Способ получения сверхпроводящих изделий с внутренней полостью сваркой взрывом

 

Изобретение относится к технологии получения изделий с помощью энергии взрыва и может быть использовано для изготовления сверхпроводящих токопроводов, деталей электрических машин и т. п. Цель изобретения - повышение прочности трубчатого полостеобразующего элемента. Между наружной поверхностью трубчатого полостеобразующего элемента и слоем порошка сверхпроводящего материала помещают металлическую трубчатую упрочняющую прослойку из высокоэлектропроводного металла с внутренним диаметром, на 2-4 мм большим наружного диаметра полостеобразующего элемента. При этом берут взрывчатое вещество со скоростью детонации, равной 2400-3520 м/с, а процесс ведут при отношении удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс наружной оболочки, порошка сверхпроводящей керамики и упрочняющей прослойки, равном 1,0-1,2. Это обеспечивает оптимальный сварочный зазор между упрочняющей прослойкой и полостеобразующим элементом. 3 ил.

Изобретение относится к технологии получения изделий с помощью энергии взрыва и может быть использовано для изготовления сверхпроводящих токопроводов, деталей электрических машин и т.п. Цель изобретения повышение прочности трубчатого полостеобразующего элемента. На фиг. 1 изображена схема сварки взрывом, ее осевой разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -поперечное сечение полученного изделия. Способ осуществляют следующим образом. Очищают поверхности заготовок от окислов и загрязнений. Берут полостеобразующий элемент в виде трубы 1, например, из меди, устанавливают его с помощью опорных втулок 2 внутри металлической трубчатой упрочняющей прослойки 3 из высокоэлектропроводного металла, например из латуни, как показано на фиг. 1 и 2. Внутренний диаметр трубчатой упрочняющей прослойки 3 должен быть на 2-4 мм больше наружного диаметра полостеобразующего элемента. Устанавливают эту сборку внутрь наружной металлической оболочки 4, например, из стали 12х18Н10Т, засыпают в зазор между наружной поверхностью трубчатой упрочняющей прослойки 3 и внутренней поверхностью наружной оболочки 4 порошок 5 сверхпроводящей керамики. При этом центровка заготовок осуществляется с помощью опорных втулок 6. Заливают внутрь полостеобразующего элемента наполнитель 7, например воду, а герметизацию осуществляют герметиком 8, например резиной. Устанавливают направляющий конус 9, располагают вокруг сборки кольцевой заряд ВВ 10, размеры которого ограничены контейнером 11. Осуществляют инициирование взрыва заряда ВВ 10 с помощью электродетонатора 12 и вспомогательного заряда ВВ 13, служащего для предотвращения отказов в инициировании детонации в заряде ВВ 10. Отношение удельной массы взрывчатого вещества (произведение толщины заряда на плотность) к сумме удельных масс наружной оболочки порошка сверхпроводящей керамики и упрочняющей прослойки должно быть равным 1,0-1,2, а скорость детонации ВВ 10 в заряде в пределах 2400-3520 м/с. В процессе прохождения по заряду возникшего кольцевого фронта детонации ВВ оболочка с находящимися внутри ее порошком керамики и упрочняющей прослойкой деформируется по направлению к центру, при этом сверхпроводник прессуется, а трубчатая упрочняющая прослойка приобретает скорость, достаточную для образования надежного сварного соединения с металлом полостеобразующего элемента. В результате получают изделие (фиг. 3) с более прочным центральным внутренним контактом 14, представляющим собой цельносварную биметаллическую композицию, в этом изделии содержится и расположенный между центральным контактом и оболочкой спрессованный до высокой твердости кольцевой слой сверхпроводника 15 без трещин. Сдеформированная металлическая оболочка 16 содержит для предохранения сверхпроводящего слоя от механических повреждений и придает большую прочность изделия в целом. Удаление наполнителя из полости контакта после сварки осуществляется самопроизвольно под действием волн разгрузки. Пример. В качестве материала полостеобразующего элемента использовали медь марки М1 (ГОСТ 859-66). Полостеобразующий элемент изготавливали из трубы с наружным диаметром D=10 мм, толщиной стенки δ₁2 мм, длиной 260 мм. В качестве материала упрочняющей прослойки использовали латунь Л 80 (ГОСТ 15527-70) с плотностью 8,65 г/см³. Упрочняющую прослойку изготавливали в виде трубы длиной 250 мм с внутренним диаметром D_пр12,8 мм больше наружного диаметра полостеобразующего элемента. Толщину ее стенки выполняли равной δ₂1,6 мм, что составляет 0,8 толщины стенки полостеобразующего элемента. Удельная масса прослойки (произведение толщины на плотность) при этом составляет М_пр= 1,4 г/см². Заполняли полостеобразующий элемент наполнителем, например водой, концы его герметизировали герметиком, например резиной. Установку трубчатой упрочняющей прослойки относительно полостеобразующего элемента производили с помощью опорных втулок, например из алюминия. Наружную оболочку выполняли в виде трубы из стали 12Х18Н 10Т(ГОСТ 5632-72) длиной 250 мм, с наружным диаметром D_нар.об= 25 мм, внутренним диаметром D_вн.об= 20 мм. Плотность материала оболочки 7,8 г/см³. Устанавливали с одного конца заготовки одну их опорных втулок, например, из алюминия между оболочкой и упрочняющей прослойкой. Размещали между внутренней поверхностью наружной оболочки и наружной поверхностью упрочняющей прослойки порошок сверхпроводящей керамики, например керамики состава YBa₂Cu₃O₇ (ТУ 6-09-02-465-087) с насыпной плотностью 3,0 г/см³. Толщина сверхпроводника δ_пор2 мм, удельная масса прослойки сверхпроводника М_пор=0,6 /cm². Центровка второго конца упрочняющей прослойки относительно наружной прослойки относительно наружной оболочки осуществлялась с помощью второй опорной втулки, например, из алюминия. Устанавливали с одного конца наружной оболочки направляющий конус, например, из алюминия АЛ1 с углом при вершине 90^o, устанавливали заготовку в центр кольцевого картонного контейнера для ВВ, обеспечивающего в контейнер смесь анионита N 6ЖB с аммиачной селитрой в отношении 1:1. Размеры основного заряда ВВ; наружный диаметр 125 мм, внутренний в месте нахождения заготовки 25 мм, длина 300 мм. Плотность заряда ВВ составляла 0,9 г/см³, удельная масса ВВ М_вв=4,5 г/см². Размещали сверху основного заряда В слой ВВ с повышенной склонностью к детонации, например из аммонита N 6ЖВ, толщиной 15 мм, диаметром 125 мм. Осуществляли сварку взрывом, при этом скорость детонации ВВ составляла 2930 м/с, а отношение удельной массы ВВ (М_вв) к сумме удельных масс наружной оболочки, порошка сверхпроводящей керамики и упрочняющей прослойки (М_об+M_пор+M_пр) равно 1,15 г/см². В результате получают изделие высокого качества с повышенной прочностью трубчатого полостеобразующего элемента.

Формула изобретения

Способ получения сверхпроводящих изделий с внутренней полостью сваркой взрывом, при котором устанавливают соосно трубчатый полостеобразующий элемент с удаляемым наполнителем и наружную оболочку, в зазор между ними засыпают порошок сверхпроводящего материала и инициируют заряд взрывчатого вещества, расположенный на наружной оболочке, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности трубчатого полостеобразующего элемента, между его наружной поверхностью и слоем порошка помещают металлическую трубчатую упрочняющую прослойку из высокоэлектропроводного металла с внутренним диаметром, на 2 4 мм большим наружного диаметра полостеобразующего элемента, при этом берут взрывчатое вещество со скоростью детонации, равной 2400 3520 м/с, а процесс ведут при отношении удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс наружной оболочки, порошка сверхпроводящей керамики и упрочняющей прослойки, равном 1,0 1,2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A 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: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---