СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЗРЫВОМ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КОРПУСОВ Советский патент 1994 года по МПК B23K20/08 

Изобретение относится к обработке материалов давлением с использованием энергии взрыва, в частности к технологии изготовления биметаллических профилированных корпусов установок для плазменных исследований.

Цель изобретения - повышение качества корпусов за счет повышения прочности соединения слоев и равномерной толщины плакирующего слоя.

На чертеже схематически изображена оснастка, используемая для реализации способа.

Способ осуществляют следующим образом. Внутри плакируемой трубы 1, осаженной на оправке энергией взрыва и термообработанной, коаксиально с зазором располагают трубу 2, проточенную до начальной разнотолщинности, с находящимся внутри нее цилиндрическим зарядом 3 взрывчатого вещества (ВВ), который помещен в тонкостенную трубку 4 из герметичного материала. С помощью колец 5-8 осуществляют центрирование труб между собой и зарядом с плакирующей трубой 2. Подготовленную сборку устанавливают на стол 9, на котором размещают вокруг плакируемой трубы два конусных стальных вкладыша 10 с соответствующим профилем внутренней поверхности, после чего устанавливают массивную металлическую оболочку 11. В пространство между плакирующей трубой 2 и зарядом 3 заливают жидкий наполнитель 12. С помощью детонационного шнура 13, к которому прикреплен высоковольтный электродетонатор 14, производят инициирование детонации и выполняют сварку взрывом труб с одновременной частичной штамповкой, проводят термообработку сваренной и частично отштампованной биметаллической заготовки и окончательную штамповку.

Геометрические размеры плакирующей трубы 2 внешний и внутренний диаметры выбирают исходя из требуемой толщины покрытия, а необходимую начальную разнотолщинность задают расчетом из закона сохранения массы при условии радиального движения стенки плакирующей трубы, что реализуется в процессе высокоскоростной штамповки взрывом.

С целью получения максимально возможной степени упрочнения материала стенки готового корпуса в предлагаемом способе, а также для выполнения соединения между свариваемыми поверхностями без заметно развитого волнообразования в зоне шва массу заряда и тип ВВ выбирают из условия обеспечения сварки взрывом вблизи нижней границы области сварки и получения остаточной деформации сварного соединения после сварки с частичной штамповкой в интервале 14-20%.

П р и м е р. Исходная заготовка под плакируемую трубу из стали 12Х18Н10Т размерами 76х10 мм и длиной 650 мм была осажена на оправку из металлического стержня Ст. 3 диаметром 40 мм и длиной 700 мм энергией взрыва. ВВ, применяемое при осадке, - смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в отношении 1: 2 и толщиной слоя 62 мм. Инициирование детонации осуществляли с помощью низковольтного детонатора ЭД-8-Э. Осаженную трубу термообрабатывали в печи при температуре 1100^оС в течение 1 ч и охлаждали в воде. Приведенный режим отжига сохраняет мелкозернистую структуру зерна, образованную в процессе высокоскоростного обжатия, фиксирует однофазное аустенитное состояние и в то же время позволяет полностью снять внутренние напряжения и повысить пластичность материала стенки трубы. Затем плакируемую трубу механически обрабатывали в размер с внешним диаметром 64,2 мм, внутренним диаметром 46,2 мм и длиной 600 мм.

Плакирующую трубу из меди марки М1 с внешним диаметром 38 мм, внутренним 32 мм и длиной 600 мм растачивали с обоих торцов на длине 123 мм с углом 0,6^о до требуемой начальной разнотолщинности.

Взрывчатое вещество (смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой 1:2) со скоростью детонации 2600 м/с помещали в трубочку из картона или бумаги диаметром 24,5 мм и длиной 700 мм. Для гидроизоляции трубочки покрывали тонким слоем солидола или другой смазкой.

Плакируемую трубу с размещенной в ней плакирующей трубой и зарядом размещали в разъемной матрице с внутренним диаметром 66 мм на длине 34 мм и внешним диаметром 78,5 мм на длине 355 мм. Металлическая оболочка, устанавливаемая вокруг сборки, имела внешний диаметр и высоту 600 мм, внутренний диаметр конусового отверстия вверху 130 мм, внизу 240 мм.

Инициирование детонации смеси осуществляли с помощью детонационного шнура длиной 1 м высоковольтным электродетонатором ЭДВ-1.

Сваренные и частично отштампованные биметаллические заготовки имели внешний диаметр в узких частях 66,0±0,5 мм, в выпуклых частях 69,0±2 мм, остаточная деформация в выпуклых частях составила 14-20%.

Увеличение массы заряда или выбор более мощного ВВ с целью сварки и одновременной штамповки по профилю приводит к появлению расплавов на границе соединения, снижающих прочность шва, а также к разрушению стенки корпуса из-за сильного деформационного упрочнения стали 12Х18Н10Т.

Стремление получить максимальную деформацию на данном этапе также нецелесообразно, так как последующая термообработка снижает упрочнение, а при окончательной штамповке невозможно получить максимально возможное упрочнение, так как деформация стенки будет незначительной. Сваренную и частично отштампованную биметаллическую заготовку термообрабатывали в течение 2 ч в печи, предварительно подогретой до 800^оС, и затем охлаждали на воздухе. Такой режим термообработки обеспечивает повышение прочности сварного соединения и позволяет повысить пластичность стальной стенки, что необходимо на стадии окончательной штамповки.

Перед отжигом торцы биметаллических заготовок герметично заглушали, предотвращая образование окалины на медных поверхностях.

После термообработки и разгерметизации заготовки помещают в ту же полость разъемной матрицы, где производилась сварка с одновременной частичной штамповкой, и осуществляют окончательную штамповку. Окончательную штамповку осуществляли с помощью заряда ВВ из смеси аммонита с аммиачной селитрой (1: 1), помещенного в тонкостенную бумажную трубку диаметром 20 мм и длиной 530 мм, которую снаружи гидроизолировали. Скорость детонации смеси 2500 м/с. В качестве передающей среды использовали воду. Размер внешнего диаметра в выпуклых частях готового профилированного биметаллического корпуса 78,5±0,5 мм. Для контроля равномерности нанесения медного покрытия в выпуклой части профилированный корпус разрезали вдоль образующей на несколько частей. Измеренное значение толщины покрытия составило 1,7+0,1 мм, что удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Результаты испытаний прочностных свойств стенки корпуса после каждого этапа приведены в таблице.

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием энергии взрыва. Цель - повышение качества корпусов за счет повышения прочности соединения слоев и равномерной толщины плакирующего слоя. Внутри плакируемой трубы 1, осаженной на оправке энергией взрыва и термообработанной, с зазором располагают трубу 2. Последняя проточена до начальной разнотолщинности. Внутри трубы находится цилиндрический заряд взрывчатого вещества 3, который помещен в тонкостенную трубку 4 из герметичного материала. Всю сборку помещают в разъемную матрицу, инициируют детонацию и производят сварку взрывом с одновременной частичной штамповкой. Затем проводят термообработку и окончательную штамповку. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЗРЫВОМ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КОРПУСОВ установок для плазменных исследований, преимущественно сталемедных, включающий сборку составной заготовки из плакируемого и плакирующих слоев, ее деормацию энергией взрыва и предварительную штамповку, термообработку полученного полуфабриката и окончательную штамповку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества корпусов за счет повышения прочности соединения слоев и равномерной толщины плакирующего слоя, до сборки составной заготовки производят предварительную осадку плакируемой заготовки на оправку энергией взрыва, удаляют оправку, термообрабатывают осаженную заготовку, протачивают плакирующую заготовку до требуемой начальной разнотолщинности, производят сборку составной заготовки, а ее деформирование осуществляют с одновременной предварительной штамповкой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения упрочнения плакируемого слоя после окончательной штамповки, предварительную штамповку осуществляют в режиме, обеспечивающем остаточную деформацию полуфабриката 14-20%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осаженной плакируемой заготовки проводят в интервале температур 1050 - 1100^oС в течение 1 - 1,5 ч с последующим охлаждением в воде. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку предварительно отштампованной заготовки проводят при 800 - 900^oС в течение 1 - 2 ч с последующим охлаждением на воздухе.