СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПРОЧНОСОЕДИНЕННЫХ МОНОЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ СО СПЛОШНОЙ ГРАНИЦЕЙ РАЗДЕЛА Российский патент 1997 года по МПК B26F3/00 B29B17/02 

Изобретение относится к способам и устройствам разделения элементов составных материалов (композитов), способам и устройствам разрушения взрывом.

Известен способ разделения композита, состоящего из алюминиевой фольги толщиной 50.150 мкм и приклеенной к ней полипропиленовой пленки толщиной 20. 70 мкм, заключающийся в том, что композит помещают в воду с температурой 95. 100^oC, выдерживают, прикладывают разделяющее усилие, вследствие чего композит разделяется на составные элементы, которые пригодны для дальнейшей переработки [1]
Недостатками способа являются: значительная затрата энергии на нагрев воды и поддержание температуры, сложность технологической цепочки по разделке композитов, длительность процесса, определяемая временем деструкции клея, невозможность разделения материалов, соединенных другим способом, кроме клеевого.

Известен также способ разделения разнородных металлов, используемый для отделения режущего инструмента (быстрорежущая и конструкционная сталь), заключающийся в нагреве до температуры, превышающей на 50^oC температуру закалки быстрорежущей стали, и последующего погружения в воду [2]
Различные коэффициенты линейного расширения составляющих элементов, объемный эффект превращения переохлажденного аустенита определяют возникновение разделяющего усилия на границе быстрорез конструкционная сталь, способствующего хрупкому отделению быстрорежущей стали от конструкционной по линии их соединения.

Недостатками способа являются большие энергетические затраты, длительность и технологическая сложность процесса.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ разделения композиционных прочносоединенных монолитных материалов со сплошной границей раздела, заключающийся в создании разрушающего усилия в объеме монолита [3]
Задача, решаемая изобретение, заключается в создании способа разделения композитов, таких как металл-резина, металл-керамика и другие сочетания, для утилизации и переработки при минимальных затратах и времени техпроцесса.

Решение поставленной задачи достигается тем, что используют способ, отличающийся тем, что разрушающее усилие создают путем приложения одновременно по всему периметру поверхности соединения материалов импульсной нагрузки с образованием ударной волны, направленной вглубь монолита с разными скоростями распространения в разных материалах и получением при этом различных скоростей и величин перемещения материалов за фронтом ударной волны для создания на границе разнородных материалов напряжений, превышающих силы их сцепления.

При воздействии взрывных нагрузок на твердое тело, внутри последнего распространяется ударная волна. При этом, как правило, наибольшие напряжения возникают во фронте ударной волны; затем сразу за фронтом ударной волны следует разгрузка материала. Основные параметры ударной волны определяются как функция скорости звука в невозмущенной среде. Скорость перемещения фронта ударной волны больше скорости звука в невозмущенной среде. Среда перемещается за фронтом ударной волны, но со скоростью, меньшей, чем скорость перемещения фронта ударной волны. По мере движения ударной волны перепад давлений, скорость перемещения фронта ударной волны и скорость движения среды уменьшается и затем ударная волна переходит в волну упругих колебаний, т.е. звуковую. Так как в материалах с резко отличными физико-механическими свойствами скорость звука различна, то различны скорости массового переноса и величины самих перемещений материала за фронтом ударной волны. Возникающие вследствие этого на границе раздела материалов напряжения проводят к деформациям и разрушению соединения.

Кроме того, разделяющее усилие может быть создано зарядом направленного взрыва (удлиненный шнуровой заряд, кумулятивный заряд).

В этом случае по границе раздела материалов образуется глубокий надрез, определяющий образование трещины и ее движение по границе раздела за счет ударной нагрузки от взрыва ВВ.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего предложенный способ и содержащего композит, состоящий, например, из резины 1 и металла 2, соединенных по границе 3 раздела сред, и взрывное устройство, создающее импульсное усилие и состоящее, например, их заряда 4 бризантного ВВ, с детонатором 5, соединенным линией 6 с пультом подрыва 7.

Способ осуществляется следующим образом. Электрический сигнал поступает с пульта 7 по линии 6 на детонатор 5, который инициирует заряд 4, создающий импульсное разделяющее усилие.

Как было сказано выше, вследствие значительного отличия скорости звука в резине 1 и металле 2, различны скорости массового переноса и величины самих перемещений материала за фронтом ударной волны. Возникающее вследствие этого на границе 3 раздела материалов напряжения приводят к разделению резины 1 и металла 2.

Известно, что утилизация катков танков Т-55 возможна только после отделения резиновой шины от поверхности диска катка. В настоящее время эта операция осуществляется механическим способом, в основном на прессе, либо обточкой на станке, с соответствующими затратами ручного труда и энергии. Предложенный способ существенно снижает трудоемкость разделения материалов, обеспечивает экологическую безвредность процесса, обеспечивает высокое качество поверхности и целостности отделения резинового покрытия.

Использование: при разделении композиционных прочносоединенных материалов со сплошной границей раздела, таких как металл-резина, металл-керамика и др. Сущность изобретения: одновременно по всему периметру поверхности соединения материалов прикладывают импульсную нагрузку, образуя ударную волну. Ударная волна направлена вглубь монолита и распространяется в разных материалах с разными скоростями. Полученные при этом различные скорости и величины перемещения материалов за фронтом ударной волны обеспечивают создание на границе, разнородных материалов напряжений, превышающих силы их сцепления. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разделения композиционных прочносоединенных монолитных материалов со сплошной границей раздела, заключающийся в создании разрушающего усилия в объеме монолита, отличающийся тем, что разрушающее усилие создают путем приложения одновременно по всему периметру поверхности соединения материалов импульсной нагрузки с образованием ударной волны, направленной вглубь монолита с разными скоростями распространения в разных материалах и получением при этом различных скоростей и величин перемещения материалов за фронтом ударной волны для создания на границе разнородных материалов напряжений, превышающих силы их сцепления. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что импульсную нагрузку создают направленным взрывом бризантного взрывчатого вещества, используя для этого линейный или сосредоточенные заряды.