СПОСОБ ПЛАКИРОВАНИЯ ВЗРЫВОМ Российский патент 1998 года по МПК B23K20/08 

Изобретение относится к технологии соединения металлов сваркой взрывом и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленности и машиностроении при плакировании крупногабаритных металлических конструкций с криволинейной поверхностью.

Известны способы сварки взрывом цилиндрических заготовок [1, 2], при которых взрывчатое вещество (ВВ) располагают вокруг металлической втулки, контактирующей со свариваемым соединением, а толщина слоя взрывчатого вещества увеличивается от краев к центру указанной втулки.

Недостаток этих способов, связан с тем, что они ограничивают тип свариваемых деталей, т.е. указанными способами можно сваривать только цилиндрические детали.

Наиболее близким по технической сущности является способ сварки металлов взрывом [3], заключающийся в том, что свариваемые детали устанавливают с зазором, на поверхность привариваемой металлической детали помещают заряд ВВ, при подрыве которого обеспечивается сварка.

Недостатком известного способа является нестабильность качества сварного соединения криволинейной поверхности.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа, обеспечивающего качественное плакирование неплоских (криволинейных) поверхностей.

Технический результат, достигаемый при осуществлении способа, заключается в обеспечении возможности качественной сварки взрывом плоского листа с заготовкой, имеющей криволинейную поверхность.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном способе сварки взрывом, включающем установку плакирующего листа и плакируемой заготовки с зазором относительно друг друга и размещение на плакирующем листе заряда ВВ, который инициируют, новым является то, что заряд ВВ укладывают в виде слоя разной толщины в зависимости от профиля плакируемой поверхности, обеспечивая область сварки взрывом внутри зоны, ограниченной верхней и нижней границами области сварки (которые определяются по справочным данным [4]) подбором min и max соотношения массы ВВ к массе метаемой пластины на данном участке.

Изменяя толщину слоя ВВ, меняется профиль ударника, подлетающего к конкретным участкам, и изменяются параметры соударения, определяющие качество сварки.

Чтобы осуществить сварку взрывом криволинейной и плоской поверхностей необходимо плавно перейти от исходных данных V_к-γ (постоянной величине в области плоского соударения) к переменной, причем меняющееся соотношение величин V_к-γ (в области сварки плоской и искривленной поверхностей) должно все время оставаться в зоне устойчивой сварки взрывом (фиг.1). Достигается это изменением толщины слоя ВВ над заданным участком, который должен подлетать к искривленной зоне, (где V_к - скорость точки контакта, γ - угол соударения пластины). Изменение толщины слоя ВВ приводит к изменению параметра R - (отношение массы ВВ к массе метаемой пластины) и, следовательно, параметров w (скорость полета метаемой пластины), V_к (скорость точки контакта), β (угол разворота метаемой пластины), γ (угол соударения пластины). Исходные параметры α (начальный угол наклона метаемой пластины) и D (скорость детонации слоя ВВ) (фиг.2).

По изменению R можно рассчитать, в конечном итоге V_к и γ в каждой заданной точке.

На фиг.3 изображена схема для осуществления предлагаемого способа сварки взрывом, где 1 - плакируемая деталь; 2 - плакирующая деталь; 3 - слой ВВ.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Стальной диск диаметром 120 мм и толщиной 20 мм имеет в центре лунку (часть сферы). На его поверхность метается стальной лист толщиной 3,5 мм. Для соединения стальных образцов (из условий существования сварных соединений) выбираются параметры V_к = 2,5 мм/мкс, γ примерно равен 20^o. В качестве ВВ используется аммонит (6ЖВ) со скоростью детонации D = 3,33 мм/мкс, удельной плотностью ρ = 0,715 г/см³. Толщина слоя ВВ h = 62 мм, начальный угол α = 5^o (при данном значении обеспечивается надежная сварка слоев и стали). Профиль лунки разбивается на четыре характерных участка. При исходных условиях нагружения в т.1 (фиг.3) соударение происходит под углом
γ₁ = γ + ϕ₁= 20 + 17= 37^o;
в т.2 γ₂ = 20 + 5 = 25^o;
в т.3 γ₃ = 20 - 5 = 15^o;
в т.4 γ₄ = 20 - 17 = 3^o.

Видно, что в зоне 1-2 следует понизить γ , в зоне 3-4, наоборот, повысить. Достигается это изменением профиля ударника, подлетающего к конкретным зонам, чего можно добиваться, меняя толщину слоя ВВ над конкретным участком. Из соотношений для косого соударения и фиг.1 следует, что для т.2 при уменьшении толщины слоя ВВ на 12 мм имеем γ₂ примерно 36^o V_к примерно 1,4 мм/мкс (параметры V_к-γ лежат внутри области сварки взрывом). Для т.4 при увеличении толщины слоя ВВ на 7 мм реализуется соотношение параметров V_к-γ, лежащих внутри области сварки взрывом. Выполнить искривленную геометрию поверхности ВВ можно при помощи шаблона (из глины, древесины и т.п.), с которого изготавливают облицовку из жести. Облицовку погружают в насыпное ВВ и выполняют углубление. Подрыв осуществляют при наличии облицовки.

Наличие начального наклона ударника под углом α можно исключить, если применять ВВ со скоростью детонации 2 мм/мкс ≤ D≤ 2,5 мм/мкс (50% аммонита + 50% селитры).

Применение предложенного способа по сравнению с известными позволило получить надежное соединение плоской и искривленной поверхностей металлических деталей.

Использованная литература:
1. Заявка Франции 2221230, кл. B 23 P 3/09 Взрывной заряд для сварки.

2. Патент ФРГ PS 2403437, кл. B 23 K 20/08 Способ и устройство для сварки цилиндрических металлических заготовок взрывом.

3. Патент РФ 2056987, кл. B 23 K, 20/08, 1996.

4. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом, -Новосибирск: Наука, 1980.

Сущность изобретения: плакирующий лист устанавливают с зазором относительно плакируемой заготовки, на плакирующем листе размещают заряд ВВ, который выполнен в виде слоя с разной толщиной в зависимости от профиля плакируемой поверхности, минимальное и максимальное соотношение массы ВВ к массе метаемой пластины на данном участке обеспечивает область сварки взрывом путем ограничения верхней и нижней границ области сварки. Технический результат заключается в создании способа, обеспечивающего качественное плакирование неплоских поверхностей. 3 ил.

Способ плакирования взрывом, при котором с зазором относительно плакируемой заготовки устанавливают плакирующий лист и инициируют расположенный на нем заряд ВВ, отличающийся тем, что используют заряд в виде слоя ВВ с разной толщиной в зависимости от профиля плакируемой поверхности, при этом min и max соотношение массы ВВ к массе метаемой пластины на данном участке должно обеспечивать область плакирования взрывом путем ограничения верхней и нижней границ области сварки.