Способ восстановления металлических изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D7/02 

1

(21)4882913/02 (22)20.11.90 (46)23.09.92. Бюл. №35

(71)Волгодонское производственное объединение Атоммаш

(72)В.Е.Константинов и А.П.Дремов

(56)Авторское свидетельство СССР № 812837, кл. С 21 D 6/02, 1981.

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

(57)Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, конкретнее взрывом, и может быть использовано в машиностроении, в частности для восстановления крупногабаритных, толстостенных изделий сложной конструкции с вмонтированными во внешнюю стенку деталями. Сущность: металл (в виде колец) с акустической жесткостью, превышающей акустическую жесткость изделия, размещают между поверхностью изделия и зарядом взрывчатого вещества, что обеспечивает циркуляцию (многократное прохождение) ударных волн в толщине металла изделия, которая в свою очередь кратностью воздействия ударных волн позволяет существенно повысить эффективность снятия остаточных напряжений.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, конкретнее взрывом, и может быть использовано в машиностроении, в частности для восстановления крупногабаритных, толстостенных изделий сложной конструкции с вмонтированными во внешнюю стенку деталями.

Известен способ стабилизации формы и размеров металлических изделий, заключающийся в нагружении изделий ударной нагрузкой со скоростью 3-20 м/с при максимальных суммарных накладываемых и остаточных напряжениях, превышающих статический предел текучести материала в 1,2 раза.

Недостатком известного способа стабилизации формы и размеров металлических изделий является его недостаточная эффективность при обработке крупногабаритных и сложных по конструкции изделий с вмонтированными во внешнюю стенку деталями вследствие наличия фактора затухания

ударной нагрузки вышеуказанной мощности по мере ее прохождений по металлу.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является способ восстановления металлических изделий, сущность которого заключается в том, что изделие предварительно приводят в упруго-напряженное состояние закреплением в размер, а ударное нагружение осуществляют путем одновременного подрыва одинаковых зарядов взрывчатого вещества, расположенных на поверхностях сторон стенки изделия с амплитудой напряжений, превышающих динамический предел текучести материала изделия.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Практика проведения способа показывает, что создание ударных волн с амплитудой напряжения, превышающей динамический предел текучести материала изделия требует применения зарядов достаточно большой мощности, что не всегсо

С

vi о со

ь.

Ч)

о.

да приемлемо из-за возможности повреждения других деталей, закрепленных на изделии, а уменьшение мощности зарядов приводит к снижению эффективности всего способа снятия напряжения и стабилизации формы изделий.

Целью изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе восстановления металлических изделий, включающим предварительное приведение изделия в упруго-напряженное состояние закреплением в размер, нагруже- ние путем одновременно подрыва зарядов взрывчатого вещества, расположенных на противоположных поверхностях стенки изделия, между поверхностями и зарядами взрывчатого вещества размещают материал с акустической жесткостью, превышающей акустическую жесткость материала изделия.

Способ восстановления металлических изделий реализован следующим образом.

Производят восстановление формы вакуумной камеры.состоящей из двух частей - верхней и нижней, каждая представляет собой полусферу, изготовленную штамповкой из листа стали 16ГС толщиной 12 мм, которая крепится с помощью сварки к внутрен- ней стороне кольца из стали 16ГС наружным диаметром 1800 мм, шириной Н 140 мм и толщиной 18 мм. При этом в обе полусферы вакуумной камеры было вмонтировано более 10 различных деталей (патрубки, штуцеры, трубки), некоторые из них располагались вблизи размещенных на вспомогательных кольцах зарядов взрывчатого вещества.

В результате сварки полусферы с кольцом, внешний край кольца, по всей его окружности выгнулся вверх к вершине полусферы на 3...4 мм. У нижней части камеры в кольце (с противоположной стороны полусферы) дополнительно изготовлен кольцевой паз прямоугольной формы 5x5 мм2 под прокладку из вакуумной резины, который также внес свой вклад в исправление кольца. Обе части камеры должны соединяться по плоскости колец, однако в результате их изгиба зазор между краями колец достигал величины 8 мм, при норме 1,0 мм. С целью получения плоскостности соединяющихся между собой обоих колец частей камеры были изготовлены два вспомогательных кольца толщиной 5 мм и шириной Н 140 мм (равной ширине колец камеры) из стали 08Х18Н10Т, у которой акустическая жесткость превышает акустическую жесткость материала колец - камеры стали 16ГС. Эти вспомогательные кольца одевались через полусферы до контакта с кольцами матрицы, затем кольца обеих частей камеры совместно с расположенными

на них вспомогательными кольцами, прижимными приспособлениями выставлялись в размер, т.е. до полного выбора зазоров между плоскостями колец камеры и вспомогательных колец. После этого на поверхности вспомогательных колец по всей окружности располагали заряды взрывчатого вещества, например, из высокодисперсного ТЭНа, которые затем одновременно подрывали по всему кольцу с помощью детонирующего шнура. В результате подрыва зарядов взрывчатого вещества по металлу вспомогательных колец и далее по металлу колец камеры навстречу друг другу пойдут ударные волны, при встрече ударных волн

их амплитуды (давления на фронте) складываются, что позволяет выравнивать давление по толщине обоих колец. Отметим, что оба кольца камеры изготовлены из одного материала (Ст 16ГС), поэтому переход ударных волн из одного кольца камеры в другое происходит без изменения их основных свойств. После прохождения ударных волн сквозь друг друга и достижения ими границ раздела вспомогательные кольца (Ст

08Х18Н10Т) - кольца камеры (Ст 16ГС) в силу уеловия, что акустическая жесткость Ст 08Х18Н10Т больше, чем Ст 16ГС, назад в материал колец камеры отразяться также ударные волны и этот процесс многократно

повторяется до полного затухания ударных волн. Циркуляция (многократное прохождение) ударных волн по материалу колец камеры обеспечивает полное снятие остаточных напряжений, появляющихся в результате

механической обработки, сварки и т.п., а также наведенных напряжений, возникающих после закрепления изделия в размер. После удаления прижимных приспособлений плоскостность колец обеих частей камеры не превышала 1,0мм и удовлетворяла требованиям нормативной документации. Эффективность предлагаемого метода позволила подобрать параметры зарядов врывчатого вещества так, что после их подрыва каких-либо повреждений указанных выше деталей обнаружено не было. Это позволяет производить обработку изделий сложной конструкции, что в свою очередь расширяет сортамент обрабатываемых изделий.

Использование способа восстановления металлических изделий обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

5 17634966

- за счет циркуляции ударных волн поприведение изделия вупругонапряженное

материалу обрабатываемых изделий суще-состояние закреплением в размер, нагруственно повышается эффективность снятияжение путем одновременного подрыва заостаточных и наведенных напряжений, чторядов взрывчатого вещества,

в свою очередь позволит варьировать пара-расположенных на противоположных пометры заряда взрывчатого вещества (мощ-5 верхностях стенки изделия, отличаюность, вес, плотность и т.д.), и как следствие,щ и и с я тем, что, с целью повышения

обрабатывать изделия сложной конструк-эффективности снятия остаточных напряции, т.е. существенно расширить сортаментжений, между поверхностями и зарядами

обрабатываемых изделий.взрывчатого вещества размещают материФормулаизобретения10 ал с акустической жесткостью, превышаюСпособ восстановления металлическихщей акустическую жесткость материала

изделий, включающий предварительноеизделия.