Технология плакирования металлов. Производство биметаллов.

Плакирование представляет собой нанесение на матрицу базового металла листов иного металла. Плакированными называются металлы, покрытые каким-либо металлическим или неметаллическим материалом. Если плакирующий слой металлический, то такой материал называется биметаллом или двухслойным металлом. Может быть соединено три и более различных металлов и неметаллов, такой материал называется трехслойным или композиционным. Плакирование металлов обеспечивают бездефектное соединение при получении широко применяемых в электротехнической и машиностроительной практике многослойных материалов. 

Плакирование (послойное соединение) металлов осуществляется множеством способов:

• Пакетная горячая прокатка. Наиболее распространенный в настоящее время термомеханический способ плакирования заключается в том, что на матрицу основного металла накладывают с одной или обеих сторон листы другого металла, затем весь пакет подвергают горячей прокатке. В результате термодиффузии на границе раздела металлов получают прочное многослойное изделие.
• Холодной прокатка.  Используют при получении двух или трехслойных плакированных полос холодной прокаткой, например Al + Fe + Al или Cu + Fe + Cu;
• Комбинированное литье. В изложницу для слитков закладывают перфорированные разделительные листы, отмечающие положение будущей плоскости соединения между различными металлами, затем их заливают одновременно из двух ковшей через две воронки, контролируя равенство высот зеркала жидкого металла в обеих частях изложницы. Затем биметаллический слиток прокатывают на плакированные листы или фасонные профили;
• Комбинация жидкого и твердого металла. Твердую плиту укладывают в заготовку для слитка, а затем заливают вокруг нее жидкий металл. Соединение (схватывание слоев) обеспечивается затем во время прокатки биметаллического слитка.
• Сварка взрывом. Методика применяется для создания изделий специального назначения или соединения пар материалов, которые сложно плакировать другими способами. Взрыв позволяет соединить металлы, которые не растворяются друг в друге, при повышенной температуре образуют интерметаллическое соединение и различаются по уровню сопротивления деформации. На поверхность металлического плакирующего листа, расположенного под углом к основе, укладывается взрывчатка с детонатором. Во время взрыва пластины соударяются и возникает струя металла, выходящая из поверхности обеих слоев. Процесс деформации протекает при перепаде давления от нормального атмосферного до 15 МПа (соответствует движению фронтов ударных волн).
• Волочение трубы с сердечником. Этот способ применяют для плакирования проволоки.
• Наплавка. Этот метод отличается отсутствием разбавления рабочего слоя основным металлом. При плакировании этим способом на поверхность изделия из основного металла кладут лист плакирующего металла. Образовавшийся пакет просовывают между электродами контактно-сварочной машины. Образуется биметаллическое изделие с прочно приваренным плакирующим слоем большой толщины (до 5—8 мм), которое необходимо механически обработать (шлифованием, полированием), так как поверхность получается недостаточно ровной и имеет отпечатки электродов.

Вне зависимости от того, каким методом осуществляется сжатие материалов, процесс плакирования изделия в общем виде состоит из следующих этапов:

Несмотря на большое разнообразие технологических процессов получения плакированных металлов способом совместной пластической деформации, принципиальная схема способа сводится к следующим операциям:

1. Подготовка поверхности заготовки, включая ее механическую и химическую очистку от внешних загрязнений и окислов.
2. Фиксация на поверхности заготовки листового, трубчатого или порошкового материала, из которого будет формироваться плакирующий слой. Подготовка пакета листовых металлов либо пакетной ленты для биметалла, триметалла и пр.
3. Приложение усилия сжатия, которое вызывает взаимную деформацию металлов, достаточную для возникновения между ними атомарных связей.

Плакирование применяют для покрытия как штучных, так и погонных изделий (лента, труба, пруток). При этом используются различные виды специализированного кузнечно-прессового оборудования (штамповочное, экструзионное и прокатное), а также установки для сварки взрывом и лазерные аппараты. Поэтому технологические процессы нанесения плакировки могут быть как циклическими, так и непрерывными. В зависимости от производственных задач при плакировании может обрабатываться до пяти-шести слоев металла (вместе с основными), при этом толщина плакирующих слоев может составлять от десятых до единиц миллиметров. 

Важным условием плакирования является сочетаемость металлов основы и плакирующего слоя, которая зависит от однородности их кристаллических решеток. Многослойные плакированные, чаще всего биметаллы и триметаллы при удачно подобранных сочетаниях компонентов являются не только заменителями однородных материалов с аналогичными свойствами, но и обладают более высокими эксплуатационными показателями и значительно более низкой стоимостью, чем аналогичные им по свойствам однородные материалы. Кроме того, плакированные изделия отличаются повышенной прочностью, что приводит к снижению металлоемкости при их использовании в конструкциях машин и механизмов и дает дополнительную техническую и экономическую эффективность.

По теме

Пластины переходные биметаллические алюмомедные