×
10.01.2015
216.013.1997

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ПАЙКОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при изготовлении пайкой биметаллических труб из сталей и сплавов. Охватывающий элемент изготавливают с внутренним диаметром, который меньше наружного диаметра охватываемого элемента вместе с нанесенным на его поверхность припоем, но при этом больше наружного диаметра охватываемого элемента без припоя. Припой наносят на наружную поверхность охватываемого элемента. Проводят коаксиальную сборку элементов путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента. Перед коаксиальной сборкой элементов осуществляют нагрев только охватывающего элемента до температуры пайки, а в процессе коаксиальной сборки элементов одновременно осуществляют их пайку с последующим охлаждением. Способ обеспечивает повышение качества паяного шва при снижении трудоемкости пайки.
Основные результаты: Способ изготовления пайкой биметаллических труб, включающий изготовление охватывающего и охватываемого элементов, нанесение припоя на наружную поверхность охватываемого элемента, коаксиальную сборку элементов путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента, нагрев до температуры пайки и охлаждение, отличающийся тем, что охватывающий элемент изготавливают с внутренним диаметром, который меньше наружного диаметра охватываемого элемента вместе с нанесенным на его поверхность припоем и при этом больше наружного диаметра охватываемого элемента без припоя, а перед коаксиальной сборкой элементов осуществляют нагрев только охватывающего элемента до температуры пайки, причем в процессе коаксиальной сборки элементов одновременно осуществляют их пайку с последующим охлаждением.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам изготовления многослойных труб, в частности к способам изготовления биметаллических труб из сталей и сплавов пайкой.

Известен способ изготовления биметаллической трубы (Патент РФ №2438842, МПК7 В23К 1/008, В23К 101/06, В32В 15/01, Бюл. №1 от 10.01.2012), заключающийся в сборке составной заготовки в виде двух разнородных коаксиально размещенных труб, внутренняя из которых короче наружной на 1-2 мм. Вакуумно-плотным швом заваривают зазор на торцевом конце сборки, где концы труб находятся в одной плоскости. Затем приваривают заглушку вакуумно-плотным швом на другом конце сборки. Устанавливают сборку в вертикальном положении так, чтобы заглушка стала дном сборки, и помещают на внутреннее дно заглушки припой. Затем приваривают вакуумно-плотным швом к верхней части сборки патрубок, соединенный с форвакуумным насосом и баллоном с безокислительным газом. Откачивают воздух из сборки. Помещают сборку в вертикальную трубчатую печь, нагревают до расплавления припоя. Нагнетают жидкий припой в вакуумированный зазор с помощью сжатого газа. Кристаллизацию припоя в зазоре осуществляют путем медленного поднятия сборки из печи.

Основными недостатком этого способа является сложность и трудоемкость проведения сборки и пайки, требующей применения сложного вакуумного оборудования и вертикальной трубчатой печи.

Аналогом данного способа изготовления труб пайкой также является способ изготовления многослойной трубы (А.с. №1247214, В23К 31/06, 1986, БИ №28, «Способ изготовления многослойной трубы») при котором трубу собирают из отдельных втулок, образующих внутренний, средний и наружный слои, из разных материалов. Втулки каждого охватывающего слоя перекрывают стыки втулок охватываемого слоя. На наружные поверхности втулок внутреннего и среднего слоев нанесен припой. При сборке втулки внутреннего слоя размещают на сердечнике оправки. Сердечник представляет собой стержень, длиной незначительно превышающей длину требуемой многослойной трубы. На одном конце стержня выполнен бурт с диаметром, меньшим наружного диаметра трубы, на другом - резьба. Втулки составляющих трубных заготовок слоев надевают на сердечник до упора в бурт. Втулки собирают с минимальным зазором. После этого на сердечник оправки надевают прижимную и пружинную шайбы и гайкой плотно поджимают втулки трубных заготовок торцами друг к другу.

Наружную поверхность составленной многослойной трубы последовательно с малым шагом оплавляют сварочной дугой, для чего труба получает вращательное, а сварочная дуга поступательное движение. Тепло сварочной дуги проникает внутрь и способствует последовательному локальному расплавлению всех припоев между составляющими трубу втулками. Расплавляясь, припой заполняет зазоры между втулками, в то же время под действием сжимающих напряжений остывающего наружного слоя последний получает радиальную усадку между слоями втулок.

Основными недостатками данного способа являются высокая трудоемкость сборки; значительное снижение производительности пайки в случае пайки длинномерных труб за счет организации локального нагрева многослойной сборки; оплавленная наружная поверхность с литой структурой металла, имеющего низкие механические свойства.

Наиболее близким способом по технической сущности к заявляемому является способ изготовления слоистых трубчатых изделий (А.с. №1103437, В23К 31/06, 1989, БИ №16, «Способ изготовления слоистых трубчатых изделий»), включающий изготовление охватываемого и охватывающего элементов, нанесение припоя на наружную поверхность охватываемого элемента, коаксиальную сборку охватываемого элемента с охватывающим элементом путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента, нагрев до температуры пайки с осадкой охватывающего элемента на охватываемый элемент путем растяжения охватывающего элемента вдоль его оси, причем осадку охватывающего элемента производят до пайки при температуре меньшей температуры плавления припоя, и охлаждение.

Основными недостатками способа прототипа являются необходимость осадки охватывающего элемента путем растяжения вдоль его оси для уменьшения зазора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью охватываемого элемента с нанесенным припоем, т.к. для коаксиальной сборки внутренний диаметр охватывающего элемента изготавливают большим, чем наружный диаметр охватываемого элемента с нанесенным припоем. Необходимость осевого растяжения значительно ограничивает возможность применения данного способа для толстостенных и длинномерных труб. Высокая трудоемкость и низкая производительность локального кольцевого нагрева приводит к неравномерному нагреву по длине собранных элементов, что вызывает образование дефектов в паяном шве в виде непропаев (мест, где припой отсутствует).

Задачей изобретения является снижение трудоемкости способа изготовления биметаллических труб пайкой и повышение качества паяного шва.

Поставленная задача решается тем, что заявляемый способ включает в себя изготовление охватываемого элемента, нанесение припоя на его наружную поверхность, после нанесения припоя на наружную поверхность охватываемого элемента изготавливают внутреннюю поверхность охватывающего элемента диаметром меньшим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента вместе с нанесенным на нее припоем, но большим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента без припоя, нагрев до температуры пайки охватывающего элемента без охватываемого элемента, коаксиальную сборку охватываемого элемента с охватывающим элементом путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента проводят после нагрева перед охлаждением.

Снижение трудоемкости заявляемого способа достигается за счет того, что нагреву до температуры пайки, которая, как известно, выше температуры полного расплавления припоя на 50-100°С, подвергается охватывающий элемент без охватываемого элемента, причем нагревают весь охватывающий элемент (например, в печи). Это позволяет использовать в качестве охватывающих элементов толстостенные трудно деформируемые заготовки. Снижению трудоемкости изготовления также способствует проведение коаксиальной сборки охватываемого элемента с охватывающим элементом перед охлаждением, совмещая сборку и пайку элементов между собой.

Повышение качества паяного шва заявляемого способа достигается за счет того, что внутреннюю поверхность охватывающего элемента изготавливают после нанесения припоя на наружную поверхность охватываемого элемента диаметром меньшим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента вместе с нанесенным на нее припоем, но большим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента без припоя.

Известно, что при нагреве металлические тела увеличивают свои размеры согласно зависимости, подставив в которую внутренний диаметр охватывающего элемента, получим Dтп=Dи(1+α(Тпо)), где Dтп - внутренний диаметр охватывающего элемента при температуре пайки; Dи - исходный перед нагревом внутренний диаметр охватывающего элемента; α - коэффициент линейного расширения металла (для стали составляет 12,35·10-6 градус-1); Тп температура пайки; То - температура перед нагревом (температура окружающей среды, в первом приближении - комнатная).

При нагреве внутренний диаметр охватывающего элемента будет увеличиваться. При достижении температуры пайки он станет больше диаметра охватываемого элемента вместе с нанесенным на его поверхность припоем, что обеспечивает коаксиальную сборку охватываемого элемента с охватывающим элементом путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента. Для этого необходимо изготовить внутреннюю поверхность охватывающего элемента после нанесения припоя на наружную поверхность охватываемого элемента диаметром меньшим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента вместе с нанесенным на нее припоем, но большим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента без припоя.

Если изготовить внутреннюю поверхность охватывающего элемента диаметром меньшим диаметра наружной поверхности охватываемого элемента, то осуществить коаксиальное размещение в полости охватывающего элемента охватываемого элемента с нанесенным на его поверхность припоем путем его перемещения вдоль образующей охватывающего элемента не удается, т.к. при температуре пайки будет отсутствовать зазор между элементами.

Если изготовить внутреннюю поверхность охватывающего элемента большим диаметром, чем диаметр наружной поверхности охватываемого элемента вместе с нанесенным на нее припоем, то между элементами будет зазор. При температуре пайки этот зазор между элементами будет еще больше. Сборку осуществить можно, но после охлаждения зазор между элементами останется, что приведет к отсутствию паяного шва, т.е. отсутствию соединения между элементами, обусловливая отсутствие и качества.

При таком ограничении внутреннего диаметра охватывающего элемента толщина припоя, нанесенного на наружную поверхность охватываемого элемента, не должна быть больше половины величины, на которую увеличится внутренний диаметр охватывающего элемента при нагреве до температуры пайки.

В процессе коаксиального размещения охватываемого элемента в полости нагретого охватывающего элемента расположенный на его наружной поверхности припой, находящийся в твердом состоянии, контактируя с нагретым охватывающим элементом, нагревается и частично переходит в жидкое состояние, т.к. температура охватывающего элемента выше температуры плавления припоя, что обеспечивает перемещение охватываемого элемента и припоя относительно внутренней поверхности охватывающего элемента и пайку за счет перемещения и смачивания припоем его внутренней поверхности.

При охлаждении диаметральные размеры охватывающего элемента уменьшаются, что создает сжимающее усилие на кристаллизующийся припой, вытесняя его избыток между охватывающим и охватываемым элементами на их торцевые поверхности, а после кристаллизации припоя - сжимающие напряжения в паяном шве.

Вытеснение избытка припоя между охватывающим и охватываемым элементами на их торцевые поверхности исключает образование в паяном шве непропаев, а сжимающие напряжения - образование трещин, повышая тем самым качество паяного шва.

Пример реализации заявляемого способа при изготовлении двухслойной биметаллической трубы.

Охватываемый элемент изготавливался в виде трубы из инструментальной стали марки 4Х5МФСА диаметрами 23 мм × 30 мм и длиной 500 мм. Охватываемый элемент предварительно прошел закалку и имел перед пайкой твердость 40-42 HRCэ.

В качестве припоя выбрали кадмий с температурой плавления 321°С, который наносился на наружную поверхность охватываемого элемента методом цианистого кадмирования (анод - пластина кадмия) по следующей технологии. На первом этапе поверхность подвергалась электрохимическому обезжириванию в растворе состава: NaOH+Na2СО3+Na3РO4. Время обезжиривания составило 10 мин. Далее проводилось травление в растворе соляной кислоты. Цианистое кадмирование осуществлялось в растворе состава: CdO+NaCN+Na2SO4+NiSO4, в течение 10 минут. Толщина покрытия кадмия составила 0,05-0,06 мм (на сторону), а наружный диаметр охватываемого элемента вместе с припоем - 30,1-30,12 мм.

Охватывающий элемент изготавливался в виде трубы из стали марки 38Н3МФА диаметрами 30,05 мм × 100 мм и длиной 500 мм, т.е. больше внутреннего диаметра охватывающего элемента (30 мм), но меньше, чем наружный диаметр охватываемого элемента вместе с припоем.

Охватывающий элемент нагревался в печи до температуры 420°С. При данной температуре его внутренний диаметр составил 30,186 мм, т.е. большую величину, чем наружный диаметр охватываемого элемента с нанесенным припоем. Затем в процессе одной технологической операции внутрь него коаксиально осевым перемещением установили охватываемый элемент, проводя при этом пайку. После остывания двухслойная заготовка трубы была механически обработана по внутренней и наружной поверхностям в требуемые размеры - 24 мм × 98 мм и длину 500 мм.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает снижение трудоемкости способа изготовления биметаллических труб пайкой и повышает качество паяного шва, позволяя использовать толстостенные трубы в качестве охватывающего элемента.

Способ изготовления пайкой биметаллических труб, включающий изготовление охватывающего и охватываемого элементов, нанесение припоя на наружную поверхность охватываемого элемента, коаксиальную сборку элементов путем осевого перемещения охватываемого элемента относительно образующей охватывающего элемента, нагрев до температуры пайки и охлаждение, отличающийся тем, что охватывающий элемент изготавливают с внутренним диаметром, который меньше наружного диаметра охватываемого элемента вместе с нанесенным на его поверхность припоем и при этом больше наружного диаметра охватываемого элемента без припоя, а перед коаксиальной сборкой элементов осуществляют нагрев только охватывающего элемента до температуры пайки, причем в процессе коаксиальной сборки элементов одновременно осуществляют их пайку с последующим охлаждением.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 27 items.
27.04.2013
№216.012.391e

Способ определения микроциркуляторных повреждений при шоке и эффективности противошокового лечения

Изобретение относится к медицине, а именно медицине катастроф, медицине критических состояний, к анестезиологии и реаниматологии, и может быть использовано при шоке. Для этого пациента укладывают в горизонтальное положение лежа на спине, предварительно придав головному концу кровати угол...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480183
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.07.2014
№216.012.e37e

Способ изготовления упругих элементов с использованием метода анизотропного ориентирования наноструктуры в материале

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac фазовых превращений, пластическую деформацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524028
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.07.2015
№216.013.5d1e

Устройство для охлаждения

Изобретение относится к средствам лечения ишемии и гипоксии и может быть использовано для повышения эффективности и безопасности реанимации при геморрагическом шоке. Устройство выполнено из неэластичного материала, имеет форму дуги, включает датчики давления и содержит полость, заполненную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555379
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.08.2015
№216.013.7466

Способ обработки воды и/или масла для повышения их биологической активности и устройство для обработки

Изобретение относится к обработке воды, масел, смесей масел, воды, водных растворов, смесей масел с водой (эмульсий) для повышения их биологической активности и может быть использовано в медицине, косметологии, пищевой промышленность. Способ обработки воды и/или масла включает формирование в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561373
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.11.2015
№216.013.8eb6

Способ записи изображений

Изобретение относится к области записи изображений. Способ заключается в том, что на стеклянной подложке формируют светочувствительный слой пленки из однослойных углеродных нанотрубок, содержащих инкапсулированные наночастицы железа. Поверх пленки наносят слой раствора кислоты и облучают пленку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568143
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.01.2016
№216.013.a34e

Способ оценки фрикционного взаимодействия элементов свитых изделий

Изобретение относится к области трибологии и триботехники и может использоваться для качественной оценки фрикционного взаимодействия при изучении трибологических свойств свитых изделий типа стальных канатов, тросов и других подобных изделий. В частности, способ полезен при выборе смазочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573448
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.03.2016
№216.014.c9f5

Пластинчатый распылитель жидкости

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к распылителям жидкостей, и может быть использовано для распыления воды, суспензий, лекарственных препаратов и агрессивных жидкостей. Распылитель содержит корпус, пьезопреобразователь в качестве источника колебаний и распыляющий узел в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577582
Дата охранного документа: 20.03.2016
20.03.2016
№216.014.cc96

Способ создания течения в капле жидкости

Изобретение относится к области микрофлюидики и может быть использовано для создания течения в капле жидкости и перемешивания жидкостей в малых объемах. Предложенный способ заключается в том, что каплю жидкости, в которой нужно создать течение, помещают на горизонтально расположенную тонкую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577799
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.04.2016
№216.015.2ff9

Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания сухой порошкообразной смеси, содержащей титан и аморфный бор, с отношением массы титана к массе аморфного бора от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580584
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.3530

Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания сухой порошкообразной смеси, содержащей титан и карбид бора, с отношением массы титана к массе карбида бора от 0,66...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581336
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 1-10 of 35 items.
20.02.2013
№216.012.2653

Способ легирования поверхности металлических изделий

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает нанесение легирующих элементов или их соединений на подложку и прикрепление подложки к поверхности газифицируемой модели. Легирующие элементы или их соединения могут наносить на подложку слоями. К участку модели могут прикреплять...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475331
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.09.2013
№216.012.6ee3

Способ определения модуля упругости юнга материала микро- и наночастиц

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов путем вдавливания индентора в поверхность образца с заданной нагрузкой, а именно к способам определения статического модуля упругости Юнга. Сущность: совместно используют экспериментальное вдавливание индентора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494038
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.01.2014
№216.012.9568

Способ пробоотбора и пробоподготовки твердых материалов

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу пробоотбора и пробоподготовки к химическому анализу твердых материалов (металлов, минералов, синтетических материалов). Способ включает отбор навески путем разрушения поверхностного слоя материала с ее последующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503942
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.07.2014
№216.012.e37e

Способ изготовления упругих элементов с использованием метода анизотропного ориентирования наноструктуры в материале

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac фазовых превращений, пластическую деформацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524028
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.07.2015
№216.013.5d1e

Устройство для охлаждения

Изобретение относится к средствам лечения ишемии и гипоксии и может быть использовано для повышения эффективности и безопасности реанимации при геморрагическом шоке. Устройство выполнено из неэластичного материала, имеет форму дуги, включает датчики давления и содержит полость, заполненную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555379
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.08.2015
№216.013.7466

Способ обработки воды и/или масла для повышения их биологической активности и устройство для обработки

Изобретение относится к обработке воды, масел, смесей масел, воды, водных растворов, смесей масел с водой (эмульсий) для повышения их биологической активности и может быть использовано в медицине, косметологии, пищевой промышленность. Способ обработки воды и/или масла включает формирование в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561373
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.11.2015
№216.013.8eb6

Способ записи изображений

Изобретение относится к области записи изображений. Способ заключается в том, что на стеклянной подложке формируют светочувствительный слой пленки из однослойных углеродных нанотрубок, содержащих инкапсулированные наночастицы железа. Поверх пленки наносят слой раствора кислоты и облучают пленку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568143
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.01.2016
№216.013.a34e

Способ оценки фрикционного взаимодействия элементов свитых изделий

Изобретение относится к области трибологии и триботехники и может использоваться для качественной оценки фрикционного взаимодействия при изучении трибологических свойств свитых изделий типа стальных канатов, тросов и других подобных изделий. В частности, способ полезен при выборе смазочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573448
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.03.2016
№216.014.c9f5

Пластинчатый распылитель жидкости

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к распылителям жидкостей, и может быть использовано для распыления воды, суспензий, лекарственных препаратов и агрессивных жидкостей. Распылитель содержит корпус, пьезопреобразователь в качестве источника колебаний и распыляющий узел в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577582
Дата охранного документа: 20.03.2016
20.03.2016
№216.014.cc96

Способ создания течения в капле жидкости

Изобретение относится к области микрофлюидики и может быть использовано для создания течения в капле жидкости и перемешивания жидкостей в малых объемах. Предложенный способ заключается в том, что каплю жидкости, в которой нужно создать течение, помещают на горизонтально расположенную тонкую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577799
Дата охранного документа: 20.03.2016
+ добавить свой РИД