RU2089306C1 - Method of production of porous sheet - Google Patents

Abstract

FIELD: rolling; production of sheet porous material from metal screens. SUBSTANCE: the offered method includes preliminary chemical cleaning of each screen in solution of HNO₃, H₂SO₄ and KF prior to their electroplating with copper, silver and cold rolling of each layer with reduction of sectional area ε= 0.2, assembly of several layers of screens with coating into a pack and vacuum treatment of pack. Assembled pack is heated and subjected to hot rolling with rate of deformation indicated in the invention description; with reduction of sectional area of not less than 0.1, and cooled. Then, ready porous sheet is freed from pack. EFFECT: provision of production of sheet into preset porosity and high mechanical properties, higher efficiency. 2 cl

Description

Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для получения листового пористого материала из металлических сеток. The invention relates to rolling production and is intended to obtain a sheet of porous material from metal meshes.

Известный способ изготовления пористых изделий включает очистку сеток, послойную сборку и их горячую прокатку в вакууме /1/. A known method for the manufacture of porous products includes cleaning the nets, layer-by-layer assembly and their hot rolling in vacuum / 1 /.

Известный способ требует специального вакуумного оборудования при прокатке, что значительно удорожает технологию изготовления, усложняет обслуживание, что приводит к увеличению стоимости изделия. Кроме того, предложенный способ существенно ограничивает размеры получаемых листовых заготовок. The known method requires special vacuum equipment during rolling, which significantly increases the cost of manufacturing technology, complicates maintenance, which leads to an increase in the cost of the product. In addition, the proposed method significantly limits the size of the resulting sheet blanks.

Известен более близкий к заявленному способ изготовления пористого листа, включающий набор в пакет нескольких слоев сеток c обкладками, вакуумирование пакета или продувку инертным газом, нагрев пакета, прокатку, охлаждение и освобождение тонкого листа от обкладок и пакета /2/. Known closer to the claimed method of manufacturing a porous sheet, comprising a set of packages of several layers of nets with plates, evacuating the bag or purging with an inert gas, heating the bag, rolling, cooling and releasing a thin sheet from the plates and bag / 2 /.

Извесный способ обеспечивает получение пористого листа с требуемыми геометрическими размерами, но не гарантирует получение изделий с требуемой пористостью и необходимыми механическими свойствами. Кроме того, известные способы не позволяют получать высокопористые листовые материалы с высокой межслойной прочностью, что существенно ограничивает их применение для листовой штамповки, механической обработки и сварки. The well-known method provides a porous sheet with the required geometric dimensions, but does not guarantee the receipt of products with the required porosity and the necessary mechanical properties. In addition, the known methods do not allow to obtain highly porous sheet materials with high interlayer strength, which significantly limits their use for sheet stamping, machining and welding.

Поставлена техническая задача: получить пористый лист с заданными толщиной, пористостью и высокими механическими свойствами. Поставленная задача решена заявленным способом изготовления пористого листа, включающим набор в пакет нескольких слоев сеток с обкладками, вакуумирование пакета, нагрев пакета, прокатку пакета, охлаждение и освобождение готового листа от обкладок и пакета, в котором согласно изобретению прокатку осуществляют при скорости деформации не менее 5 • 10^-1 c^-1, температуре 1370 К и относительном обжатии не менее 0,1, а перед помещением в пакет каждую сетку подвергают химической очистке в смеси HNO₃, H₂SO₄, KF, холодной прокатке при относительном обжатии 0,2 и гальваническому покрытию медью и серебром слоями толщиной по 2-4 мкм каждый.The technical task is posed: to obtain a porous sheet with specified thickness, porosity and high mechanical properties. The problem is solved by the claimed method of manufacturing a porous sheet, including a set of several layers of nets with linings in the bag, evacuating the bag, heating the bag, rolling the bag, cooling and releasing the finished sheet from the plates and bag, in which according to the invention rolling is performed at a strain rate of at least 5 • 10 ^-1 s ^-1 , temperature 1370 K and relative reduction not less than 0.1, and before being placed in the bag, each net is subjected to chemical cleaning in a mixture of HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , KF, cold rolling during relative reduction and 0.2 and plating with copper and silver in layers of 2-4 microns each.

Предварительная обработка каждой сетки и подбор режимов прокатки на основе выявленных зависимостей пластической деформации проволок сеток позволил получить пористый лист с заданной пористостью и высокими механическими свойствами. Pretreatment of each mesh and selection of rolling modes based on the revealed dependences of plastic deformation of the wire mesh made it possible to obtain a porous sheet with a given porosity and high mechanical properties.

Среди известных способов не обнаружено способа, решающего поставленную задачу аналогичной совокупностью существенных признаков. Among the known methods, no method was found that solves the problem with a similar set of essential features.

Сущность способа заключается в следующем: из рулона сетки вырезают сетки-карточки продольно, поперек или под углом к оси. Каждую сетку-карточку подвергают предварительной обработке: сетки подвергают химической очистке от загрязнений, находящихся на поверхности проволок. Использовали известное химическое травление стали 12Х18Н10Т в растворе HNO₃, H₂SO₄, KF (ГОСТ 921178-77) для удаления оксидных слоев, заменив соединение KF, обладающее высокой токсичностью, KF с концентрацией 30.40 г/л. Электрохимическое нанесение меди и серебра на поверхность проволок сеток обеспечивает получение припоя, который расплавляется при последующем нагреве и обеспечивает повышение качества соединения проволок сеток между собой. С этой целью используется медь, которая образует твердый раствор с никелем, находящимся в стали 12Х18Н10Т, и обеспечивает соединения c серебром. Применение только серебра или меди не обеспечивает требуемого эффекта.The essence of the method is as follows: from a roll of mesh cut the grid-card longitudinally, across or at an angle to the axis. Each grid-card is subjected to preliminary processing: the grid is subjected to chemical cleaning from contaminants located on the surface of the wires. The well-known chemical etching of steel 12X18H10T in a solution of HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , KF (GOST 921178-77) was used to remove oxide layers, replacing the KF compound with high toxicity, KF with a concentration of 30.40 g / l. The electrochemical deposition of copper and silver on the surface of the wire mesh provides solder, which melts upon subsequent heating and provides an increase in the quality of the connection of the wire mesh with each other. To this end, copper is used, which forms a solid solution with nickel in 12Kh18N10T steel and provides compounds with silver. The use of silver or copper alone does not provide the desired effect.

Толщина покрытия 2-4 мкм выбрана ввиду того обстоятельства, что большее количество припоя изменит величину пористости сетки, может служить источником загрязнения пористого листа, а также существенно повысить себестоимость изготовления листа. The coating thickness of 2-4 μm is chosen due to the fact that a larger amount of solder will change the value of the porosity of the mesh, can serve as a source of contamination of the porous sheet, and also significantly increase the cost of manufacturing the sheet.

Холодная прокатка каждого слоя сетки увеличивает площадь контакта проволок сеток в перекрестиях и тем самым обеспечивает более высокую межслойную прочность. В то же время в местах совместной деформации проволок образуются концентраторы, которые существенно снижают пластичность сеток, выполненные исследования позволили установить, что оптимальной величиной относительного обжатия является 0,2. Cold rolling of each mesh layer increases the contact area of the wire mesh in the crosshairs and thereby provides a higher interlayer strength. At the same time, in the places of joint deformation of the wires, hubs are formed that significantly reduce the ductility of the nets, the studies performed have established that the optimal relative compression is 0.2.

Затем набирают несколько слоев сеток с чередованием направлений. Обкладывают обкладками и помещают в пакет. Пакет вакуумируют, заваривают и нагревают под прокатку. Температура нагрева 1370 К установлена, исходя из условия расплавления меди и серебра. При этом превышение указанной температуры приводит к ухудшению качества соединения, поскольку образуется химической соединение с низкими механическими свойствами, а при температуре ниже 1370 К не расплавляется медь, что не позволяет получить надежного соединения при малых величинах относительного обжатия в процессе горячей прокатки. Then they accumulate several layers of grids with alternating directions. They are wrapped and placed in a bag. The package is evacuated, brewed and heated for rolling. The heating temperature of 1370 K was established based on the conditions for the melting of copper and silver. At the same time, exceeding the indicated temperature leads to a deterioration in the quality of the joint, since a chemical compound with low mechanical properties is formed, and copper does not melt at temperatures below 1370 K, which does not allow a reliable joint to be obtained at small values of relative compression during hot rolling.

Горячую прокатку пакета осуществляют при скорости деформации не менее 5•10^-1 c^-1, поскольку при этих скоростях возрастает плотность дислокаций в зоне контакта, происходит локальное повышение температуры на поверхности проволок и облегчаются условия образования качественного соединения. При меньших скоростях деформации не удается получить качественного соединения в результате высокого сопротивления деформированию микронеровностей и низкой скорости диффузионного массопереноса в зоне контакта. Величина относительного обжатия брикета сеток в процессе горячей прокатки должна превышать величину 0,1, поскольку при меньших деформациях происходит только изгиб сеток без образования контактов и соединений проволок.Hot rolling of the bag is carried out at a strain rate of at least 5 • 10 ^-1 s ^-1 , since at these speeds the density of dislocations in the contact zone increases, a local temperature increases on the surface of the wires and the conditions for the formation of a high-quality compound are facilitated. At lower strain rates, it is not possible to obtain a high-quality joint as a result of high resistance to deformation of microroughnesses and a low rate of diffusion mass transfer in the contact zone. The value of the relative compression of the briquette of the grids during the hot rolling process should exceed 0.1, since at smaller deformations only the bending of the grids occurs without the formation of contacts and wire connections.

Затем пакет охлаждают, вскрывают и освобождают готовый лист из обкладок. Then the package is cooled, opened and the finished sheet is released from the plates.

Пример осуществления. Из тканой сетки N 05 из стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 6613-77) толщиной 0,5 и пористостью П=0,8 вырезали сетки карточки: одну вдоль проволок, а другую под углом 45^o размером 80•120 мм. Затем каждую травили в растворе HNO₃, H₂SO₄, KF в течение 10-15 мин, промывали водой, высушивали, в гальванической ванне покрывали вначале слоем меди толщиной 2-4 мкм, а затем серебром той же толщины. После этого каждый слой сетки подвергали холодной прокатке до толщины, равной 0,4 мм. Сетки собирали вместе, помещали в металлический конверт, для предотвращения сварки которого с сетками использовали обкладки из жаростойкой стали. В пакете создавали вакуум 5•10^-1 c^-1, затем нагревали в печи до температуры Т=1370 К и деформировали валками прокатного стана со скоростью деформации

1 1/c, при этом степень деформации сеток в процессе горячей прокатки составляла 0,2.An example implementation. Card nets were cut from woven mesh N 05 from steel 12X18H10T (GOST 6613-77) with a thickness of 0.5 and porosity of P = 0.8: one along the wires and the other at an angle of 45 ^{o with a} size of 80 • 120 mm. Then, each was etched in a solution of HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , KF for 10-15 minutes, washed with water, dried, first in a galvanic bath, a layer of copper 2-4 μm thick, and then silver of the same thickness. After that, each mesh layer was cold rolled to a thickness of 0.4 mm. The nets were assembled together, placed in a metal envelope, to prevent welding of which the plates made of heat-resistant steel were used with the nets. A vacuum was created in the bag 5 × 10 ^-1 s ^-1 , then it was heated in a furnace to a temperature of T = 1370 K and deformed by rolls of the rolling mill with a strain rate

1 1 / s, while the degree of deformation of the grids during hot rolling was 0.2.

После охлаждения из пакета извлекали листовой пористый сетчатый материал. After cooling, a sheet of porous mesh material was removed from the bag.

Лист обладал заданной пористостью П= 0,65, имел высокие механический свойства и расчетную толщину h=0,64 мм. The sheet had a given porosity P = 0.65, had high mechanical properties and an estimated thickness h = 0.64 mm.

Claims (2)

Способ изготовления пористого листа, включающий набор в пакет нескольких слоев сеток с обкладками, вакуумирование пакета, нагрев пакета, прокатку пакета, охлаждение и освобождение готового листа, отличающийся тем, что прокатку пакета осуществляют при скорости деформации не менее 5•10^-1 с^-1, температуре 1370 К и относительном обжатии не менее 0,1, а перед помещением в пакет каждую сетку подвергают предварительной обработке.A method of manufacturing a porous sheet, comprising a set of several layers of nets with linings in a bag, evacuating the bag, heating the bag, rolling the bag, cooling and releasing the finished sheet, characterized in that the bag is rolled at a strain rate of at least 5 • 10 ^-1 s ^-1 , a temperature of 1370 K and a relative reduction of at least 0.1, and before being placed in a bag, each net is subjected to preliminary processing. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую сетку подвергают химической очистке в смеси HNO₃, H₂SO₄, KF, холодной прокатке при относительном обжатии 0,2 и гальваническому покрытию медью и серебром слоем толщиной 2 4 мкм.2. The method according to claim 1, characterized in that each grid is subjected to chemical cleaning in a mixture of HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , KF, cold rolling with a relative compression of 0.2 and plating with copper and silver with a thickness of 2 4 μm.