БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ТРУБА

Область техники
Полезная модель относится к многослойным трубам, в частности к биметаллическим трубам.
Уровень техники
Известна биметаллическая труба, содержащая внутреннюю трубу, наружную трубу, установленную коаксиально внутренней трубе и слой припоя, соединяющий соприкасающиеся поверхности наружной и внутренней труб (патент РФ на изобретение №2537979, B23K 1/00, опубликован 10.01.2015). В данном изобретении трудно добиться высоких прочностных характеристик соединения наружной и внутренней труб, поскольку прочность припоя всегда меньше прочности материала труб. Кроме того сложно получить биметаллическую трубу с точными геометрическими размерами, так как при калибровке полученной биметаллической трубы возможны нарушения сплошности паяного соединения.
Известна биметаллическая труба, содержащая внутреннюю трубу наружную трубу, установленную коаксиально внутренней трубе и клеевой слой из полимера, соединяющий соприкасающиеся поверхности наружной и внутренней труб (патент РФ на изобретение №2344266, B23K 20/16, опубликован 20.01.2009). В данном изобретении трудно добиться высоких прочностных характеристик соединения труб.
Известна биметаллическая труба, содержащая внутреннюю трубчатую обечайку из одного металла, наружную трубчатую обечайку из другого металла, и диффузионный сварной слой, соединяющий соприкасающиеся поверхности наружной и внутренней трубчатых обечаек, при этом одна из трубчатых обечаек выполнена из металлического сплава с меньшей температурой плавления, чем другая трубчатая обечайка. Для повышения прочности соединения трубчатых обечаек на контактирующих поверхностях обечаек имеется резьба (см. патент РФ №2301732, МПК B23K 20/14, опубл. 27.06.2007 г.). В данном как и в других известных способах диффузионной сварки, деформацию трубчатых заготовок и нагрев до температуры диффузионной сварки выполняют одновременно, что усложняет изготовление биметаллической трубы.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели является создание биметаллической трубы с повышенными прочностными характеристиками диффузионного сварного слоя.
Для решения поставленной задачи предлагается биметаллическая труба, содержащая внутреннюю трубчатую обечайку из одного металла, наружную трубчатую обечайку из другого металла, и диффузионный сварной слой, соединяющий соприкасающиеся поверхности наружной и внутренней трубчатых обечаек, при этом одна из трубчатых обечаек выполнена из металлического сплава с меньшей температурой плавления, чем другая трубчатая обечайка, в которой в соответствии с предлагаемой полезной моделью трубчатая обечайка с меньшей температурой плавления выполнена из первого металлического сплава, компоненты которого образуют твердый раствор с низкоплавкой эвтектической фазой, а трубчатая обечайка с более высокой температурой плавления выполнена из второго металлического сплава с присадкой металла, формирующего эвтектическую фазу в первом металлическом сплаве, при этом диффузионный сварной слой образован металлической прослойкой из низкоплавкой эвтектической фазы на границе соприкосновения смежных цилиндрических поверхностей наружной и внутренней трубчатых обечаек.
При этом, трубчатая обечайка из металлического сплава с меньшей температурой плавления выполнена из доэвтектического сплава серебра.
Кроме того, трубчатая обечайка из металлического сплава с большей температурой плавления выполнена из сплава на основе золота с присадкой серебра не менее 5% по весу
Кроме того, трубчатая обечайка из металлического сплава с большей температурой плавления выполнена из сплава палладия с присадкой серебра не менее 5% по весу
Особенность предлагаемой биметаллической трубы заключается в подоре материалов для наружной трубчатой обечайки, внутренней трубчатой обечайки и диффузионного сварного слоя таким образом, что диффузионный сварной слой состоит в основном из металла, который имеется и в наружной трубчатой обечайке и во внутренней трубчатой обечайке, в частности из металла, формирующего эвтектическую фазу в первом металлическом сплаве. Это обеспечивает надежную связь между металлом в диффузионном сварном шве и металлом в обеих обечайках, что повышает прочность сварного соединения.
Выбор сплавов, предлагаемый для заявленной биметаллической трубы, обеспечивает высокие механические свойства биметаллической трубы и долговечность диффузионного сварного шва.
Это способствует повышению прочности диффузионного сварного соединения, что повышает качество биметаллической трубы.
Краткое описание чертежей.
Чертежи заявки представлены в виде, достаточном для понимания сущности полезной модели специалистами в данной области техники и ни в какой мере не ограничивают объема защиты полезной модели. На чертежах одни и те же элементы имеют одинаковые номера позиций.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показано продольное сечение предлагаемой биметаллической трубы (чертеж выполнен без соблюдения масштаба).
Биметаллическая труба содержит внутреннюю трубчатую обечайку 1 из одного металла, наружную трубчатую обечайку 2 из другого металла, и диффузионный сварной слой 3, соединяющий соприкасающиеся поверхности наружной и внутренней трубчатых обечаек.
Наружная трубчатая обечайка 2 изготовлена из сплава на основе золота, например, сплавы из золота и серебра; золота, серебра и меди, с содержанием золота не менее 50% по весу и серебра не менее 5% по весу. Сплавы из золота 583° плавятся при температуре (835С до 926С) и содержат присадку из серебра не менее 8%.
Внутренняя трубчатая обечайка 1 изготовлена из металлического сплава с меньшей температурой плавления, в частности из доэвтектического сплава на основе серебра и имеет более высокие прочностные характеристики, чем сплавы на основе золота. Компоненты сплава на основе серебра образуют твердый раствор с низкоплавкой эвтектической фазой из серебра. Металлические сплавы на основе серебра, например, сплав Ag875°, Ag925°, Ag900°, относятся к доэвтектическим сплавам, которые содержат обогащенные серебром кристаллы α-фазы и низкоплавкую эвтектическую фазу на границах кристаллов. При нагреве сплав начинает плавиться по границам зерен (низкоплавкая эвтектическая фаза), начиная с температуры 760С, и переходит в полностью расплавленное состояние при температуре 840С, которая ниже температуры плавления сплава наружной трубчатой оболочки.
Диффузионный сварной слой образован на границе соприкосновения смежных цилиндрических поверхностей наружной и внутренней трубчатых обечаек металлической прослойкой из низкоплавкой эвтектической фазы из металла, формирующего эвтектическую фазу в первом металлическом сплаве. В рассматриваемом примере осуществления диффузионный сварной шов практически содержит только серебро, поступившее в сварной шов из внутренней трубчатой оболочки, но можно напылить тонкий слой серебра на одну или на обе соприкасающиеся поверхности трубчатых обечаек.
Для формирования достаточно прочного диффузионного сварного шва достаточно иметь в составе сплава из золота 5% присадки серебра, поэтому сплавы из золота 583° пригодны для изготовления биметаллической труб Соответственно можно подобрать сплав из золота, у которого температура плавления выше температуры плавления сплава из серебра.
Хотя приведенный выше пример относится к биметаллической трубе из сплавов серебра и золота, для изготовления биметаллической трубы могут использоваться и другие сплавы, в том числе, сплавы палладия, например сплавы ПдСр-86-20 и ПдСр-60-40 (ГОСТ 13462-2010) с температурой плавления 1340С-1440С, или сплавы ПД-190 и ПД-250 Московского завода специальных сплавов с температурой плавления 1100С-1200С и т.д.
Предлагаемая биметаллическая труба может использоваться в различных изделиях, но предпочтительно использовать ее для изготовления различных изделий из сплавов драгоценных металлов: ювелирных изделий, бижутерии, корпусов авторучек, карандашей и других подобных изделий. Биметаллическая труба также может использоваться для изготовления трубчатых футляров, декоративных трубчатых обечаек и т.п.