» » Слоистые композиционные материалы
16.12.2014

Это важнейший класс композитов, обладающих широким спектром и уникальным сочетанием таких ценных свойств, как высокая прочность, коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, жаропрочность, износостойкость и др. Сегодня эти материалы находят все большее применение в судостроении, автотракторостроении, приборостроении, металлургическом, горнодобывающем, нефтяном, сельскохозяйственном и др. отраслях машиностроения. Из поли- и биметаллов изготовляют листы, ленты, прутки, проволоки, трубы, фасонные профили, детали и конструкции различной конфигурации. Применение слоистых металлических композиций позволяет не только повысить надежность и долговечность большой номенклатуры деталей и оборудования, но и существенно сократить расход высоколегированных сталей, дефицитных и догоростоящих цветных металлов (никель, хром, медь, молибден и др.), снизить энергоемкость и металлоемкость, расходы на техническое обслуживание, производство запчастей и ремонт оборудования.
По функциональным признакам все производимые в настоящее время слоистые композиты подразделяются на следующие виды: коррозионностойкие, антифрикционные, электротехнические (проводниковые и контактные), инструментальные, износостойкие, термобиметаллы, биметаллы для глубокой вытяжки и бытовых изделий.
Применение коррозионностойких слоистых композитов характеризуется высокой эффективностью и экономичностью: значительно сокращается расход легирующих элементов, снижается стоимость машин и механизмов, повышается ресурс их работы. Из этих материалов изготовляются детали и конструкции, работающие в условиях низких и высоких температур и давлений, при воздействии различных агрессивных сред. Изделия из биметаллов производятся различными методами литья, литейного плакирования, прокатки, сварки и наплавки. Вопросы производства, свойств и применения слоистых композитов, полученных методами твердофазного совмещения, подробно освещены в работе. Крупногабаритные биметаллические листы (размерами 2 — 100 X 600—1500 X 1800—8000 мм по ГОСТ 10885—75) получаются пакетной прокаткой или литейным плакированием с последующей прокаткой. Основной слой низкоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей плакируется слоем хромоникелевых и хромистых сталей, сплавов на никелевой основе или цветных металлов. Сочетание низколегированных сталей основного слоя 10Г2ФР, 12Х1МФ, 20 К с наиболее распространенной сталью плакирующего слоя 12Х18Н10Т дает заметное повышение прочности композиции по сравнению с металлом плакирующего слоя. Отечественной промышленностью уже освоено производство биметаллов с пределом текучести 400—500 МПа. Обычно прочность соединения слоев заметно выше допустимой по стандарту (не менее 150 МПа).
Способность металла противостоять коррозии в той или иной среде определяет конкретную область его применения. При этом коррозионная стойкость определяется материалом плакирующего слоя. Двухслойные материалы с плакирующим слоем из сталей 02Х18Н10Т и 08X13 применяются в химическом и нефтяном машиностроении для изготовления деталей и конструкций аппаратов и оборудования, работающих в различных агрессивных средах: органических соединениях/растворах солей, в атмосфере сухого хлора, углекислого газа. Например, высокохромистая сталь 08X13, несмотря на достаточную коррозионную стойкость в некоторых средах, не может быть использована в качестве конструкционного материала из-за ее низкой ударной вязкости и хрупкости сварных швов, особенно в условиях низких температур. Применение хромистой стали в качестве плакирующего слоя дает возможность получить конструкционный материал с новыми служебными свойствами.
В качестве второго примера рассмотрим эффективное применение литого биметалла для повышения долговечности экструдерного оборудования при производстве химических волокон, полиэтилена и других полимерных материалов. Биметаллические цилиндрические отливки наружным диаметром 350 мм, внутренним 130 мм и длиной 4650 мм для экструдеров типа РГШ-160 отливались центробежным способом заливкой «жидкое на жидкое» ст. 35 + сталь 60Х15К2 M2Л. Применение в качестве плакирующего (рабочего) слоя стали 60X15K2M2Л в 5—6 раз повышает стойкость к коррозионно-абразивному износу.
Монометаллические трубы и втулки в химической, нефтяной, горнодобывающей и металлургической промышленности, в судостроении и других областях техники не удовлетворяют современным требованиям, так как имеют недостаточный ресурс работы в экстремальных условиях, поэтому все большее применение находят биметаллические заготовки. Традиционные способы получения биметалла (гильзование, наплавка, нанесение защитных покрытий и др.) весьма трудоемки и малопроизводительны. Новые перспективы расширения применения литых слоистых композиционных материалов открывает технология центробежного литья.
Используемый для втулок цилиндров судовых двигателей серый чугун обладает высокой износостойкостью, хорошими литейными свойствами, низкой себестоимостью, однако вследствие низкой кавитационнокоррозионной стойкости втулки из этого материала имеют недостаточный ресурс работы (15—20 тыс. ч). Применение втулок, изготовленных из слоистого композита сталь + чугун, позволяет повысить кавитационно-коррозионную стойкость со стороны поверхности охлаждения при сохранении высокой износостойкости со стороны рабочей внутренней поверхности и одновременно увеличить конструкционную прочность. Для получения заданных геометрических параметров биметаллических втулок, снижения напряжений в переходной зоне и в литой заготовке в ИПЛ АН Украины разработан способ последовательной заливки металлов в изложницу центробежной машины. Первоначально в изложницу заливают 90—95 % порции стали, а по достижении на свободной поверхности температуры солидуса заливают остаток порции жидкой стали. После чего с противоположного торца изложницы заливают чугун. Такая технология заливки обеспечивает получение максимальной прочности соединения слоев металла. Кроме того, для высококачественного сваривания слоев от начала до конца заливки дозируют на струю металла наружного слоя флюс системы CaF2—CaO—SiO2—Al2O3—MgO (в количестве 0,4—0,6 % массы стали). Промышленные испытания биметаллических втулок на судовых дизелях 6Д50М, 8NVД48 показали повышение износостойкости в 2 раза, кавитационно-коррозионной стойкости в 6—10 раз, конструкционной прочности в 2—4 раза по сравнению с изделиями, серийно выпускаемыми отечественными и зарубежными дизелестроительными заводами и фирмами. Экономическая эффективность применения биметаллов обусловлена повышением эксплуатационной стойкости втулок, обеспечивающей не только значительное сокращение расхода деталей и запчастей, но, самое главное, уменьшение вынужденных простоев судов на внеплановых ремонтах.
Технология центробежного литья биметаллических заготовок (сталь 50Л + 260Х28ВМ) втулок насосов буровых установок позволяет получить высококачественные детали, эксплуатационная стойкость которых в 2,5—3 раза выше серийных из стали 70, и не уступает эксплуатационной стойкости втулок с наплавкой рабочего слоя и пользования, а по трудоемкости изготовления имеет существенные преимущества перед указанными методами. Листовой коррозионно-стойкий биметалл находит применение в судостроении для изготовления корпусных конструкций судов различных деталей опреснителей, цистерн, емкостей и др.; в легкой и пищевой промышленности — для производства оборудования молочных заводов, поточных линий изготовления полуфабрикатов, перегонных кубовых установок, барабанных сушилок и др.
Биметаллы, основной слой которых выполнен из конструкционной углеродистой или низколегированной стали, а плакирующий — из высоколегированной аустенитной стали, применяются для изготовления сосудов атомных электростанций. Примером такого материала может служить биметалл сталь 22К + сталь 08Х18Н10Т, обладающий высокими механическими и антикоррозионными свойствами.
Методы литейного плакирования с последующей прокаткой армированных заготовок положены в основу технологии получения армированной квазимонолитной стали (AKM). Сталь AKM была создана в результате поисков возможностей повышения качества толстого листа.
Армирующие вставки оказывают комплексное воздействие на формирование структуры слитка: как внутренние макрохолодильники способствуют увеличению скорости и развитию объемного затвердевания с образованием однородной дисперсной структуры плакирующего металла по сечению слитка; как вставки разделители изменяют гидродинамическую картину сифонной отливки, препятствуют развитию ликвационных процессов. Принципы подбора внутренних кристаллизаторов для получения многослойных стальных листов AKM с заданной анизотропией структуры, определяющей их свойства и применение, приведены в табл. 12.
Слоистые композиционные материалы
Слоистые композиционные материалы

Многослойный лист, полученный из слитка с внутренними кристаллизаторами, при статических нагрузках не отличается от обычного. Такой лист можно без затруднений резать, варить, вальцевать и т. д. Особенности его внутреннего слоистого строения проявляются при динамических нагрузках, ударных испытаниях. В тех случаях, когда образцы нагружаются перпендикулярно к слоям, они вообще до конца не разрушаются. В многослойных плитах не наблюдается заметного снижения физико-механических свойств, как в плитах из монометалла. Отдельные виды проката из АКМ-стали обладают способностью к шумопоглощению, повышенной износостойкостью, штампуемостью и т. д. Полученные данные свидетельствуют о том, что сталь AKM может рассматриваться как альтернативный материал легированным сталям и металлу ЭШП, например, при производстве плит толщиной от 70 до 350 мм и более. Разработаны технологии литья с внутренними кристаллизаторами-разделителями кузнечных слитков массой 40—60 тис перспективой литья крупных слитков до 110 т, что особенно важно для крупнейшего толстолистового стана 5000 (ПО «Ижорский завод»), предназначенного для прокатки крупногабаритных плит толщиной до 500 мм и более при массе до 70—80 т.
Способность стали AKM проявлять свойства монометалла (при статических нагрузках в таких технологических операциях, как вальцовка, огневая, механическая резка, сварка) и многослойного (при динамических нагрузках) позволила рекомендовать ее для изготовления газопроводных труб. В России для этих целей применяются экономно-легированные малоперлитные стали типа 09Г2 с добавками ниобия, ванадия, титана, молибдена, никеля: 09Г2ФБ; 09Г20Ф; 09Г20ФБ и др. Трубы из стали AKM могут найти применение для ответственных участков трубопроводов или в качестве ловушек-гасителей трещин благодаря высокой стойкости многослойного материала против протяженных разрушений в условиях низких температур.
Широкое применение сталь AKM может найти в автомобилестроении как кузовной тонколистовой металл и толстолистовая сталь для изготовления платформ кузовов большегрузных карьерных самосвалов. Эксплуатация самосвалов БелАЗ 548А с платформами из стали 09Г20Ф — AKM толщиной 17,5 мм вместо платформ из стали 09Г2С толщиной 22 мм в различных климатических зонах страны показала, что износ платформ кузовов из многослойного материала на 30 % ниже износа серийного металла.
В качестве основного слоя износостойких слоистых композитов используются обычно малоуглеродистые стали с содержанием 0,05—0,5 % С, а в качестве плакирующего слоя — стали и сплавы с высокой стойкостью против абразивного износа; инструментальные стали с содержанием 0,6—1,3 % С, легированные инструментальные и карбидные стали типа 6ХС; 9Х5В; 65Г; Х6Ф1; Х12М; износостойкие чугуны и цветные сплавы.
Износостойкие биметаллы получаются с помощью различных методов литья и другими жидко- и твердофазными способами: литейным плакированием, пакетной прокаткой, сваркой взрывом, наплавкой и др. Литейные технологии, и особенно непрерывная и полунепрерывная разливка, являются одним из наиболее перспективных методов производства заготовок из слоистых износостойких композитов, так как характеризуются высокой производительностью и наименьшим расходным коэффициентом металла по сравнению с пакетной прокаткой и сваркой взрывом.
Трехслойная композиция сталь 60 + сталь 10 + сталь 60 получила применение для изготовления отвалов плугов с соотношением толщин с 1:1:1. Эта сталь выпускается в виде обрезных листов сечением 7 х 1465 мм и длиной в соответствии с ГОСТ 19903—74, и полос с катаной кромкой сечением 7 X 385 мм по ГОСТ 6765—75 длиной 1500—3100 мм. Другой износостойкий материал предназначен для лемехов и представляет собой фасонный профиль в виде сдвоенного клина общей толщиной 4—12 и шириной 220 мм (ГОСТ 15891—70). Толщина твердого слоя, выполненного из стали Х6Ф1 с содержанием 1,5 % С, 6,0 % Cr, 1 % V, составляет 23—30 % общей толщины биметалла. Биметаллы применяются для изготовления культиваторных дисков, дисков лущильников, борон, плоскорезов и других деталей сельхозтехники.
Для производства трехслойной композиции сталь 60 + сталь 10 + сталь 60 применяется литейное плакирование. Пластина основного металла подвергается травлению, а затем ее поверхность покрывается слоем каменноугольного лака. Затем производится заливка плакирующим металлом. Таким образом получены трехслойные слитки массой 1 и 7,5 т. Были опробованы различные варианты литейного плакирования с использованием для получения слоя основного металла плит или слябов с зачищенной и обработанной поверхностью или заливкой сталью 10 стального короба, установленного по центру изложницы. Плакирующий металл для формирования наружных слоев заливался сифоном. Установлено, что вид обработки поверхности твердых вставок (строгание, обдирка наждаком или дробеметная обработка) существенно не влияет на качество листа По одному из вариантов в качестве сердечника использовались слябы стали 10 (220 х 600 х 1200 мм), которые подвергались абразивной зачистке на машине с ручной доводкой Слябы устанавливались в изложницы с внутренними размерами (817 X 717/706 х 569) х 2040 мм Заливка изложниц углеродистой сталью осуществлялась сифоном. Слитки нагревались в колодцах до 1330—1340 °C за 4 ч 45 мин.
Трехслойные слитки прокатывались на блюминге на заготовки двух типоразмеров (сечением 220 х 450 и 320 х 450 мм). Трехслойные слябы прокатывались на полосы сечением 7 х 450 мм на полосовом стане 800. Расслоений при прокатке не наблюдалось.
Качество прокатанных трехслойных полос в основном соответствовало требованиям ГОСТ 6765—75, хотя на некоторых из них наблюдалась разнотолщинность слоев и расслоение. Исследование структуры трехслойных листов из углеродистых сталей показало эффективность соединения слоев, на границе раздела крупные неметаллические включения отсутствовали. Структура была стабильной и соответствовала марочному составу сталей.
Отдельные аспекты перспективной технологии непрерывного литья слоистых композитов освещены в работах. В НПО «Тулачермет» разработаны технологии непрерывного литья биметаллов на MHЛЗ по двум схемам. По системе жидкий + жидкий разливка осуществлялась с помощью двух кристаллизаторов, расположенных один над другим в вертикальной плоскости: верхний — для формирования основного металла, а нижний — плакирующего. В процессе разливки слиток основного металла со сформировавшейся поверхностью твердой корочкой погружается в нижний кристаллизатор, куда заливается плакирующий металл. По второй схеме жидким металлом заливается твердая вставка, устанавливаемая в кристаллизатор. Полученные заготовки отличались хорошим качеством: равномерной мелкозернистой структурой стали основного и плакирующего слоев и бездефектной границей сплавления, что гарантирует получение высоких механических свойств. Непрерывнолитые биметаллические заготовки (145 х X 145 мм) из композиций сталь 50 + ШХ15, сталь Х18Н10Т + Ст. 3 и другие прокатывались в лист толщиной 7 мм и прокат различного сечения. При этом расходный коэффициент был снижен по сравнению с расходным коэффициентом по действующей технологии на 30 %. Эксплуатационные испытания биметаллических отвалов плугов показали увеличение их стойкости в результате применения в качестве плакирующего слоя вместо стали 60 сталей 85 и ШХ4 в 2—2,5 раза. Разработанная технология для реализации в промышленных масштабах не требует больших капиталовложений и может быть внедрена для производства широкой номенклатуры изделий с эффектом от 2 до 20 млн. р. в год.
Разработаны технологические схемы и конструкции установок методом полунепрерывного литья при вытягивании слитка из кристаллизатора вверх. При формировании биметаллической заготовки вначале формируется наружный слой заданной толщины, затем жидкая фаза удаляется из центральной зоны слитка, а в образовавшуюся полость подается второй металл, из которого формируется внутренний слой.
В связи с развитием технологии непрерывной разливки стали чрезвычайно актуальной остается проблема повышения эксплуатационной стойкости кристаллизаторов МНЛЗ. В качестве материала рабочих стенок кристаллизаторов используется горячекатаная раскисленная медь, легированная серебром или подвергнутая дисперсионному твердению. Чем чище медь, тем выше ее теплопроводность и ниже твердость, поэтому медные плиты (стенки) кристаллизатора быстро истираются. При непрерывной разливке стали температура на внутренней поверхности достигает 250 °С, а на водоохлаждаемой 50—60 °С. Большой градиент температур в сравнительно тонкой стенке кристаллизатора приводит к выгибанию (вспучиванию) медной плиты и возникновению деформации.
Слоистые композиционные материалы

Кристаллизаторы с полиметаллическими стенками, например, медь + жаропрочный медный сплав, медь + сталь обладают хорошей теплопроводностью и высокой надежностью. Основная проблема широкого применения таких кристаллизаторов заключается в создании приемлемой технологии получения полиметаллических плит, обеспечивающей надежное соединение разнородных металлов по всей поверхности контакта. В ИПЛ АН Украины совместно с ЦНИИЧМ разработана технология, включающая жидкофазное совмещение листов разнородных материалов, прокатку и термическую обработку. Технология позволяет достаточно просто получить качественное соединение двух разнородных сплавов (например, медь—сталь), что открывает перспективу промышленного производства биметаллических плит кристаллизаторов МНЛЗ. На рис. 51 показана структура сталемедного биметалла. Граница между основным и плакирующим слоем ясно выражена, не имеет несплошностей и инородных включений по всей площади контакта. Как в основном, так и в плакирующем слое зерна вытянуты вдоль направления прокатки, причем степень их вытянутости зависит от степени деформации и искажение зерен возрастает с ее увеличением. Микрорент-генспектральный анализ контактной зоны биметаллов показывает, что общая ширина этой зоны не превышает 30 мкм Установлен следующий характер перераспределения элементов — преимущественное движение Fe вглубь Cu и незначительное проникновение Cu в Fe. Основным требованием к сталемедным биметаллам является прочность сцепления слоев, которая зависит от полноты прохождения диффузионных процессов в переходной зоне биметалла глубины диффузионного слоя. В процессе диффузионного взаимодействия твердого и жидкого металла при формировании композита сталь 40Х — чугун авторы работы отмечают наличие трех характерных областей (рис. 52):
I — соответствует матрице металла основы. По глубине наблюдаемого проникновения и характеру распределения легирующих элементов можно судить о кинетике диффузии элементов в твердой фазе;
II — прилегает непосредственно к матрице. В этой области распределение элементов определяется кристаллизацией (намораживанием) жидкого металла и растворением (концентрационным плавлением) металла основы, которому всегда предшествует процесс диффузии, обусловливающий формирование диффузионного фронта как по концентрации, так и по глубине проникновения элементов. По ширине этой области (20—30 мкм) отмечено отсутствие карбидов, что свидетельствует, вероятно, о более низком содержании углерода, чем в залитом металле; III область отвечает по составу плакирующему сплаву. Для этой области характерно наличие первичных карбидов что коррелирует с соответствующим повышением содержания карбидообразующих элементов. На диффузию элементов (в частности углерода) может оказать большое влияние градиент температур, возникающий при контакте твердой вставки с жидким металлом. Причем необходимо учесть, что градиент температур может быть доминирующим и противоположным градиенту концентрации. Эти факторы должны учитываться при формировании контактной зоны слоистых композитов.
Слоистые композиционные материалы

Слоистые композиты весьма перспективны для изготовления двухслойных штампов горячего деформирования металла. Сочетая материалы с различными свойствами, изменяя соотношение толщин и взаимное расположение слоев, можно целенаправленно изменять свойства штамповых заготовок; представляется возможным экономить дефицитные и дорогостоящие легированные стали, при этом одновременно улучшать качество изделий, повышать их надежность и работоспособность. Двухслойные заготовки и штампы получают с помощью следующих пяти способов: электрошлаковой сваркой; наплавкой; горячей пластической деформацией; сваркой взрывом; литьем с применением электрошлакового обогрева (ЭШО). Наибольшие преимущества с точки зрения технологических возможностей имеет метод с использованием ЭШО, разработанный ИЭС им. Е. О. Патона АН Украины в содружестве с ПО «Азовмаш»: последовательной заливкой двух жидких сплавов; заливкой жидкого металла на твердую заготовку.
При конструировании биметаллических молотовых штампов следует учитывать следующие факторы: минимально допустимую высоту, до которой возможно понижение штампа при восстановлении его механической обработкой; степень сложности штампуемых деталей (ГОСТ 7505—74) и преобладающий вид износа. С учетом указанных положений рекомендуются следующие соотношения: при штамповке деталей сложности С2 и С3 —40 % сталь 5ХНМ + 60 сталь 45; при штамповке деталей сложности Cl — 30 % сталь 5ХНМ + 70 % сталь 45. При конструировании прессовых штампов решающее значение имеет сложность штамповок, так как эти штампы механической обработкой не восстанавливаются: для деталей сложности Cl достаточна толщина рабочего слоя 25 %; для деталей сложности С2, С3 — до 40%. Исследования структуры и свойств металла литых двухслойных (сталь 45 + сталь 5ХНМ) штамповых кубиков, проведенные авторами технологии показали, что биметаллические заготовки по качеству не уступают кованому монометаллу. При соблюдении оптимальных режимов литья и ЭШО литая сталь имеет однородную дисперсную структуру, между слоями образуется четкая чистая граница без видимых дефектов и скоплений неметаллических включений, что обеспечивает совершенное соединение слоев и достаточно высокие механические свойства металла биметаллического штампового кубика. По эксплуатационным и специальным свойствам в рабочем интервале температур 350—550 °C литой металл ЭШО имеет определенные преимущества (рис. 53). Из двухслойных (40 % сталь 5ХНМ + 60 % сталь 45) кубиков изготовлялись молотовые (0,8 х 0,62 х 0,7 м) и прессовые штампы (0,38 X 0,28 х 0,42 м), которые проходили термическую обработку по режиму: закалка с 880 °C в масло, объемный отпуск молотовых штампов при температуре 470 °С; прессовых — 420 °С. Твердость по рабочей части молотовых штампов составляла HB 341—387; в прессовых — HB 368—415. Испытания штампов проводились в условиях кузнечно-прессового цеха ПО «Азовмаш» методом статистического контроля. Износ штампа оценивался по выходу штамповок из полей допусков. Стойкость штампов определялась по количеству снятых штамповок с требуемыми размерами.
Слоистые композиционные материалы

Анализ данных эксплуатационных испытаний и исследование качества металла кованых штампов показали, что основной причиной образования аварийных трещин является нарушение режима эксплуатации штампа (неудовлетворительный подогрев штампов, низкое давление пара, добавка подстуженной поковки и др.). Литые двухслойные штампы не разрушаются хрупко. Это объясняется тем, что разработанная конструкция двухслойного штампа (40 % сталь 5ХНМ + 60 % сталь 45) с оптимальной структурой, с благоприятным распределением свойств и напряжений по высоте штампов обладает большим запасом конструктивной прочности и поэтому при эксплуатации случаи аварийного разрушения менее вероятны. По данным ПО «Азовмаш», при этом меняется характер износа биметаллических штампов (табл. 13). Если преобладающей причиной выхода из строя кованых штампов являются трещины в области концентратов напряжений (37 %), деформация и износ элементов гравюры (25 %) и магистральные трещины по сечению штампов (25 %), то для литых двухслойных штампов преобладает комплексный износ (57 %) и трещины (29 %), которые появляются позже и развиваются медленнее, чем у кованых штампов. Статистический контроль показал, что средняя стойкость до капитального ремонта литых биметаллических молотовых штампов в 1,5—1,7 раза выше стойкости кованых.
Слоистые композиционные материалы

Дальнейшее увеличение стойкости литых биметаллических штампов возможно путем армирования. ИПЛ АН Украины совместно с ПО «Азовмаш» разработана технология армирования двухслойных штампов ЭШО. Оптимальное армирование нерасплавляющимися вставками обеспечивает сокращение времени и изменение характера затвердевания штамповых заготовок, эффективное воздействие на формирование кристаллической структуры, а также значительное снижение уровня напряжений по сечению штампа в процессе его эксплуатации. Промышленное испытание партии литых штампов в ПО «Азрвмаш» показало, что армирование позволяет увеличить ресурс работы биметаллических штампов в 1,3—1,5 раза.
Применение биметаллов позволяет решить важную народнохозяйственную задачу массового восстановления изношенных металлоемких деталей ходовых систем тракторов и других сельхозмашин: опорных катков, поддерживающих роликов, траков, пальцев, звездочек и др. деталей. С точки зрения экономии металла, увеличения ресурса работы машин после восстановления деталей, сокращения ремонтов и производства запчастей важное значение имеет наплавка изношенных деталей износостойкими материалами с использованием в качестве шихтовых составляющих металлоотходов, применение высокопроизводительного наплавочного оборудования, реализующего в автоматическом режиме процесс «жидкое на твердое». Высокую эффективность применения литых биметаллов с износостойким плакирующим слоем иллюстрирует табл. 14.
Слоистые композиционные материалы

При производстве синтетического каучука на современных высокопроизводительных агрегатах повышенные требования предъявляют к шнекам экспандеров, работающих в условиях интенсивного коррозионного и абразивного износа, высоких механических нагрузок. Для повышения износостойкости в ИПЛ АН Украины разработана технология изготовления литых биметаллических шнеков с рабочим слоем из высокоизносостойких сплавов методом заливки плакирующего металла на твердую заготовку под слоем кислородонепроницаемого покрытия. Основа биметалла — нержавеющая сталь, рабочий слой — сплав на основе кобальта. Формирование сложного профиля детали осуществляется с использованием приемов литья по газифицируемым моделям. Толщина слоя из износостойкого сплава выбирается исходя из допустимого износа шнеков. Твердость рабочего слоя 38—40 HRC. Внедрение технологического процесса изготовления биметаллических шнеков на ПО «Нижнекамскнефтехим» позволило повысить ресурс работы до 10—12 тыс. ч, что в 1,8—2 раза превышает ресурс работы шнеков, наплавленных электродами; увеличить производительность изготовления в 5—6 раз; снизить стоимость биметаллических деталей в 2,0—2,5 раза; сократить затраты на ремонт линии по производству каучука в 1,8—2 раза.
Приведенные примеры не исчерпывают все возможные области эффективного применения литых слоистых композиционных материалов, однако однозначно свидетельствуют о больших перспективах использования этих новых материалов в различных областях техники.