Способ повышения твердости металлов взрывом
Изобретение относится к технологии обработки металлов энергией взрыва и позволяет существенно повысить твердость упрочняемого материала в поверхностном слое при достижении максимальной твердости на поверхности обрабатываемого материала. На упрочняемую поверхность детали 1 наносится слой сыпучего материала 2, например песка, толщиной, равной толщине упрочняемого слоя. На слой песка наносится слой взрывчатого вещества (ВВ) 3 толщиной, превышающей толщину слоя песка. Максимальное увеличение твердости после подрыва заряда ВВ достигается за счет увеличения амплитуды ударной волны в слое пористого материала. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.
Cпособ относится к обработке металлов взрывом и может быть использован для повышения твердости в поверхностном слое металла. Цель изобретения увеличение твердости материала в поверхностном слое с максимальным значением твердости на поверхности обрабатываемого металла. На фиг.1 приведен график зависимости твердости от глубины при обработке взрывом стали Гадфильда, где кривая А аммонит 
20 мм в контакте; В пластик 4,6 мм в контакте; С пластик 9 мм в контакте; D аммонит 20 мм через песок 5 мм; Е аммонит 40 мм через песок 5 мм; F гексоген 20 мм через песок 5 мм; Т начальная твердость для кривых В и С; Р начальная твердость для кривых А, D, Е, F; на фиг.2 приведена схема нагружения; на фиг.3 схема передачи ударного давления через песок; на фиг.4 схема упрочнения образца из нержавеющей стали. Способ осуществляют следующим образом. На упрочняемую деталь 1 (см.фиг. 2), находящуюся на подложке, помещают сыпучий материал 2 для усиления ударной волны, на который насыпают слой взрывчатого вещества (ВВ) 3. С помощью детонатора 4 производят подрыв ВВ, при этом по заряду ВВ распространяется фронт детонации 5 (см.фиг.3), который в слое сыпучего материала 2 вызывает косую ударную волну 6, при отражении которой от поверхности упрочняемого металла в последнем возникает ударная волна 7. Давление в волне 7, возбуждаемой в упрочняемом металле, значительно превышает давление детонации ВВ. Наличие слоя сыпучего материала между слоем ВВ и упрочняемым металлом существенно влияет на характер упрочнения по глубине обрабатываемого металла. Максимально упрочняется поверхностный слой обрабатываемого металла на глубине порядка толщины сыпучей прослойки. При этом максимальное значение твердости достигается на поверхности металла. Толщина сыпучего металла не должна превышать толщины слоя ВВ, поскольку в противном случае ударная волна в прослойке резко затухает и эффекта усиления амплитуды ударной волны при ее отражении от поверхности обрабатываемой детали не будет. Глубина упрочняемого слоя должна быть равна толщине слоя сыпучего материала. П р и м е р. Эксперимент по взрывному упрочнению проводится на образце 8 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т (см.фиг.4) с исходной твердостью 150 НВ. Замеры твердости проводили по всей поверхности образца. На ту часть образца, которая на 5 мм тоньше, насыпали слой 9 медного порошка до уровня поверхности образца. Затем на эту плоскую поверхность насыпали заряд ВВ 10 (аммонит 6ЖВ) толщиной 8 мм. Инициирование производили с помощью электродетонатора 11. После взрывного нагружения вновь проводили замер твердости по всей поверхности образца. Твердость на части образца, где нагружение проводили без порошка, равна 200 НВ, а на той части, где нагружение проводили через слой порошка, оказалась выше и равна 240 НВ. Таким образом, прирост твердости на поверхности, достигаемый при нагружении через сыпучий материал, почти в два раза выше, чем при нагружении. Способ позволяет с помощью дешевых аммиачно-селитренных ВВ получать на поверхности деталей такую же твердость, как и при применении дорогих пластифицированных ВВ (см. фиг. 1, кривые: C и F. Это позволяет в ряде случаев, когда требуется высокая степень упрочнения в тонком поверхностном слое материала и нет необходимости упрочнять в значительном объеме, заменить пластифицированные ВВ на аммиачно-селитренные. В качестве сыпучей прослойки можно использовать дешевые металлические порошки и песок.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ, заключающийся в размещении на обрабатываемой поверхности слоя сыпучего материала и слоя взрывчатого вещества, эквидистантных форме обрабатываемой поверхности, и последующем подрыве взрывчатого вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости в поверхностном слое с максимальным ее значением на поверхности обрабатываемого слоя, толщину слоя сыпучего материала выбирают равной толщине упрочняемого слоя и не превышающей толщину слоя взрывчатого вещества. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сыпучего материала используют песок. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сыпучего материала используют металлический порошок.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
