автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Совершенствование процесса производства биметаллических холоднодеформированных труб высокой точности для подшипников скольжения

И'1 К,

министерство металлурпш ссср институт черной мешлурш

На правах рукописи

Тимофеев игорь датгаЕвяч

УЖ 621,774.6:621.791.18 :621.822

совешенствоваше процесса производства

биметаллических хшодадторжровАншх труб высокой точности для подшипников скодышш •

Специальность 05,16,05 - "Обработка металлов давлением"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск - 1989

г-

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-псследовательсхюм и ковотрукторско-технологв -чеоком институте трубной промышленности.

Научные руководители

- профессор, доктор г—__

технических паук ^ | Шевченко A.A.

- профессор, доктор

технических наук Попов М.В.

Ойициаяьнке оппоненты:

- профессор, доктор

технических наук Друян В.М.

- кандидат технических

наук Ляховецкий Л.С.

Ведущее предприятие - Никопольский йжпотрубний завод

Защита дасоартацла состоится 1989 года

в /часов на засоцанш: специализированного Совета K-I4I.02.0I в- Института черной металлургии Г-Ш СССР по адресу: 320III, г.Диелропетровок-Ш, ул.академика СтародубоваД.

С диссертацией моено ознакомиться в библиотеке Института черной металлургии.

Автореферат разослан " ^ " *_1989 года

Ученый секретарь специализированного Совета,

кандидат технических наук

] оедая характеристика работы

Актуальность даэд. 3 Основных направлениях' экономпчэского н социального'развитая СССР на 1936-1930 года и на период до 2000 года указано о необходимости перенесения центра тяжести в развитии производства с экстенсивных мзтодоз па интенсивные, з количества - па качество. Интенспфигацпя производства на осио -39 "экономии трудовых и материальных ресурсов выдвинула нов"о требования к решению технологических задач и в трубном прояз -водство.

Трубкой промышленностью освоено производство биметаллических ipy6 сочетания сталь-оронза для подшипников скольжения. Наряду с увеличением объема производства таких труб, коронным образом должно быть улучшено и их качество. Особое внимание обращается при этом вопросам экономии таких остродефицитных антифрикционных материалов, как бронза БрО® 6,5-0,15, содержащей дс 1% дефицитного сырья - олова.

В этой связи, томя дасоертациопной работа, направленной на экономию антифрикционных материалов и их рациональное использование, является актуальной.

Цель работ;;. Растаренио сортамента биметаллических ПОДШИПНИКОВЫХ труб И ПСЗЫШПНИО ИХ ТОЧНОСТИ с целью снижения уДОЛЬИОГО содержания дефицитных бронз в трубах а их рационального прима -нения в машиностроении.

Научная новизчд. Исследованы условия создания мехслойных контактных давлений, необходим1« для качественного соединения слоев при т8рмодиффузконнсй обработке. Контактные давления соэ- . дают за счет разной упругой деформации труб-заготозок слоев после их совместного пластического деформирования. Показано,что контактные давления обеспечиваются определенным соотношением пределов текучести материалов слоев, а последнее достигается выбором еоллчпны деформации каждого слоя при лх совместном пластическом деформировании. Разработана номограмма для определе -ния начальных контактных давлений, дозволяйся оперативно уп -равлять основные: параметрами совместной деформации при палу -чонзл биметаллической заготовки.

Разработана методика исследования технологических параметров соединения слоев биметаллических труб, в основу которого положен метод М1.,8лироЕания на плоских образцах условий силового взаимодействия слоев двухслойных труб при термедифшузионной

обработке.

Разработаны технологические сснови псвыпеппя точности раз-герсв хатоднодаБормгрсвзнных би.мет&'глическгах труб, в то\: числе:

- разработки потод отжемга поперечной рагностааноста бикстал-Г;'чеок1!>: труб, гызвапнс;; ог.сцантрлчпостко, основании»! на ком-яовсоцвя экеаентр:. .поста одного слоя друкш;

- статкстическто! ксвледесатшш уозаноолеян эавксичооть нзио -иеичя разиостоилооял труб от дсфоршщи! п технологических параметров и е.и:я!!1!0 точности заготовок на точность готовых биметаллических труб;

- ошперимвитакъао определены оптимальнее до^ормашонныв пара -петри йзвяиюго короткоолралочного вояочовья бпмстоллзческй/: труб, обропсчивалжсе заданный уровень точности иопучвиво 1робус;.ь':с свсяато к качоства готовых труб бея отдаточппх спора гощ.

Новизна .:ау?вь-т8хпяческзх решен;;:'! защищена авторе юли свидетельствами ,',,'ё 660830; 1323303.

13 т ктя ч ее га я рн ач чмос ть. Ка (юнооаввп исследований, щрове-дси»шс с пракек«шо:л разработанного способа нодслзрсвшшя продсс са тзр;,;од{:,р1'уа;;он11СЛ сварки бшетаодгчзокнх труб, впервые определены в рекок&вдовавы к применению технологические параметры ^г-лучешзя биметаллических заготовок вз стали 10, плакированной •хрейуь;?1Ш в моторостроекаа <3озояозянйзиаи м бссфосфор;;стнш броизакз хаьс БрЛК, БрОЦЗ, БрОКЦ, вузкок применяемой оловяно-фосфористой (ЕрОФ).

Разработанные номограий дгл определения начальных контактных давлануй кезду слоям»; пссле их сочлси«:::? я позволив! опара -тивно производить расчети пр« проектировании ,'.ар,прутов сочлене-вал заготовок.

Проведении:/:! всследоьавояки определена технокогаческая схема получения биметаллических труб повышенной точчости, примени -аде которой позволяет снизить удельное содержание бронзы в тру -бах. Научно обоснованы технологические параметры финишного гд -лнбровочного волочения, обаспечпваюаше получение готовых бимо ~ таляичеекпх труб с требу елимл свойствами и точностью наружного диаметра ±0,12^.

Предложена зависимость разпостенности готовых труб от во -ходней разностенности заготовок слоев, позватяодая прогнозирован точность блметаллшеских труб.

Для снияения поперечной разностенности биметаллических труб, вызванной эксцентричностью, предложен способ, основанный на компенсации эксцентричности одного слон другим путем упорядоченной угловой ориентации заготовок слоев перед их сочлонепием. Способ позволяет существенно снизить поперечную разнос тонн ость готовых биметаллических труб.

Реализация работы, л промышленности. В результате проведенных исследован;« разработана технология производства биметаллических труб для подшипников скольяения ст.Ю+-БрОФ 6,5-0,Iii по -вишенной точности с уменьшенной на 10-15$ толщиной плакирующего слоя.

Разработаны промышленные ТУ I4-3-1587-88 па производство биметаллических подшипниковых труб.

Технология производства труб вне.дрена на Днепропетровском трубопрокатном заводе им.Лекина.

Экономический эффект от внедрения разработанной технология составил 170 руб. на I т готовых труб.

Апррбатгея. Материалы диссертации доложены на:

- научно-техническом семинаре отдала технологии произвол -ства труб теплой и холодной обработкой давлением ВПИТИ.

- Объединенном научном семинаре кафедры "Обработки метал -лов давление!,s" Днепропетровского металлургического института и прокатных отделов Института черной металлургии Министерства металлургии СССР (г.Днепропотровск, IS89).

- Всесоюзной паучно-тохничоской конференции "Совершенствование технологии и оборудования для производства труб способам! холодной и теплой деформации с целью певшеения эффективности производства и качества продукции" (Никополь, 1979).

- Одиннадцатой Всесоюзной научной конференции "Диффузионное соединение металлических и неметаллических материалов" (Москва, 1984).

- Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование производства холоднодеформированш« труб" (Никополь, 1934).

Публикация. Основное содсржанио диссертации изложено в 8 печатных трудах, в том числе двух авторских свидетельствах на изобретения.

Структура и объем работа. Общий объем диссертации 145 листов Она состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и приложения. Работа изложена на НО страницах катан описи ого текста,

содгркит 34 рисунка и 23 таблицу. Список использованной литературы насчитывает 31 наименование.

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

- исследование условий образования межслокных контактных даслегшй и методика определения параметров совмостно»: гаастической деформации слоев, обеспечивающих образование конм.чтных давлений;

- разработка метода и методики исследования процесса полу-Ч'Зния биметаллической заготовки способом совместной пластичвс -ксй деформации труб-заготовок слоев и их термодиффузпоннон об -работки;

- исследование и разработка технологической схемы изготовления труб повышенной точности, позволяющей снизить удельное содержание бронзы в трубах, и определение оптимальных парамот -ров доформагаи биметаллических труб волочением, обеспечивавших погашение их точности.

С ОС ТСШ К Е И ПРОБЛЕМ ПР011360ДСТВЛ И ПВШ'ЕШ БИЕГАЛЛИЧЮШ ТРУБ дм подшипников скашзш

Представлен обзор литературных источников по способам изготовления биметаллических втулок и труб для подшипников скольжения, изложены требования к подшипникам.

Выводы но научно-техническому обзору сводятся к следующем!':

- отечественным и зарубежным опытом установлена актувль -несть волоса о замене цельнолитых бронзовых втулок для подтип-» ников сколькения втулками биметаллической конструкции; применение биметаллических втулок приводит к значительному (в 5—10 раз) оникению расхода дорогих антифрикционных материалов ка изготовлен;'о подшипников, позволяет достигнуть повышения эксплуатапион-ной надежности узлов трения;

- анализ способов изготовления биметаллических втулок для узлов трения свидетельствует о целесообразности применения, в большинстве случаев, биметаллических труб в качестве заготовга для подеишшков скольжения;

- толщина бронзового слоя в биметаллических трубах, выпускаемых по ТУ 14-3-702-78, в, значительной мере зависит от отклонений внутреннего диаметра труб, определяющих припуск на маха -ивческую обработку внутренней поверхности втулок. Один из спо -собов экономии бронзы - уменьшение отклонений внутреннего диа -метра труб за счет повышения точности наружного диаметра (Д) и

толщины отопки ( 5 ). Расчеты показывают, что снижение допускаемых отклонений на Д и Б в 2 раза (до ±0,05 мм) позволит они -зить толщину бронзового слоя на 15-20$ (до 0,75-0,8 ил вместо 0,9 мм);

- отсутствие разнообразия по композициям материалов выпускаемых промышленностью биметаллических подшипниковых труб често приводит к нерационально^' использованию дорогих оловяннофосфо-ристнх бронз, а в ряде случаев ограничивает применение труб.

Анализ литературных источников позволил определить основ -нив направления в развитии и совершенствовании производства биметаллических подлипниковых труб, сформулировать задачи иссло -дованкй:

- повышение точности биметаллических подшипниковых труб, что позволяет за счет снижения припуска на механическую обра -ботку изделии из труб снизить удельное содержание в них дорогой оловяннофосфористой бронзы;

- увеличение числа композиций подшипниковых труб с целью рационального применения антифрикционных материалов и замены, в ряде случаев, дорогих оловянистнх бронз более доковыми.

РАЗРАБОТКА ЫЕТОЛИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТШЛОДЦ'МУЗИОШШ сварки вштхшсш ТРУБ

Для изготовления биметаллических труб сталь-бронза используется способ холодного сочленения заготовок слоев с пооледую -щей их термодиффузионной обработкой (т.д.о.). Получение труб включает изготовление трубных заготовок слоев, их коаксиальную сборку - сталь сна1)уки, бронза внутри, приведение слоен в кон -такт совместным бозоправочным золочением (операция с очленения), нагрев и выдержку двухслойной заготовки при заданной температуре (операция т.д.а).

Образование диффузионного соединения происходит в результате действия трех основных факторов: межслойного (контактного) давления - Рк, температуры - т° и времени Т. т° и Т - оперативно изменяемые факторы, определяемые внешними условиям!. Влияние третьего фактора - Рк создается за счет взаимодействия слоев, без участия внешних сил. На рис.1 приведен график изменопия контактных давлении, дойствукцях между олоямя после сочленения при т.д.о. Основная роль в создании контактных давлений принадлежит операции сочленения. При приведении слоив в к онтакт их механи -чес кие свойства выбирают в таком соотношении, чтобы после

35 $»

" с» § 35

I

| W

Ь §

\/

Рни

\

/ \

\ Рй2.

1

200 400 600 800 /ООО температура vaspeía,«О

Рис Л. Изменение контактных давлений при т.д.о. двухслойной заготовки

сочленения упругая отдачь внутреннего слоя была больше, чем наружного, что приводит к образованию натяга слоев и начальных контактных давлений (Рко, рис.1), которые споо^&тауют герметизации поверхностей контакта слоев и сближению их на расстоякие-действия межатомных сил. При нагреве под т.д.о. начальные дааяе-ния усиливаются действием термонатяга, возникающего за счет более высокого коэффициента температурного расширения бронзового слоя. Контактнцэ давления (Pkj) от термонатяга, суммируясь с Рко, создают благоприятные условия для образования диайузионного соединения. Дальнейший нагрев двухслойной заготовка приводит к снижению уровня Рк по закону изменения сопротивления пластической деформации менее прочного слоя (Рк2). Уровень Рк2 обеспечивает сжатие свариваемых поверхностей при т.д.о.

Как видно при способе создания межслойного давления автонатягом Рк является функцией механических и физических сеойств материалов слоев, их геометрических размеров. Способ экономичен и высокоэффективен при ого проигапонкой реализации по píe разработанным параметрам, но малопригоден для исследовательских целей,

т.к. варьирование в широких, продолах параметрами т.д.о. требует значительного количества типоразмеров трубных заготовок с широким набором их механических сеойств.

Учитывая изложенное, для исследовательских целой разработан способ моделирования процесса т.д.о. биметаллических труб на плоских образцах. По указанно«^ способу плоские образцы двух металлов, после подготовки к сварка их контактных поверхностей и герметизации в металлическом чехле, сжимают внптяей нагрузкой и нагревают до температуры т.д.о., при этом нагрузку изменяют адекватно изменению контактных давлений в двухслойной трубе при её термодиффузионной обработке. Таким путем достигается идентнч -пость взаимодействия основных параметров термодиффузионной сварки - температуры и давления при применении плоских образцов и двухслойных труб, и возможность оперативного управления мояюлой-ным давлением при проведении экспэриментов. Контактные давления для каждого конкретного сочетания материалов слоев и их геометрических размеров определяют расчетным путем по известным выражениям.

Для определения начальных контактных давлений (Рко), рас -чет которых сопрякен с повышенной трудоемкостью, построены номограммы (рис. 2). Номограмма состоит из двух графиков (I и П) зависимости Рко/(эт.н = ^ (о4 ъ^р), 'построенных для значений 1= I а 3; здесь:^ - отношение внутреннего диаметра к наружному во внутреннем и наружном слоях соответственно; ^=<эт.вн/ /<эт.нар. - отношение пределов текучести материалов внутреннего и наружного слоев. В нижней части номограммы расположена шкала значепй ^ грз различных значениях с^. Для заданных значений Ы, | и с{ 2 на графиках I и П находят точки, соответствующие искомым отношениям Рк/<э т.н. Значения искомого отношения для других значений А лекат на прямой, соединяющей найденные точки, в места пересечения ее с вертикалью, возведенной из соответствующей точки шкалы А , Разработанные номограммы рекомендованы и для инженерных расчетов в производственной практике с целью оперативного контроля параметров опврации сочленения.

Для реализации способа моделирования разработана специальная установка.

При разработке параметров т.д.о. раагачпых сочетаний материалов использованы широко применяемые методы исследования сварных соединений: мэталлографлческио, включающие мякроструктурный анализ и метод измерения микротвердости; определение прочности

Номограмма для определения начальных контактных давлений. (Сочетание ст.10 + Бр ОТ 6,5-0,15)

¡варки на ороэ; испытания на прокатнваемость образцов полу чао -лчх соединений.

ИОСЛгЯС«Л1ЫЕ РЕ2КМОВ Т.Д.О. И 0ПРЩЕ1ЕШЕ ОШИМАЛЬ-1Ш ПАРАМЕТРОВ ИСЙУТгННВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

из стшл.шккйршашьк брснзаш разлиэдых марок

Проподимие разработки по расширению о орта тента по сочптапи---тм биметаллических труб направлены на экономию слова за счет прн-¡енения бэзоловянистых бронз типа БрАЯ, а таете па замену применяемой оловяннсфосфористой бронзы (БрОФ) безфосфористими, типа ЗрОЦС, БрОКЦ, с учетом повышения стойкости антифрикционного слоя три работе с новыми видами обкаточных масел.

Исследования проводили по излокенной вша методике с примечанием катода мо,датирования т.д.с. Расчет контактных давлений производили дал маршрутов сочленения заготовок слоев, дрнмейяе-'^х в действующей технологии с учетом'использования унифицпро -занпих размеров бронзовых труб заготовок - 51x1,5 мм и 57x2 мл. диапазон варьирования основными параметрами сочленения и термо-тиТтьузпонной обработки (т.д.о) приведен в табл.1.

"аблица I

; Рао, мПа Рко, ?.Па ; Тез., ¡Время

Сочетание ¡---у—*—у--\ ¡гчдеря-

1'дтериалов ¡5шг= ( 5пл= рпл= ¡5пл= ; чЗ ¡ки , __•=1.5мм" =2 т ,=1.5м'Г-2 гм '_• ипц.

зт.Ю+БрАК 35 стЛО+МЗр+БрАН 35 40 40 1,0 1.0 5: :8 900-1030 30-40

з т. Ю+БрОЦС 14 зт.Ю+МЗр+БрОЦС 14 25 25 1,8 1;а 5: :8 740-750 30-40

з т. 10+БрОКЦ 25 38 2,2 3, ,4 850-900 20-30

При определении принципиальной возможности получения соеди-

нения исследуемых сочетаний материалов установлено:

1. Прямое соединение сочетания ст.Ю+БрЛЕ 9-4 приводит к образованию на границе сварки хрупкой интерметаллидной фази, приводящей к разрушении диффузионного соединения при холодной пластической деформации. Качественное соединение слоев получено

с использованием барьерной прослойки из меди (.Мор), предотвращающей прямое взаимодействие основных металлов.

2. Температура т.д.о. сочетания ст.Ю+БрО® 4-4-2,5 не дс-.ма превышать 740°С, из-за наличия в бронзе легкоплавкого свинца в нерас творен ном состоянии. Соединение слоев при указанной

температуре в исследуемом диапазоне контактных давлений малопрочно. Положительные результаты получены с применением медной прослойки.

3. Т.д.о. сочетания ст.Ю+БрОКЦ 5-I-I позволяет получить качественное соединение слоев.

В результате исследований разработана технологическая схема и определены оптимальные параметры получения биметаллических заготовок исследуемых сочетаний. Получение биметаллической заготовки из стали 10, плакированной бронзами БрДй и БрОЦС, рекомендовано проводить в 2 этапа:

1. Получение сталемедьой заготовки известными способами (способом т.д.с. или горячей раздачей парогазовыми смесями) с минимальной (технологически возможной) толщиной медного слоя; размеры сталемедной заготовки должны предусматривать ее предварительную, до сочленения с бронзовой, холодную деформацию с обкатаем по стенке в 40-60$ для уменьшения толщины медного слш.

2, Холодное сочленение сталемедной заготовки с заготовкой бронзового слоя и их термодиффузионная сварка по режимам -

для бронзы ВрАН-Т= 950-I000°c = 30 мин. Рко £ 35 Ша-

для бронзы БрОЦС-Т = ?40°С: Т - 30 млн. Рко 14 Ша.

Для получения биметаллической заготовки ст.Ю+БрОКЦ рекомендована технологическая схема, используемая для сочетания стЛО+БрОФ. Оптимальные параметры т.д.с. - Т=880-900°С;Т= 20-30 мян., Рко£25 ".Па. По такой технологии изготовлены опытные образцы труб размером 40,5x3,1 мм, которые проходят испытания у заказчика.

Технологическая схема изготовления труб о плакирующим слоем из бронз БрАЕ и БрОЦС фактически предполагает получение трехслойных ipyfl. Толщина модной прослойки, даже при реализации технологических мероприятий, направленных на ее минимизацию, составит в готовых трубах 0Д5-0.25 мм, что вызовет возрастание содержания цветного металла в трубе. Для компенсации этого эффекта проведены разработки, направленные на снижение толщины пла -кирующего слоя биметаллических труб за счет повышения их точности

исследование влияния действующего технологического

процесса производства подшипниковых труб на их точность

Применяемый способ изготовления подшипниковых труб предусматривает получение биметаллической заготовки и ее холодный пе-

короткооиравочным волочением в 2-3 прохода. Статистический [ализ показывает, что точность стенки труб в результате холод -)ГО передола повышается примерно в 2 раза, заметно снижается в 8-2 раза п поперечная разностенность, при этом коэффициент ис-ш.зования поля допуска для наружного диаметра а толщины стенки шзок к единице. Таким образом, снинение допускаемых отклонений i наружный диаметр и толщину стенки, необходимое для уменьшения ундины плакирующего слоя, требует соответствующего повышения штической точности труб.

Исследованы факторы, влияющие ва точность наружного диаметра, зтановлено, что максимальную точность диаметра 5д =+0,03 ш (при очностя изготовления инструмента +0,01 мм) имеют трубы непосред-гвенно после волочения. Отдалочные операции (термообработка и равка) почти втрое увеличивают псле рассеивания значений парного диаметра.

Для определения влияния уровня техпроцесса на точность с тени исследован характер переноса поперечной разностенностп от за-отовки к готовым трубам. Для исследования применен метод матема-ической статистики, на основании которого путем корреляционного нализа установлена зависимость разностенности готовых труб от азностенностя йсходных заготовок:

¿5 гот = 0,298aSct + 0,40IdS6p - 0,07 (I)

Расчет с использованием полученного выражения показывает,что дя обеспечения точности толвдны стенки готошх труб +0,05 мм (за-;анной при постановке задач исследований) этот параметр для с та -;ьной и бронзовой заготовок должен составлять соотзотстванно ;0,1 мм (±2,5-3$) и ±0,07 мм (±3,5-4,5^), а допуск на разпостен-юсть - соответственно - 0,13 мл (3,3^) и 0,10 tat (5,0$).

Исследованиями и анализом действующей технологии определены (ледующие мероприятия для потыевля точности труб без существенно усложнения технологии и применения дополнительного оборудо-)ания:

- для повышения точности толщины стенки использовать прима-шше заготовок с более точной толщиной стенки, например, алект-зосварных;

- для повышения точности наружного диаметра исключить из технологической цепи операции термообработки и правки готовых труб,

а необходимее требования по свойствам и качеству обеспечить псл-Зором тохн("логических параметров йинпсного короткооправочного волочения.

РАЗРАБОТКА. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕГРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ С НАРУШИМ ДИАМЕТРОМ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

При разработка технологии учитывали следующие требования к трубам:

- микротвердость бронзового слоя готовых труб должна быть в пределах Н/и = 1100-1700 Ша;

- кривизна труб не должна превышать 2 мм/п.м. ;

- фактическое поле рассеивания значений наружного диаметра но должно превышать 0,1 ш (+0,05 мм).

»'(¡следованиями установлено, что для выполнения требований по микротвердости бронз свою слоя степень деформации в финишном проходе волочения должна быть, не более 205!.

С учетом изложенного предложена следующая схема изготовле -ния труб: к существующему маршруту изготовления добавляется фи -нивный калибровочный проход волочения со степенью деформации, не лревьшающей 20$; сдача труб осуществляется в наклепанном состоян

Предложенная технологическая схема обеспечивает выполнение требований по ми кр о тверд ости бронзового слоя и точности наругног диаметра. Дальнейшая задача сводится к определению параметров фи нишного калибрующего прохода волочения, обеспечивающих минималь ■ нута кривизну труб и минимальный уровень остаточных напряжений. Минимизация последних важна с той точки зрения, что остаточные напряжения ответственны гак за упругий изгиб труб после деформации, так и за упругие искажения (овализацию) внутреннего диаметр при снятии того или иного объема металла в процессе механической обработки изделий из труб (фрезеровка маслокарманов, наружная иш фовка втулок и пр.).

Поставленная задача решена при помощи эксперимента, в кото -ром исследовано влияние степени деформации по диаметру ( бд ) и толщине стенки (<&з ) на кривизну труб, продольные остаточные напряжения, мшфотвердость слоев, характеристики точности при получении калибровочным волочением труб размером 42,5x2,6x0,9 ш. Для калибровочного волочения установлена эффективность примене -ния двухочагоБоа схемы, где безоправочное волочение в первом очаге деформации улучиает центровку заготовки во втором очаге - ко -роткооправочнсм калибровочном волочении.

Характер влияния основных параметров калибровочного волочения на кргЕизну и продольные остаточные напряжения приведен графика?/;! на рис.З.

[ Г" ! i и h 43 Î? II но

! i

t Г — "î ч 40 \

1 \ л Y

/

N

IV 1

\

S

S3 ïï Sí

<4 n V»

00 es

■о

Ci

: ' >//1,':,■.' Ч ' ondiu msnçnWJMOft

ici "i я is 40 t 7

i } /

J f L — I /

/ o? H 43

-

t 7 /

/1 /

/ / / /

/

■-'i !'0

3

S3

С5 N

Ч)

«г,

•ч

§

<ï> 3

35

§

I

¿mSjffcstfxoH екташвшл) гпкэь'орзз//

С учетом комплексного показателя оптимизации (кривизны и остаточных напряжений) достижению поставленной цели отвечает калибровочное волочение со следующими параметрами деформации:

- общая степень деформации 15-20Я';

- степень деформации в 1-м очаге 6ц, = 3-6°';

- степень дефоршции по стенке во Н-м очаге 6 s - 10-13$.

Установлено, что калибровочный проход примерно на 10^ снижает уровень поперечной разностенности.

По результатам испытаний опытных партий калиброванных труб применение разработанной технологической схемы позволяет на 10-12% снизить содержание бронзы в трубах, при этом экономический оффзкт составляет 170 руб. на тонну готовых труб.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ПВДИШШ ЭДЕКТРОСВАИШХ ЗАГОТОВОК СДОЕВ

Сварные заготовки слоев в оравнении с бесшовными имеют ряд преимуществ, к которым нужно отнести: малую поперечную разно'стен-ность (а5<0,Т мм), высокое качество поверхности, более низкую себестоимость. Отмеченные преимущества говорят о перспективносш их применения в производстве биметаллических труб.

При разработке технологии получения биметаллических труб с повышенной точностью толщины стенки исследовано влияние применения электросварных заготовок слоев. Статистический анализ точности показал, что повышение точности толщины стенки готовых труб имеет место как при совместном, так и при комбинированном применении сварных заготовок. Максимальный эффект повышения точности стенки наблюдается при использовании сварной стальной или свар -ных< заготовок обоих слоев, где при точности стенки заготовок ±0,1 мм (¿3$), точность стенки готовых труб не хуже +0,07 мм (±2,5-3$), что соответствует прогнозу с использованием выраже -пая (I).

Для применения электросварных заготовок слоев исследованы и решены вопросы, связанные с качеством удаления грата и его влияния на прочность и сплошность сварки слоев в зоне шва, влиянием структурных неоднородностей в зоне сварного шва и основного ме -талла на эксплуатационные свойства подшипника.

Применение более дешевых электросварных заготовок позволяет снизить себестоимость производства биметаллических труб. Эконо -мпческ:::: еффект от использования только стальной сварной заго -тобк:: составляет ~ 150 рублей ча тонну готовых труб.

ЕПВДРЗЫЕ ТГЖНОЯОШ ИЗГОТ0ВЛ2НГД

труб 1Ювы1'ежс:1 точности

Проведенные исследования я технологические гроработка ног.по-ли разработать лрошсгаолву» технологе» изготовления бико?:>«л.1 -гсохсях пошоознп? точягата о уменьшенной толагиои плылруь-'сто слоя, которая 31'сдрспа па ДТПЗ тгл.1ешша. На ззгэтл:?.;:ш'' ч -та 1'руСи раяработанн лролншгеппие техпячеокае условия ТУ 14 —3— ■1537-38, которчш предусмотрено авдюив тотзпяи ш12кнрут:.:;8го ¡доя па (5пл— 0,8 вместо 0,3 ьяа но рпзео действующ;; ТУ '■"-3-702-73) за счет спл;:;01:пя допуокзеглох охклоаскл:? по наруло-у диаметру I.' тсдщ'НО стопка соответственно до ±0,С5 (¿0,12',') ; ¿0,07 г,11 (+2,5-3$) (рместо ±0,1 мм {¿А%) на оса параметра по У 14-3-702-78).

Эг'.озскччес.з'й зТ^окт от сют-евая ссдорзапая бренгы л примерная более долевоЛ свараоЗ стальной заготовки составляет ~ЗСО ;ус. м тонну готовых труб.

3 А К Л О Ч Е II И Е

1, В условиях р?оту:;'.его объема производства бигяталлвюсгих ■руб сталь-бронпа для готэтпизкев сккг.т.го.Ч!'Я вэглой породи'-горяй-¡твопной задачей чвл'тется енплекзо рп'.,г'1ТТ.,э гетродлч-щлтяые пптп-•пгздонкизс '.•атэг'-'алсп, Анализ производства и потребления оз.—.-* «улстовик полпшгля косах труб показал:

- 5й1|уск труб аолько одного сочетания (стгль-оловянио!::':т}с-'•.стая бронз?) па в состоянии удовлетворить разнообразия требе -■?!!!!": к узлзм трепня т г«?ш»поозроеклл; для р.иглепалъпего пепелв-мязвая апт^.рлгшденччх ;етор?алов необходимо ресвигонив ссрта -;энта биметаллических подаяшвковпх труб по сочетаниям;

- удельной содор'ганле броней в биметаллических трубах во •зогем зависит от уровня их точности; один из путей спягсзия расхода бропен - гасчгяркзе точности подпмпннкових труб.

2, Учитывая висогуя трудоемкость проведения псслсдовант" .то заработке параметров тер.модг?%зяонрой сварки бпмоталллчоокпх '?уб, разработаны способ моделирования этого тропесса на плоских ;0;азцах (а.с. .'? 660800) и методика реализации способа, возводящая 1 минимальными трудозатратами проводить исследования тьх:'о-шгспесах параметров получения биметаллических заготов' : различите сочетаний материалов.

3, Разработана комогрзм:.-н для определения начальных контакт-

пых давлений в двухслойных заготовках, позволяйте оперативно контролировать параметры сочленения биметаллических труб.

4. На основании проведенных исследований впервые определены технологические параметры получения биметаллических заготовок из стали, плакированной безоловянистой бронзой (БрАЖ S-4) и бесфосфористыми бронза!,и (БрОЦС 4-4-2,5, БрОЩ 5-I-I). Разработаны технологические карты изготовления таких труб.

5. Исследовано влияние параметров технологического процесса изготовления подшшшковых труб на их точность. Получена расчет»-ная формула, позволяющая прогнозировать уровень поперзчной раз -ностеннеотв готовых труб по уровню-разностенноста-исходных заготовок при заданной технологической схема. Установлено влияние отделочных операций на точность наружного диаметра и толщины стенки труб.

6. Ояределена технологическая схема получения высокоточных биметаллических труб, предусматривающая:

- для повышения точности толщины стенки готовых труб применение более точных електросварных заготовок слоев;

- для повышения точности наружного диаметра - исключение отделочных операций термообработка и правки и введение калибровочного волочения.

''. На основания исследований определены параметры двухоча-гового калибровочного волочения, обеспечивающие необходимые свойства и качество готовых труб без операций термообработки и правки

8. Разработана и внедрена на ДТПЗ им.Лрнина технология из -готовлеиия холоднодеформированных биметаллических труб для под -ил пинков скольжения повышенной точности, позволяющая в 2 раза уменьшить поло допускаемых отклонений на наружный диаметр и толщину стенки и за счет этого снизить содержание бронзы в трубах на 15_20£.

Разработаны промышленные технические условия на такие трубы- ТУ I4-3-I587-38. Экономический оффект составляет 170 руб. на тонну готовых труб. Ожидаемый экономический вффокт составит 300--•310 руб. на тонну труб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Резников Е.А., Тимофеев И,Д. Исследование условий создания на-чачьных коятэктн-.т давлений при производстве биметаллических труб способом термодиффузионной сварки.-Черметинформация.-Депонированные рукописи, 1979 В II, стр.22.

2. Тимофеев И.Д., Резников Е.А. и др. Повышение точности биме -талличооких труб. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование технологии и оборудования для производства труб способа;,щ холодной и теплой деформации с целью повышения эффективности производства и качества труб", - Никополь, 1979. с.37-38.

3. Хирный Н.Д., Резников Е.А., Тимофеев И.Д.Ц др. Совершенствование технологии производства тонкостенных биметаллических труб сталь-цватной металл. - Тезисы докладов Всесоюзной науч-нотехнической конференции "Совершенствование технологии и оборудования для производства труб спосo6af.es холодной и теплой деформации с целью повышения эффективности производства и качества труб". - Никополь, 1979. с.39.

4. Резников Е.А., Тпмофеез И.Д., Комаровский Ю.З. Исследование процесса тормодиффузионной сварки биметаллических труб с антифрикционным плакирующим слоем. - Тезисы докладов Одиннадца-тов Всесоюзной научной конференции "Диффузионное соединение металлических ц неметаллических материалов". Моста. 1284.

с.26-27.

5. Резников Е.А., Тимофеев И.Д., Котрозокий 0.3. Основы технологии изготовления биметаллических труб высокой точное ти.-Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование производства холодиодеформарованиых труб", Никополь, 1984. о.22.

6. Резников Е.А., Тимофеев И.Д. и др. Разработка усовершвнство -ванной технологии изготовления биметаллических труб с использованием горячей раздачи парогазовыми смесями. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование производства холоднодеформированннх труб", Никополь, 1984. с.23.

7. Резников Е.А., Тимофеев И.Д. и др. Способ моделирования про -цесса термодиффузионной сваркд на плоских образцах. - а.с.

К 660800. Опубл. 13,05.79, Ш № 17.

8. Резников Е.А., Тимофеев И.Д. и др. Способ получения биметаллических труб диффузионной сваркой. - а.о. № 1323303. Опубл. 15.07.87, Ш й 26.

Автореферат

ВТ > 70218 Подписано к печати 21.09.89г. формат 1/16 60 х 84 Печать офсетная уч. изд. лист 1.0 т. 100 зад. № 815 ^ Рот. В Н II Т И 320600 г.Днепропетровск ул. Писараевского, I - а Бесплатно