СПОСОБ СВАРКИ ВЗРЫВОМ КОМПОЗИЦИИ ИЗ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2018 года по МПК B23K20/08 B32B7/04 

Описание патента на изобретение RU2659557C2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов энергией взрыва, в частности к сварке взрывом многослойных композиций.

Известен способ сварки взрывом (см. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980. С. 115-124), в которых соединение двух пластин из одинаковых или различных материалов получают метанием одной (плакирующей) пластины на другую неподвижную (плакируемую) пластину под некоторым углом γ. Известен также способ соединения сваркой взрывом стали с алюминием (см. патент 3689232 США, МПК В23К20/08, 1971), в котором на неподвижную, обычно более толстую пластину, предварительно наносится сваркой взрывом тонкая технологическая прокладка, а затем основной плакирующий слой. Эти способы позволяют получать многослойные композиции из различных металлов и сплавов, однако с их применением нельзя получать композиции, содержащие малопластичные склонные к трещинообразованию при деформации металлы и сплавы. Причина в том, что (см. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980. С. 130-132) в результате соударения плакирующей пластины толщиной δ с плакируемой пластиной в зоне соединения образуются волны с длиной λ=26⋅δ⋅sin2(γ/2) и амплитудой a=(0,14-0,30)-λ. Эти параметры связаны с временем прохождения волн напряжений по толщине плакирующей пластины. В результате волнообразования в местах с наибольшими пластическими деформациями (см. Захаренко И.Д., Злобин Б.С. Влияние твердости свариваемых материалов на положение нижней границы сварки взрывом // Физика горения и взрыва. 1983. Т. 19. №5. С. 170-174) на гребнях волн образуются сдвиговые трещины, которые не позволяют получать качественные многослойные композиции с использованием таких материалов, как высокопрочные стали в термообработанном состоянии, титановые и молибденовые сплавы. При большой толщине плакирующей пластины волны достигают значительных размеров и большие сдвиговые деформации приводят к образованию трещин (см. Фиг. 1) в зоне соединения, что приводит к разрушению всей композиции.

Известен способ плакирования взрывом деталей из стали (см. А.С. 1042931 СССР, В 23К/20, 1979), принятый за прототип, где в качестве технологической прокладки используют железоуглеродистый сплав на ферритовой основе или армко-железо, причем технологическую прокладку предварительно наносят сваркой взрывом на плакирующую пластину. Данный способ обладает тем недостатком, что акустические импедансы (произведение плотности материала на скорость звука в нем) технологической прокладки и свариваемых через нее сталей практически не отличаются (см. табл. 1).

Плакирующая пластина является однородной с точки зрения прохождения по ней волн напряжений, возникающих при соударении с неподвижной плакируемой пластиной. В результате величина образующихся в зоне соединения волн определяется суммарной толщиной плакирующей пластины и технологической прокладки и, в соответствии с вышеприведенной формулой, размер волн растет с ростом толщины плакирующей пластины. Для свариваемых малопластичных материалов (см. Фиг. 1) рост волн приводит к трещинообразованию.

Предлагаемый способ плакирования взрывом по сравнению с прототипом решает следующие задачи: повышает качество многослойной композиции из малопластичных металлов и сплавов, таких как, например, высокопрочные стали в термообработанном состоянии, титановые и молибденовые сплавы, и расширяет возможности сварки взрывом в области создания биметаллических и многослойных композиций. Изложенные задачи решаются тем, что в качестве тонкой технологической прокладки, которую предварительно наносят на плакирующую пластину, используют пластичный материал с акустическим импедансом, отличным от акустического импеданса плакирующей пластины. Для высокотвердых сталей таким материалом является, например, медь (см. табл. 1). Рекомендуемая толщина технологической прокладки 0,3÷1,2 мм. Известно (см. Плакирование стали взрывом / Гельман А.С. и др., М. Машиностроение, 1978. С. 25-27), что распространение волн напряжений в слоистых средах, когда разные слои имеют различный акустический импеданс, существенно отличается от прохождения волн в однородных средах. В слоистых средах происходит отражение волн напряжений от границ слоев, что может существенно влиять на процесс сварки взрывом. Опыты показали, что при метании плакирующей пластины с нанесенной на нее технологической прокладкой размер волн в зоне соединения определяется толщиной технологической прокладки, если акустические импедансы пластины и прокладки различны.

Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом.

На Фиг. 1 показана зона соединения после сварки взрывом твердых сталей через медную прокладку по обычной схеме, когда прокладку предварительно сваривают с плакируемой пластиной. Видны сдвиговые трещины, образующиеся на гребнях волн, на границе между плакирующим листом и медной прокладкой.

На Фиг. 2 показана зона шва после сварки взрывом твердых сталей через медную прокладку по предлагаемому способу, когда прокладку предварительно сваривают с плакирующей пластиной. Трещины на границе соединения не образуются.

Заявляемый способ (см. Фиг. 2) заключается в следующем.

Проводят необходимую технологическую термообработку плакирующего листа 1 и плакируемой заготовки 2 из основного металла. Плакирующий лист 1 покрывают методом сварки взрывом тонкой технологической прокладкой из пластичного металла 3 с отличным от плакирующего листа акустическим импедансом. Для этого над плакирующим листом 1 устанавливают тонкую технологическую прокладку, размещают на ней заряд ВВ и производят сварку. Затем плакирующий лист 1 с нанесенной на него технологической прокладкой устанавливают над плакируемой заготовкой 2, размещают на нем заряд ВВ и производят сварку в режиме, соответствующем сварке материала технологической прокладки с плакируемой заготовкой.

Благодаря применению тонкой технологической прокладки и выполнению сварки в вышеописанной последовательности, волны на границе соединения имеют минимальный размер и не приводят к возникновению трещин.

Пример. Изготавливали биметаллическую композицию из стали 60Г2А и стали 30ХГСА по следующей технологии.

Термообработанный лист из стали 60Г2А, HRC 45 толщиной 3 мм плакировали медной фольгой толщиной 0,3 мм по технологии сварки взрывом.

Далее проводили термическую обработку основной заготовки из стали 30ХГСА до HRC 45.

Сварку взрывом осуществляли как сварку двухслойного плакирующего листа и основной заготовки. Результат металлографического исследования полученной композиции соответствует Фиг. 2.

Заявляемый способ экспериментально опробован в КТФ ИГиЛ СО РАН.

Похожие патенты RU2659557C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЗРЫВНОГО ПЛАКИРОВАНИЯ ТОРЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ 2010
  • Оголихин Виктор Михайлович
  • Шемелин Сергей Дмитриевич
RU2412033C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ ПЛОСКОЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ 2009
  • Вакин Владимир Станиславович
  • Бодакин Сергей Валентинович
  • Бессонов Олег Николаевич
RU2397850C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ СТАЛЬ-ТИТАН СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ 2000
  • Тетюхин В.В.
  • Первухин Л.Б.
  • Бердыченко А.А.
  • Цыбочкин С.Г.
  • Гришечкин А.И.
  • Полянский С.Н.
  • Левин И.В.
RU2174458C2
ДВУХСЛОЙНАЯ, СТОЙКАЯ К ДИНАМИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ, ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА 2011
  • Горынин Игорь Васильевич
  • Малышевский Виктор Андреевич
  • Цуканов Виктор Владимирович
  • Малахов Николай Викторович
  • Гутман Евгений Рафаилович
  • Нигматулин Олег Экрямович
  • Савичев Сергей Александрович
RU2501657C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2003
  • Попов Е.В.
  • Лысак В.И.
  • Кузьмин С.В.
  • Писарев С.П.
RU2235627C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ 2013
  • Дреннов Олег Борисович
  • Михайлов Анатолий Леонидович
  • Самароков Юрий Михайлович
RU2537671C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАКИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА 2015
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Жиленко Сергей Владимирович
  • Балашов Сергей Александрович
  • Павлов Александр Александрович
  • Родионова Ирина Гавриловна
  • Зайцев Александр Иванович
  • Первухин Леонид Борисович
  • Шишкин Тимофей Андреевич
RU2629422C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО СТАЛЕАЛЮМИНИЕВОГО ПЕРЕХОДНИКА СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ 2002
  • Кузьмин В.И.
  • Лысак В.И.
  • Кривенцов А.Н.
  • Яковлев М.А.
  • Строков О.В.
RU2194600C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА 2013
  • Геращенков Дмитрий Анатольевич
  • Геращенкова Елена Юрьевна
  • Фармаковский Борис Владимирович
  • Васильев Алексей Филиппович
  • Леонов Валерий Петрович
  • Счастливая Ирина Алексеевна
  • Одерышев Дмитрий Евгеньевич
  • Фокичев Александр Иванович
RU2560472C2
Способ плакирования взрывом деталей из стали 1979
  • Чудновский Александр Данилович
  • Первухин Леонид Борисович
SU1042931A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 659 557 C2

Реферат патента 2018 года СПОСОБ СВАРКИ ВЗРЫВОМ КОМПОЗИЦИИ ИЗ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение может быть использовано при изготовлении взрывом биметаллических композиций из малопластичных материалов. Для исключения появления на границе соединения сдвиговых трещин сначала приваривают взрывом к плакирующему листу технологическую прокладку из меди, толщиной 0,3-0,5 мм. Затем приваривают взрывом полученный двухслойный плакирующий лист к плакируемой заготовке в режиме, соответствующем режиму упомянутой приварки технологической прокладки. Способ обеспечивает получение качественных биметаллических листовых композиций. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 659 557 C2

Способ изготовления сваркой взрывом многослойной композиции из малопластичных сталей, включающий приварку взрывом к плакирующему листу технологической прокладки, выполненной из меди, толщиной 0,3-0,5 мм, и последующую приварку взрывом полученного двухслойного плакирующего листа к плакируемой заготовке в режиме, соответствующем режиму упомянутой приварки технологической прокладки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2659557C2

Способ плакирования взрывом деталей из стали 1979
  • Чудновский Александр Данилович
  • Первухин Леонид Борисович
SU1042931A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ТИТАН-АЛЮМИНИЙ 2008
  • Трыков Юрий Павлович
  • Писарев Сергей Петрович
  • Гуревич Леонид Моисеевич
  • Шморгун Виктор Георгиевич
  • Слаутин Олег Викторович
  • Донцов Дмитрий Юрьевич
  • Самарский Дмитрий Сергеевич
  • Метёлкин Валерий Валерьевич
RU2370350C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА МЕДЬ-ТИТАН 2013
  • Гуревич Леонид Моисеевич
  • Шморгун Виктор Георгиевич
  • Писарев Сергей Петрович
  • Трыков Юрий Павлович
  • Проничев Дмитрий Владимирович
  • Слаутин Олег Викторович
  • Богданов Артём Игоревич
  • Казак Вячеслав Фёдорович
  • Евстропов Дмитрий Анатольевич
RU2533508C1
US 4867369 А, 19.09.1989
ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР 1922
  • Гебель В.Г.
SU2000A1

RU 2 659 557 C2

Авторы

Злобин Борис Сергеевич

Киселев Виктор Викторович

Штерцер Александр Александрович

Даты

2018-07-02Публикация

2016-04-14Подача