Биметаллы, их виды и области применения.

Биметаллы – вид современных навых материалов, относящихся к сложным композиционным металлическим материалам, состоящим из двух и более слоев металла, соединенных между собой прочной неразъемной металлической связью.

Классификаци биметаллов:

По назначению: коррозионностойкие, антифрикционное, электротехнические, интрументальные, износостойкие, термобиметаллы, переходники для монтажных работ, биметаллы для бытовых изделий.

Область применения:

1. Коррозионностойкие – одним из перспективным направлением использования биметалла является изготовление труб, трубопроводов для транспортировки в химикоактивных средах (нефть, газ).

2. Антифрикционные – для изготовления подшипников скольжения.

3. Электротехнические – в электротехнике и электронике, используются для ряда процессов практической электрохимии. Стальные-алюминиевые провода применяют для воздушных контактных линий, трамвайно и троллейбусной тяги, тросов для контактного провода электрифицированных ж/д. (Большие перспективы имеет применение биметаллов для изготовления неразъемных контактов в эл.сетях, в замен разъемных на болтах.)

4. Износостойкие – рабочие органы горнодобывающих и почвообрабатывающих машин, металлорежущий инструмент, лопости гидротурбин. (Большие перспективы имеют применение устройств в виде желобов, черпаков используемых в горнодобывающей промышленности, тепловой энергетики, легкой пищевой промышленности.)

5. Термобиметаллы – при изгтовлении термометров, терморегуляторов, защитных реле и т.д.

6. Биметаллы для монтажных работ – при монтаже конструкций, изготовленных из различных по хим.составу металлов.

7. Биметаллы для бытовых изделий – изготовление бытовых предметов (посуды, эл.приборов, эл.утюгов и др.), а также деталей внутренней отделки автомобилей, монет, значков, украшений, фурнитуры, архитектурных украшений и т.д.

8. Инструментальные – для изготовления различных инструментов (резцы с пластинками и др.)

 

Способы получения биметаллов.

1. сваркой

2. совместная прокатка (холодная) – получают пластичные биметаллы.

3. наплавка (электродуговая сварка).

4. сварка взрывом.

Коррозионностойкие – совместная горячая прокатка, сварка взрывом, сварка взрывом с последующей прокаткой, эл.дуговая и эл.шлаковая наплавка, наплавка с последующей прокаткой.

Антифрикционные – совместная холодная прокатка, сварка взрывом, сворка с последующей прокаткой, заливка.

Износостойкие – совместная прокатка, наплавка, сварка взрывом.

Коррозионностойкие биметаллы (свойства, состав, способ получения, сортамент).

В качестве плакирующего слоя используют коррозионностойкие стали и сплавы: 08Х13; 12Х18Н10Т и др. В качестве основного плакируемого слоя используют углеродистые, конструкционные и низколегированные стали: Ст10; 20К; 09Г2С; 12ХМ; 10Х2М1. Биметалл с коррозионностойким слоем из титана.

Биметалл выпускается в виде листов шириной 1200…2800 мм, длинной 9.5…4 м, толщиной 4…60 мм,

При толщине коррозионностойкого слоя порядка 10%.

Поставляется в т/о и не т/о состоянии.

Мех.свойства определяет основной слой металла, а коррозионностойкие свойства – свойствами плакирующего металла (наплавляемого).

Важными свойствами биметаллов по отношению к монометллическим коррозионностойким металлам является их теплопроводность и технологичность (способность к сварке, гибкой штамповке).

Способ производства: совместная горячая прокатка, сварка взрывом, сварка взрывом с последующей прокаткой, эл.дуговая и эл.шлаковая наплавка, наплавка с последующей прокаткой.

 

Износостойкие биметаллы (свойства, состав, способ получения, сортамент).

В качестве износостойкого слоя используют стали и сплавы, обладающие высокой стойкостью против абразивного износа.

Высокоуглеродистые инструментальные стали с содержанием углерода 0.6…1.3% или различные легированные износостойкие стали, типа 6ХС; 85ХФ; 65Г; Х12 и др.

Для основного слоя обычно используют малоуглеродистые стали с содержанием углерода 0.06…0.5%.

Способ изготовления: совместная прокатка, наплавка, сварка взрывом.

Трудность изготовления состоит в том, что при выборе состав композиции необходимо учитывать не только мех. свойства металлов входящих в нее, но и совместимость режимов т/о.

Мех.свойства определяет основной слой металла, а износостойкие свойства – свойствами износостойкого металла.

Для горнодобывающей промышленности применяют биметаллические листы толщиной 50…100 мм.

В качестве износостойкого биметалла для изготовления рабочих органов почвообрабатывающей техники применяют двухслойные листы толщиной 2…15 мм с относительной толщиной твердого слоя 10…50% к общей толщине биметалла.

Перспективно использование фасонных биметаллов в виде клиновых профилей, круглых и более сложных профилей.

Электротехнические биметаллы (свойства, состав, способ получения).

(проводниковые биметаллы)

Обычно металлическая композиция сочетает в себе высокие электрические свойства меди, серебра, алюминия; с прочными свойствами стали, титана при min расходе дорогостоящих и дефицитных проводниковых материалов.

Кроме того биметаллические проводники имеют меньшую массу и более высокую коррозионностойкую стоимость.

В настоящее время биметаллическая проволока выпускается ф1.2…6 мм, а по особому заказу ф0.08…0.2 мм.

Биметаллические контакты титан-медь, сталь-алюминий, медь-алюминий и др., используемые для ряда процессов практической электрохимии, значительно увеличивают срок службы токоведущих деталей и существенно снижается переходное сопротивление контакта.

Термобиметаллы (свойства, состав, способ получения, сортамент).

Термобиметалл состоит из двух слоев металлов или сплавов, отличающихся коэф.линейно-термического расширения.

Основной хар-кой является термореактивность, т.е. величина изгиба при нагреве на 1 градус.

Важной хар-кой является удельное электическое сопротивление, которое должно быть определенной величины и чаще всего наиболее высоким.

Выпускаемые в настоящее время термобиметаллы приспособлены для работы при t=-60…+400 С.

Выпускается в массовых количествах 14 различных марок: в виде лент и полос толщиной 0.1…2.5 мм и шириной 10…250 мм.

Ленты и полосы поставляются в нагартованном состоянии без т/о со степенью нагартовки 40…60%.

В качестве активных сплавов применяют сплавы: 75ГНД; 28НХТЮ; 20НГ; 24НХ; Л62; Л90.

В качестве пассивного слоя: 36Н; 42Н; 50Н; 45НХ.

Антифрикционные биметаллы (свойства, состав, способ получения).

Материалы для подшипников скольжения должны обладать взаимоисключающими свойствами:

хорошей прирабатываемостью, низким коэф.трения в условиях плохой смазки, свойством поглощать твердые частицы, высокой сопротивляемостью износу, высокой теплопроводностью, высоким сопротивлением сжатию и ползучастям, высокой усталостной ползучестью, стойкостью против коррозии в масле при рабочих температурах.

Кроме того не должно быть схватывания и заедания при трении, обеспечиваться низкий износ и исключать царапаньем вала.

Вместе с тем необходима достаточная конструктивная прочность, которая позволит сохранить геометрические размеры в условиях работы механизма.

Эту задачу удается решить лишь при использовании биметаллического подшипника, антифрикционный слой которого состоит из мягкого антифрикционного алюминиевого сплава или бронзы, а нижний прочный слой представляет собой малоуглеродистую сталь.

Расход цветных металлов при использовании биметаллических подшипников резко снижается по сравнению с подшипниками выполненными полностью из цветного металла или сплава.

Толщина антифрикционного слоя в биметаллическом подшипнике составляет доли мм.

В настоящее время в нашей стране производят следующие биметаллы для подшипников скольжения: сталь+алюминиевые сплавы (АСМ; АО-20-1; АС11);

Ст10+бронза (ОЦС-4-4-2,5; ОФ-10-1);

Сталь «Бабит»; сталь+латунь; сталь+медь.

Способ получения: совместная холодная прокатка, сварка взрывом, сварка взрывом с последующей прокаткой, заливка.