6. POWAOKI PLATEROWANE
Platery są to materiały (określane też jako rodzaj kompozytów) składające się z dwóch lub
więcej warstw różnych metali trwale złączonych (nie dających się rozdzielić mechanicznie), co
jest wynikiem działania temperatury, odkształcenia plastycznego, ciśnienia lub próżni podczas
wytwarzania. Celem wytwarzania platerów jest uzyskanie kombinacji żądanych właściwości;
głównie odporności na korozję, odpowiednich właściwości tarciowych, lub specjalnych
właściwości elektrycznych, cieplnych bądz efektów estetycznych, przy niższych kosztach niż
zastosowanie litego materiału, albo uzyskanie tworzywa o specyficznych właściwościach,
których nie posiada materiał lity.
Właściwości plateru, np. odporność na korozję, przewodność cieplną, ocenia się według
odporności warstwy nałożonej i są one równe własnościom materiału jednorodnego, litego.
Najczęściej plateruje się miękką stal węglową, rzadziej aluminium, miedz, nikiel i ich stopy. Stal
węglową pokrywa się stalą odporną na korozję, miedzią, niklem i ich stopami, srebrem, platyną i
in. Platery są produkowane w formie blach, płyt, taśm, rur, prętów i drutów, przy czym platery
mogą być jednostronne lub po obu stronach podłoża, w zależności od warunków jakie musi
spełniać element platerowany. Grubość nakładanych warstw, zależnie od rodzaju i przeznaczenia
może wahać się od 1,5 do 15% grubości podłoża, co w praktyce oznacza przy różnych
sposobach nakładania, grubości od kilku mikrometrów do kilku milimetrów.
Metody nakładania warstw można zaliczyć do dwóch zasadniczych grup:
- platerowanie na zimno; walcowanie na zimno, tłoczenie, przeciąganie, platerowanie
wybuchem
- platerowanie na gorÄ…co; walcowanie na gorÄ…co, przeciÄ…ganie, wylewanie, odlewanie
odśrodkowe, natapianie, przytapianie, napawanie, gorące naprasowanie izostatyczne,
spiekanie.
Metal lub stop nakładany na podłoże może być w stanie roztopionym jak w metodach
odlewniczych (natapianie i obtapianie) albo w stanie stałym, jak w metodach walcowania na
zimno i na gorÄ…co, platerowania wybuchem, naprasowywania.
Trwałe połączenie metali wytworzone metodami nanoszenia stopionego metalu na podłoże jest
wywołane przez nacisk wywierany na podłoże przez skurcz towarzyszący przejściu ze stanu
ciekłego w stan stały. Natomiast w technice platerowania bez stopienia nakładanego metalu lub
stopu wykorzystuje się różne formy odkształcenia walcowanie, przeciąganie, tłoczenie.
Poszczególne techniki platerowania różnią się stopniem odkształcania i ilością ciepła do
utworzenia złącza i sposobem doprowadzenia metali do bezpośredniego dokładnego styku.
Trwałe połączenie jest wynikiem zarówno nacisku wywieranego na podłoże przez dociskany
metal nakładany jak i oddziaływania wyzwolonego ciepła podczas odkształcania, które
przyspiesza dyfuzję oraz oddziaływania międzyatomowe obu materiałów w formie wymiany
elektronów w obszarze łączonych powierzchni.
6.1. Platery wytwarzane metodÄ… walcowania
6.1.1. Walcowanie na gorÄ…co
Stosuje się do łączenia metali i stopów o zbliżonym zakresie temperatur przeróbki plastycznej i
dobrej obrabialności na gorąco. Najczęściej jako podłoże stosuje się stale niskowęglowe
konstrukcyjne lub niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości, a jako warstwę platerującą:
stale nierdzewne ferrytyczne, austenityczne, dupleks, metale nieżelazne i ich stopy. Udział
warstwy platerującej waha się w granicach od 5 do 50% całkowitej grubości plateru, ale
najczęściej stosuje siÄ™ platery z udziaÅ‚em 10 ÷ 25% warstwy platerujÄ…cej.
Podstawowym sposobem wytwarzania platerów jest metoda pakietowa, przedstawiona
schematycznie na rys. 6.1
Rys. 6.1. Schemat pakietu złożonego z dwóch płyt stalowych przeznaczonych do jednostronnego
połączenia z materiałem platerującym, pomiędzy którymi umieszczono przekładki
zapobiegające tworzeniu się kruchych faz międzymetalicznych lub niskotopliwych eutektyk
na granicy połączenia. Oba zestawy w pakiecie oddzielone są cienką warstwą masy izolacyjnej
zabezpieczającej przed zgrzaniem ze sobą płyt platerowanych
Technologia otrzymywania plateru metodą pakietową składa się z następujących operacji:
- czyszczenie łączonych płyt,
- ułożenie pakietu, dociśnięcie, zabezpieczenie przed utlenieniem,
- nagrzewanie pakietu,
- walcowanie na gorÄ…co,
- trawienie,
- dzielenie i obcinanie brzegów,
- walcowanie na zimno na grubość końcową,
- wyżarzanie rekrystalizujące,
- trawienie,
- obcinanie brzegów i dzielenie na arkusze, pasy.
Istotną operacją dla uzyskania trwałego połączenia (zgrzania) materiałów jest bardzo staranne
oczyszczenie stykających się powierzchni, przede wszystkim z warstw tlenków. Stosuje się
trawienie w roztworze kwasu siarkowego, płukanie w mleku wapiennym, a następnie w wodzie.
Powierzchnie styku szczotkuje się mechanicznie i odtłuszcza w alkoholu metylowym i
niezwłocznie płyty składa się w pakiet. Dokładnie złożony i dociśnięty pakiet owija się cienką
blachą z miękkiej stali węglowej albo obejmuje stalowymi listwami tworzącymi ramkę, którą
dookoła spawa się ograniczając tym dostęp powietrza do pakietu aby zmniejszyć stopień
utlenienia metali. Im stopień utlenienia powierzchni stykowych jest bowiem mniejszy tym
zgrzanie jest dokładniejsze.
Pakiet nagrzewa siÄ™ do temperatury ok. 100°C wyższej od temperatury przeróbki plastycznej i
przetrzymuje do wyrównania temperatury w całej objętości. Materiały do platerowania
zwiększają plastyczność i mogą się też uaktywniać niekiedy niepożądane procesy dyfuzyjne w
obszarze stykających się powierzchni, czemu przeciwdziałają przekładki z metali nie tworzących
faz międzymetalicznych lub eutektyk. Przed walcowaniem na gorąco usuwa się pozostałość
utlenionej blachy stalowej użytej do owijania pakietu. Walcowanie prowadzi się do grubości
wstępnej plateru. Następnie trawi się, dzieli i obcina brzegi oraz poddaje walcowaniu na zimno
na grubość końcową, poddaje wyżarzaniu rekrystalizującemu, ponownie trawi, obcina brzegi i
dzieli na arkusze lub pasy.
Metoda platerowania jest więc pracochłonna ze względu na konieczność zabezpieczenia
łączonych powierzchni przed utlenieniem. Pomimo tego stanowi ona bardzo ważny sposób
wytwarzania blach platerowanych, w wypadku połączeń stali niestopowej ze stalą nierdzewną tą
metodą produkuje się około 90% platerów. Budowę plateru z tych stali pokazano na rys. 6.2.
Rys. 6.2. Mikrostruktura platerowanej blachy,
w obszarze połączenia stali austenitycznej
1H18N9T ze stalÄ… St3S; przy granicy
połączenia w stali niestopowej widoczne
odwęglenie i rozrost ziarn ferrytu. Traw. Nital
6.1.2. Walcowanie na zimno
Z materiałów poddających się stosunkowo łatwo przeróbce plastycznej na zimno mogą być
wytwarzane platery metodą walcowania na zimno pakietów złożonych w taki sam sposób jak w
metodzie walcowania na gorąco (rys. 6.1). Metodą tą wytwarza się głównie platery w postaci
cienkich taśm. Zaletą tej metody jest zmniejszenie do minimum utleniania. Najczęściej łączy się
stal z miedziÄ… i jej stopami o budowie jednofazowej.
Technologia platerowania metodą walcowania na zimno składa się z następujących operacji:
- czyszczenie chemiczne lub mechaniczne łączonych materiałów,
- układanie pakietu,
- walcowanie pakietu na zimno z dużym gniotem w pierwszym przejściu,
- wyżarzanie rekrystalizujące
- trawienie,
- obcinanie brzegów,
- walcowanie na wymiar końcowy,
- wyżarzanie rekrystalizujące,
- trawienie,
- obcinanie brzegów.
Dokładne czyszczenie łączonych powierzchni jest warunkiem uzyskania trwałego połączenia,
tak jak w metodzie walcowania na gorąco. Ponieważ oczyszczone powierzchnie pokrywają się
intensywnie warstewką tlenków, dlatego złożone płyty w postaci pakietu poddaje się
bezpośrednio walcowaniu. W pierwszym przepuście stosuje się największy gniot (do 70%),
niezbędny do skruszenia warstewki tlenkowej występującej na powierzchniach zetknięcia
łączonych metali. Dzięki temu oba materiały wchodzą w kontakt adhezyjny, powstają punkty
sczepienia, a wydzielające się ciepło w obszarze łączonych powierzchni inicjuje tam procesy
dyfuzji, przez co wzrasta niebezpieczeństwo utleniania i tworzenia kruchych faz
międzymetalicznych. Dlatego gdy walcowanie na zimno przebiega w temperaturze wyższej od
otoczenia, należy dla łączonych metali określić temperaturę krytyczną, której nie powinno się
przekroczyć.
Na końcową jakość platerów otrzymywanych przez walcowanie podstawowy wpływ ma grubość
warstw i wymiary całkowite wyrobu oraz wielkość gniotu. Im większa jest grubość warstwy
platerującej, tym większy gniot wymagany jest do osiągnięcia trwałego połączenia dobrej
jakości. Warunkiem koniecznym uzyskania plateru o dobrej jakości jest dobór materiałów o
zbliżonych właściwościach i by składnik bardziej miękki miał mniejszą grubość, a całość była
jak najszersza.
Wstępnie połączone warstwy metali poddaje się wyżarzaniu rekrystalizującemu
międzyoperacyjnemu, podczas którego następuje połączenie dyfuzyjne. Jednocześnie
wyżarzanie rekrystalizujące jest zabiegiem usunięcia zgniotu między kolejnymi operacjami
walcowania i przywrócenia niezbędnej plastyczności do dalszego walcowania. Po uzyskaniu
końcowej grubości plater poddaje się ponownie wyżarzaniu rekrystalizującemu, trawieniu i
obcinaniu brzegów.
Rys. 6.2. Mikrostruktura plateru stal -
stop aluminium z cynÄ…, wykonanego
metodÄ… walcowania na zimno;
widoczne odkształcenie plastyczne
ferrytu i perlitu. Traw. nital
6.2. Zgrzewanie wybuchem
Zgrzewanie wybuchowe zalicza się do grupy mechanicznych metod spajania i wyróżnia się
wśród innych m.in.:
- szerokim zakresem możliwości łączenia różnych metali, nawet takich, których spajanie
innymi metodami jest trudne lub niemożliwe, tabl. 6.1,
- dobrymi własnościami mechanicznymi i technologicznymi połączeń.
Zgrzewanie wybuchowe jest wykorzystywane najszerzej do platerowania metali głównie w
postaci blach.
Blachy platerowane wybuchowo wytwarza siÄ™ na gotowo albo po zgrzaniu poddaje siÄ™
walcowaniu. Wybór sposobu wytwarzania zależy od wymaganych wymiarów i własności blachy
platerowanej. Blachy platerowane stosuje się do wytwarzania zbiorników wysokociśnieniowych,
ścian sitowych wymienników ciepła, elementów aparatury chemicznej, pojemników odpadów
nuklearnych, płyt przeciwpancernych, folii jubilerskich, monet, naczyń kuchennych. Jako
materiały pokrywające stosuje się m.in.: stale nierdzewne, mosiądze, brązy, miedz, aluminium i
jego stopy, stopy niklu, tytanu, cyrkonu, wolframu.
Zgrzewanie wybuchowe polega na łączeniu dwóch lub więcej elementów metalowych za
pomocą energii wyzwalającej się przy detonacji materiału wybuchowego, co przedstawiono
schematycznie na rys. 6.3. Aączone płyty (4) i (5) mogą być ustawione względem siebie pod
określonym kątem ą (a), bądz równolegle (b). Na płycie (4) ułożonej na masywnym podłożu
umieszczona jest podpora (6) oddzielająca łączoną cieńszą płytę (5), na powierzchnię której
nałożona jest podkładka ochronna (2) z warstwą kruszącego materiału wybuchowego (1) i
detonatorem (3).
Płyta nastrzeliwana pod wpływem detonacji, której front przesuwa się z prędkością detonacji D,
rys. 6.4, jest w sposób ciÄ…gÅ‚y odrzucana i odginana o kÄ…t ´ co powoduje, że zderzenie pÅ‚yt
nastÄ™puje pod kÄ…tem ² = Ä… + ´, dla ukÅ‚adu ze wstÄ™pnym kÄ…tem Ä… (a) lub ² = ´ dla ukÅ‚adu
równolegÅ‚ego. KÄ…t ² nazywa siÄ™ kÄ…tem zderzenia, a kÄ…t ´ - kÄ…tem odrzutu.
a) b)
Rys. 6.3. Schemat zgrzewania wybuchowego z ułożeniem płyt łączonych pod kątem ą (a) i
ułożeniem równoległym (b); 1 materiał wybuchowy, 2 podkładka ochronna, 3 zapalnik, 4
płytka platerowana, 5 - płyta platerująca, 6 - podpora
Zderzenie dwóch ciał stałych powoduje powstanie wewnętrznych ciśnień w sąsiedztwie punktu
kolizji. Ciśnienia przy zderzeniu metali osiągają wartości rzędu dziesiątek tysięcy MPa i
wystarczają, aby pomijając wytrzymałość materiału, traktować ruch metali w obszarze zderzenia
jako przepływ ściśliwego, nielepkiego płynu. Wynika stąd, że zderzenie ukośne płyt
metalowych, któremu towarzyszy powstawanie strumienia usuwającego warstewki
powierzchniowe (tlenkowe) z metalu, można traktować jako zderzenie dwóch strumieni cieczy.
Mechanizm zgrzewania wybuchowego nie został dotychczas w pełni wyjaśniony. Przyjmuje się,
że zgrzewanie wybuchowe jest następstwem współdziałania ze sobą wielu procesów w obszarze
zderzenia. Do najważniejszych zalicza się: samooczyszczanie powierzchni, formowanie się fal
międzypowierzchniowych, procesy cieplne, odkształcenie plastyczne, działanie naprężeń
rozciągających. Procesowi zgrzewania towarzyszą zjawiska rekrystalizacji i dyfuzji, które
przebiegają głównie bezpośrednio po uformowaniu połączenia i wpływają znacząco na
własności połączeń.
Rys. 6.4. Schemat procesu
zgrzewania wybuchowego płyt
ułożonych wstępnie pod kątem ą;
ß - kÄ…t zderzenia,
vD szybkość łączenia,
vZ szybkość przemieszczania
nastrzeliwanej płyty,
W procesie zgrzewania wybuchowego przy odpowiednich parametrach powstajÄ… cykliczne
odkształcenia zgrzewanych powierzchni. Odkształcenia te ze względu na ich kształt i charakter
nazywa się falami międzypowierzchniowymi. Ich długość i amplituda są funkcją wielu
czynników. Odkształcenie plastyczne zderzających się powierzchni płyt jest jednym z
podstawowych warunków uzyskania połączenia przy zgrzewaniu, głównie przez spowodowanie
dostatecznego zbliżenia zgrzewanych powierzchni. Ponadto zgrzewaniu wybuchowemu
towarzyszy powstawanie na powierzchni nastrzeliwanej płyty w obszarze zderzenia płyt
naprężeń ściskających, na których froncie wytwarzają się bardzo wysokie ciśnienia w czasie
bardzo krótkiego czasu działania rzędu kilku mikrosekund.
Tabl. 6.1. Możliwości łączenia metodą zgrzewania wybuchem wybranych metali i stopów
Stellit Ti Stopy Ni Stopy Cu Al Stale Stale
nierdzewne niestopowe
Stale X X X X X X
niestopowe
Stale X X X X X X
nierdzewne
Al X X X X
Stopy Cu X X X
Stopy Ni X X
Ti X
6.2.1. Ogólna charakterystyka połączeń zgrzewanych wybuchem
Geometria i budowa zgrzein wybuchowych zależy przede wszystkim od rodzaju łączonych
metali, parametrów zgrzewania, grubości zgrzewanych elementów, rodzaju podłoża i
przygotowania powierzchni.
Niezależnie od rodzaju zgrzewanych metali można wyróżnić trzy podstawowe typy połączeń
uzyskiwane przy różnych parametrach zgrzewania:
- połączenia płaskie bez warstwy pośredniej,
- połączenia faliste,
- połączenia z ciągłą warstwą pośrednią.
Połączenia płaskie, bez warstwy pośredniej, tworzą się przy małych prędkościach przebiegu
zgrzewania. Mają charakter typowo adhezyjny. Przyległe do powierzchni kontaktowej warstwy
metali mają znacznie odkształcone ziarna w kierunku zgodnym z kierunkiem detonacji.
Połączenia faliste tworzą się przy większych prędkościach zgrzewania niż połączenia płaskie bez
warstwy pośredniej. Wzrost prędkości zgrzewania powoduje powstanie w połączeniu obszarów
warstwy pośredniej, która jest stopioną i zakrzepniętą warstwą metalu podczas procesu
zgrzewania. W praktyce dąży się do uzyskania połączeń falistych bez warstwy pośredniej lub z
niewielkim jej udziałem, ponieważ posiada ona dużą twardość, strukturę dendrytyczną z
licznymi defektami w postaci jam usadowych, pęknięć, pęcherzy. Struktura metali w warstwach
przyległych do powierzchni kontaktowej istotnie zależy od wielkości obszarów stopionych
podczas łączenia, które są zródłem ciepła. Jeśli te obszary są niewielkie lub ich brak, to w
warstwach przyległych do powierzchni kontaktowej występują skutki odkształcenia
plastycznego na zimno linie poślizgu, wydłużone ziarna. Obecność obszarów stopionych o
znacznej wielkości powodują zanik tekstury walcowania, rekrystalizację i rozrost ziarn.
Połączenia z ciągłą warstwą pośrednią tworzą się przy dużych prędkościach zgrzewania, w
przybliżeniu odpowiadających prędkości rozchodzenia się dzwięku w zgrzewanych metalach.
Zgrzane metale są połączone ze sobą warstwą stopionego i zakrzepniętego metalu podczas
zgrzewania. W obszarze przyległym do warstwy pośredniej występuje szeroka strefa zmian
strukturalnych, w której zanika tekstura walcowania i zgniot wywołany procesem łączenia, a
ziarna ulegają rozrostowi. Połączenia takie mają bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie i
twardość ale są kruche, dlatego nie są stosowane w praktyce.
PodstawowÄ… zasadÄ… oceny zgrzein wybuchowych sÄ…:
- wytrzymałość nie mniejsza niż wytrzymałość słabszego z łączonych metali,
- budowa falista (najkorzystniej fale o niewielkiej długości i wysokości) z możliwie naj-
mniejszym udziałem obszarów stopionych.
Blachy platerowane stanowią tworzywo konstrukcyjne, które powinno mieć określoną podatność
do przetwórstwa. Podstawowymi próbami badania jakości połączeń platerowanych, poza
przewidzianymi przez PN-79/H-92140, są : próba ścinania oraz próba odrywania.
6.2.2 Przykłady połączeń zgrzewanych wybuchem
Stal niestopowa platerowana stalÄ… nierdzewnÄ…
Materiały te można zgrzewać w dość szerokim zakresie parametrów, co powoduje uzyskiwanie
połączeń o zróżnicowanej budowie i własnościach. Cechą wspólną tych połączeń, niezależnie od
warunków połączenia, jest charakterystyczna budowa strefowa, rys.6.5, w której wyróżnia się:
- warstwę pośrednią łączącą obie zgrzewane stale,
- w stali niestopowej strefę o jasnych ziarnach byłego perlitu, strefę o strukturze iglastej,
którą tworzą wydłużone subziarna, oraz strefę o niezmienionej strukturze ferrytyczno-
perlitycznej,
- w stali nierdzewnej strefę o dużym odkształceniu plastycznym (zdeformowane ziarna,
blizniaki).
Blachy ze stali konstrukcyjnej niestopowej platerowane stalÄ… nierdzewnÄ… charakteryzujÄ… siÄ™ w
stanie nieobrobionym cieplnie bardzo dobrą wytrzymałością na odrywanie i ścinanie warstwy
plateru. Z uwagi jednak na małą wartość wydłużenia i udarność stosuje się do nich obróbkę
cieplną, najczęściej normalizowanie albo wytwarza się je przez walcowanie i obróbkę cieplną
slabów zgrzanych wybuchowo. W wyniku obróbki cieplnej zjawiska dyfuzji wpływają znacząco
na strukturę i własności połączeń. W wypadku połączenia stali St3 z 1H18N9T wytrzymałość na
odrywanie i Å›cinanie wynosi odpowiednio: Ro = 250 ÷ 450 MPa i Rs = 330 ÷ 380 MPa
Rys. 6.5. Mikrostruktura połączenia stali 1H18N9T- St3, wytworzonego metodą zgrzewania
wybuchowego, pow. 100x (a), pow. 500x (b). Traw. nital
Stal niestopowa (węglowa) platerowana aluminium
Główna trudność spajania stali z aluminium polega na tworzeniu się kruchych warstw
międzymetalicznych w obszarze połączenia, co uniemożliwia stosowanie tradycyjnych metod
łączenia tych dwóch materiałów. Platerowanie wybuchem przebiegające w ułamkach sekund
powoduje, że powstające warstewki faz międzymetalicznych mają bardzo małą grubość i
występują tylko na ograniczonym obszarze jako wtrącenia.
Połączenia stali z aluminium uzyskuje się tylko w bardzo ograniczonym zakresie parametrów
zgrzewania. Charakteryzuje je połączenie faliste, rys. 6.6, o wytrzymałości Ro około 140 MPa.
Większą wytrzymałość uzyskują połączenia stali ze stopami aluminium przez przekładkę z
czystego aluminium, co znajduje szerokie zastosowanie przemysłowe.
Rys. 6.6. Mikrostruktura połączenia
metodÄ… wybuchowÄ… stali niestopowej
z aluminium. W obszarze połączenia
widoczne wydzielenia fazy przejściowej
oraz silne odkształcenie plastyczne stali.
Traw. nital
Rys. 6.7. Mikrostruktura połączenia
metodÄ… wybuchowÄ… stali niestopowej
z aluminium, z przekładką z miedzi.
W obszarze połączenia widoczne silne
odkształcenie plastyczne stali. Traw. nital
Stal niestopowa (węglowa) platerowana miedzią
Połączenia takie są uzyskiwane w szerokim zakresie parametrów zgrzewania. Wzdłuż granicy
falistego połączenia tych materiałów występuje strefa przemieszania o bardzo zróżnicowanej
budowie, zawierająca wtrącenia miedzi i stali, a także odcinki bezpośredniego, bezdyfuzyjnego
połączenia miedzi ze stalą. Własności mechaniczne połączeń stali gat. St3 i miedzi M3
wynoszÄ…: Ro = 280 ÷ 320 MPa i Rs = 200 ÷ 280 MPa.
6.3. Inne metody platerowania
6.3.1. Lutowanie próżniowe
Platerowanie metodą lutowania próżniowego polega na zastosowaniu cienkiej folii ze spoiwa
czystej miedzi, mosiądzu, brązu, bądz srebra, którą wkłada się pomiędzy podłoże i nakładaną
warstwę materiału platerującego. Całość umieszcza się w piecu próżniowym. Gdy stopiwo stopi
się pod zmniejszonym ciśnieniem, to następne wyrównanie ciśnienia do wartości ciśnienia
atmosferycznego spowoduje dociśnięcie metali i utworzenie mocnego i trwałego połączenia w
postaci międzymetalicznej strefy stopowej. W wypadku plateru ze stali węglowej lub
niskostopowej ze stalą nierdzewną najczęściej używa się jako stopiwa stopów srebra.
6.3.2. Platery wytwarzane metodami odlewniczymi
Metodami odlewniczymi wytwarza się często platery, w których grubość warstwy platerującej
przekracza 10% ich grubości całkowitej, platery te określa się mianem bimetali. Stosując w
bimetalach kombinacje odpowiednich metali lub stopów można uzyskać specjalne właściwości,
których nie posiadają materiały jednorodne. Przykładem są stosowane bardzo często w
elektrotechnice termobimetale elementy sprężyste w postaci blach, taśm składające się z
dwóch lub kilku metali o różnych współczynnikach rozszerzalności liniowej połączonych trwale.
Podgrzanie takiego elementu powoduje wygięcie w kierunku warstwy o mniejszym
współczynniku rozszerzalności liniowej. Odpowiedni dobór składników termobimetalu i
odpowiednia technologia obróbki plastycznej prowadzi do otrzymania materiałów o określonym
współczynniku ugięcia przeznaczonych do pracy w określonym zakresie temperatur.
Metoda wytwarzania platerów z wlewków bimetalicznych
Polega na połączeniu sposobu odlewniczego z przeróbką plastyczną. Wlewek bimetaliczny
wytwarza się we wlewnicy przez zalanie ciekłym metalem wkładek platerujących,
przedstawionej schematycznie na rys. 6.8. Po ostygnięciu wlewek bimetaliczny poddaje się
przeróbce plastycznej na zimno, wg schematu podanego w p. 6.1. Tą metodą można produkować
platery o dużej masie w postaci blach, przy czym wkładki platerujące muszą być z materiałów o
odpowiednio wysokiej temperaturze topnienia.
Rys. 6.8. Schemat wlewnicy do wytworzenia wlewka bimetalicznego z wkładką platerującą
umieszczoną: a) zewnętrznie, b) centralnie
Metoda wytwarzania bimetali przez wylewanie ciekłego stopu na taśmę podłoża i następnie
obróbka mechaniczna bimetalu np. brązu cynowego (cynowo-ołowiowego) / stal niskowęglowa.
Stosowane jako półprodukty do wytwarzania łożysk ślizgowych, rys. 6.9. Innym przykładem
jest produkcja termobimetalu przez zanurzanie w płynnym metalu lub stopie nagrzanych
uprzednio płyt z invaru (stop zawierający ok. 35% Ni, reszta żelazo), albo naniesienie na płytkę
z invaru płynnego metalu lub stopu, a po zakrzepnięciu walcowanie na gorąco plateru.
Rys. 6.9. Mikrostruktura taśmy bimetalowej
- na stal niestopową niskowęglową nałożono
brąz cynowo ołowiowy metodą wylewania.
W warstwie brÄ…zu budowa dendrytyczna;
ciemne dendryty ołowiu na tle roztworu
miedzi
i cyny
Metoda platerowania taśm ze stali niskowęglowej przez odlewanie stali nierdzewnej ferrytycznej
lub austenitycznej. Na taśmę stalową zimnowalcowaną odlewa się stal nierdzewną, następnie
taśma poddawana jest walcowaniu podczas, którego stal nierdzewna penetruje do warstwy
wierzchniej platerowanej stali węglowej tworząc trwałe połączenie. Najczęściej grubość taśm
waha się od 0,5 do 2,5 mm, a grubość metalu powłokowego stanowi ok. 10% całkowitej
grubości taśmy. Plater ten stosuje się głównie na tłumiki, kołpaki kół, listwy dekoracyjne.
6.3.3. Platery wytwarzane metodą metalurgii proszków
Metoda ta polega na ciągłym nasypywaniu ze zbiornika (1) proszku metalowego, na przesuwaną
taśmę stalową, odwijaną z kręgu (5). Proszek formuje się i zagęszcza na taśmie, która jest
przesuwana do komory pieca przelotowego (4), gdzie zagęszczony proszek ulega spieczeniu,
a następnie taśmę przesuwa się do komory chłodzącej (3) chłodzonej wodą (2), a po wysunięciu
z komory poddaje walcowaniu, co przedstawiono na rys. 6.10.
Rys. 6.10. Schemat wytwarzania plateru metodą metalurgii proszków; 1 zbiornik z proszkiem,
2 woda chłodząca, 3 komora schładzania, 4 piec przelotowy, 5 taśma odwijana z kręgu
Metodą tą wytwarza się m.in. platery brązu ze stalą niskowęglową, jako półprodukt do
produkcji panewek łożysk ślizgowych. Składy tych materiałów są takie same jak w przypadku
odlewanych brązów na taśmy stalowe. Niższe są jednak własności mechaniczne i dopuszczalne
obciążenia jednostkowe niż dla brązów lanych. Warstwa brązu wytworzonego metodą
metalurgii proszków ma taki sam skład fazowy, ale jest porowata, co w wypadku taśm do
produkcji łożysk ślizgowych jest korzystne z uwagi na lepszą zdolność do układania się
i większą zdolność wchłaniania zanieczyszczeń.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
03 Inz pow roz3 Powłoki ogniowe04 Inz pow roz4 Powłoki natryskowe05 Inz pow roz5 Powłoki napawane02 Inz pow roz2 Powłoki galwaniczne07 Inz pow roz7 Warstwy dyfuzyjne08 Inz pow roz8 literatura01 Inz pow roz1 Wprowadzenie54 06 Konstrukcje i obiekty inz komunikac06 Powloki konwersyjne i barwienie metali06 Powloki konwersyjne i barwienie metaliTech tech chem11[31] Z5 06 usrodki ochrony 06[1]06 (184)06więcej podobnych podstron