного слоя. Плакирующий слой целесообразно выполнить из металла с антикоррозионными свойствами. 2 з.п. ф-лы, 1 фиг.

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности к получению биметаллических материалов.

Известно, что получение биметаллического материала из отличающихся по своим свойствам исходных материалов связанно с большими трудностями. В частности при получении биметаллического материала на основе металлов имеющих различную температуру плавления возникает проблема получения надежного соединения без полного расплавления менее тугоплавкого материала. Так же при соединении материалов с различным температурным коэффициентом линейного расширения появляется опасность возникновения трещин при термическом воздействии на материал, как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации. Эти проблемы ограничивают получение и применение биметаллических материалов. Поэтому актуальной является задача получения биметаллического материала из различных по своим физико-хиимическим свойствам исходных материалов.

Известна биметаллическая заготовка (патент РФ 2443800, МПК, опубл.), включающая слои из основного и легирующего компонентов. В известной заготовке легирующий слой образуют путем вневакуумной электронно-лучевой наплавки. Известная биметаллическая заготовка имеет легирующий слой до 4 мм, даже при использовании разнородных материалов с различными физико-химическими свойствами.

Недостатком биметаллической заготовки по патенту 2443800 является невозможность обеспечения 100% содержания легирующего материала в легирующем слое, что приводит к снижению эксплуатационных свойств.

Наиболее близкой к предлагаемой является биметаллическая заготовка (Патент РФ на полезную модель 84763), в которой биметаллический материал содержит слой основного металла, слой плакирующего металла и промежуточный диффузионный слой между ними. Диффузионный промежуточный слой получен методом сварки взрывом основного и плакирующего металлов с последующей горячей прокаткой заготовки.

Недостатком биметаллической заготовки по патенту 84763 является недостаточная надежность обусловленная низкой прочностью сцепления слоев. Это объясняется тем, что при формировании диффузионного слоя горячей прокаткой, отсутствует возможность получать слой заданной толщины и необходимого химического состава, а при активном развитии диффузионных процессов при горячей прокатке не может быть обеспеченна 100% чистота плакирующего слоя.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности биметаллической заготовки при сохранении чистоты плакирующего слоя.

Поставленная задача решается тем, что биметаллическая заготовка, включает, как и прототип, по меньшей мере, один слой основного металла, по меньшей мере, один слой плакирующего металла и промежуточный слой между ними. При этом, отличается тем, что промежуточный слой соединен с основным слоем электронно-лучевой наплавкой, а плакирующий слой с промежуточным слоем - сваркой взрывом.

Соединение основного слоя с промежуточным слоем электроннолучевой наплавкой обеспечивает надежность соединения данных слоев, за счет выравнивания физико-химических свойств основного и плакирующего материалов. Соединение плакирующего слоя с промежуточным сваркой взрывом обеспечивает высокую надежность соединения при сохранении чистоты плакирующего слоя. Таким образом, повышается надежность биметаллической заготовки в целом при сохранении чистоты плакирующего слоя.

Плакирующий слой, соединенный с промежуточным слоем сваркой взрывом состоит из требуемого металла на 100%. При этом соединение промежуточного слоя с плакирующим достаточно прочное, и, следовательно, повышается надежность заготовки в целом.

Таким образом, в совокупности, заявляемые отличительные признаки биметаллической заготовки обеспечивают ее надежность при сохранении чистоты плакирующего слоя.

При использовании металлов с неограниченной растворимостью целесообразно промежуточный слой выполнить в виде твердого раствора металла плакирующего слоя в металле основного слоя. Это позволит создать в промежуточном слое однофазную структуру, что благоприятно отразится на коррозионной стойкости. Известно, что свойства системы при образовании твердых растворов изменяются не линейно, что позволяет работать с малыми концентрациями материала плакирующего слоя для выравнивания физико-химических свойств материалов в промежуточном слое.

Плакирующий слой целесообразно выполнить из металла с антикоррозионными свойствами. Это позволит еще больше повысить долговечность биметаллической заготовки.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически представлена заявляемая биметаллическая заготовка.

Биметаллическая заготовка включает по меньшей мере, один слой 1 основного металла, по меньшей мере, один слой 2 плакирующего металла и промежуточный слой 3 между ними. При этом промежуточный слой 3 образован электронно-лучевой наплавкой, а плакирующий слой 2 - путем сварки взрывом.

Промежуточный слой 3 может быть выполнен в виде твердого раствора металла плакирующего слоя в металле основного слоя.

Плакирующий слой 2 может быть выполнен из металла с антикоррозионными свойствами.

Предлагаемая биметаллическая заготовка работает следующим образом.

Биметаллическую заготовку устанавливают в требуемом месте. В процессе эксплуатации с внешней средой взаимодействует слой 2 плакирующего металла с заданными физико-химическими свойствами. Наличие промежуточного слоя 3. плавного перехода между слоем 1 основного материала и слоем 2 плакирующего материала обеспечивает прочность соединения слоев и надежность биметаллической заготовки в целом. А сам промежуточный слой 3 обеспечивает высокую прочность, исключающую вероятность взаимодействия с внешней средой металла основного слоя 1

Пример изготовления заявляемой биметаллической заготовки.

На подложку из технически чистого титана ВТ1-0 размером 50×100×10 мм на большую грань наносят порошковую насыпку, состоящую из смеси титана, тантала и флюса, представляющего собой смесь фтористых солей лития и кальция. На промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-6 производят воздействие электронным лучом (энергия электронов пучка 1,4 МэВ, мощность установки 100 кВт) на поверхность порошковой насыпки, за счет чего формируют слой, представляющий собой твердый раствор тантала в титане, с содержанием тантала до 50%, в зависимости от числа проходов и химического состава порошковой насыпки. Толщина слоя составляет 3-4 мм. Поверхность полученной заготовки очищают от флюса. Производят сварку взрывом заготовки полученной на предыдущем этапе и плакирующего материала, представляющего собой чистый лист тантала марки ТЧ толщиной 1 мм.

Формирование плакирующего слоя из чистого тантала приводит к значительному повышению коррозионной стойкости материала, а формирование диффузионного слоя представляющего собой твердый раствор тантала в титане повышает прочность соединения слоев и надежность конструкции.

Преимущество предлагаемой биметаллической заготовки обеспечивается тем, что, во-первых, она обладает высокой прочностью сцепления слоев. Промежуточный слой с плавным повышением концентрации плакирующего материала по направлению «материал основы плакирующий слой», обеспечивает выравнивание физико-химических свойств основного и плакирующего материалов. Данный диффузионный слой позволит улучшить физико-химические свойства материалов, что, в свою очередь, позволит осуществить сварку взрывом без значительных технологических трудностей. При таком градиентном строении диффузионного слоя устраняется проблема разницы в физико-химических свойствах свариваемых материалов (температура плавления, температурный коэффициент линейного и др.). При этом промежуточный слой обладает заданными химическими свойствами и заданной толщиной, что приведет к повышению надежности заготовки в целом.

Во-вторых, позволяет осуществить сварку взрывом без значительных технологических трудностей за счет предварительного формирования промежуточного слоя.

В-третьих, в поверхностном слое обеспечивается 100%-ное содержание материала, требуемого по технологическим условиям.

Биметаллическая заготовка, включающая, по меньшей мере, один слой основного металла, по меньшей мере, один слой плакирующего металла и промежуточный диффузионный слой между ними, отличающаяся тем, что промежуточный наплавленный диффузионный слой выполнен с градиентным строением с плавным повышением концентрации плакирующего материала по направлению материал основы плакирующий слой и представляет собой твердый раствор тантала в титане с содержанием тантала до 50%, плакирующий слой представляет собой чистый лист тантала марки ТЧ, при этом толщина промежуточного диффузионного слоя составляет 3-4 мм, толщина плакирующего слоя составляет 1 мм, промежуточный диффузионный слой образован электронно-лучевой наплавкой, а плакирующий - сваркой взрывом.