БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

План лекции.

1. Общие сведения.

2. Способы получения биметаллов.

2.1. Технологии производства биметаллов литьем.

2.2. Получение биметаллов совместной пластической деформацией.

2.3. Получение биметаллов методами электрошлаковой сварки, электродуговой наплавки, сваркой взрывом.

3. Виды биметаллов и области их применения.

4. Особенности обработки слоистых металлов при производстве из них готовых изделий.

4.1. Обработка давлением.

4.2. Резка.

4.3. Сварка.

5. Утилизация отходов слоистых металлов.

Общие сведения.

Биметаллом называют двухслойный или многослойный материал, состоящий из двух различных металлов или сплавов, прочно соединенных между собой по всей плоскости соприкосновения, и представляющий собой монолитное целое.

Например, сталь и алюминий, сталь и ниобий, алюминий и титан, титан и молибден и др. Сочетание цветных и тугоплавких материалов, а так же жаропрочных сплавов, создают комбинированные материалы сталь + полимер и др.

Биметаллы применяют для повышения прочности и жаростойкости конструкций, снижения их массы с целью экономии дорогостоящих и дефицитных металлов или как материал со специальными свойствами. В электро- и радиотехнике распространение биметаллов обусловлено тем, что плотность тока падает от периферии проводника к его середине, поэтому иногда целесообразно поверхность провода из более дешевого материала (сталь, алюминий) покрывать хорошим проводником (медь, серебро). Применение биметаллов в приборостроении основано на использовании различных значений температурных коэффициентов расширения металлов, из которых состоят биметаллические пластины. В машиностроении из биметаллов изготавливают детали машин и механизмов (например, втулки подшипников).

Внедрение биметаллов в химическом машиностроении является одним из основных путей экономии дефицитных металлов и сплавов. Параллельно с освоением производства различных биметаллов ведется разработка технологий изготовления из них химической аппаратуры. В этой работе принимают участие как специализированные научно – исследовательские институты, так и машиностроительные заводы.

Плакирование (нанесение слоя металла на основу) применяется как способ рационального конструктивного торможения растущих трещин. При этом могут быть обеспечены условия, исключающие развитие внезапных, катастрофических и протяженных разрушений.

Плакирование области сварного шва и околошовной зоны в случае выполнения сварного соединения из углеродистой стали нержавеющей аустенитной сталью можно уменьшить неблагоприятные остаточные сварочные напряжения и понизить критическую температуру хрупкости.

Использование слоистых композиций позволяет:

- значительно повысить конструкционную надежность материала при снижении чувствительности к концентрации напряжений;

- уменьшить потери пластичности и ударной вязкости в условиях перехода к низким температурам;

- обеспечить существенное повышение удельной жесткости, прочности, жаропрочности и долговечности;

- достичь уникальных физических свойств (высокой демпфирующей способности, теплопроводности, сверхпроводимости и т.п.).

Биметаллы во многих случаях являются наиболее эффективными заменителями дефицитных и дорогостоящих металлов и сплавов.

В настоящее время в мире производится более 50 видов биметаллов, которые востребованы в приборостроении, автомобилестроении, в инструментальном производстве, в самолетостроении, химической промышленности и во многих других отраслях.

Таким образом, использование биметаллов может способствовать эффективности использования металлических материалов, снижению металлоемкости машины и оборудования их качества, надежности и долговечности.

Внедрение в производство биметаллических отливок позволяет увеличивать в 1,5…4,5 раза ресурс изделий, сократить до 75…80 % потребность в высоколегированных сталях и сплавах, снизить в 2…2,5 раза расход металла.