Способ получения сверхпроводящих изделий с внутренней полостью

 

Использование: изготовление сверхпроводящих экранирующих устройств, токопроводов, деталей электрических машин с несквозной внутренней полостью, работающих в условиях вибрации и т.п. Сущность изобретения: между зарядом ВВ и трубчатой облицовкой из высокоэлектропроводного мягкого материала соосно размещают защитную трубчатую прослойку, между ней и трубчатой облицовкой в зазор засыпают тонкодисперсный керамический порошок, берут ВВ соскоростью детонации 1580 - 3800 м/с, а процесс ведут при отношении удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки, тонкодисперсного керамического порошка, трубчатой облицовки и слоя порошка сверхпроводящего материала между полостеобразующим элементом и трубчатой облицовкой, равном 0,51 - 0,81. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение двухвариантное, относится к технологии получения изделий с помощью энергии взрыва и может быть использовано для изготовления сверхпроводящих токопроводов, экранирующих устройств, деталей электрических машин, работающих в условиях вибрации и т.п. Целью изобретения является исключение повреждения поверхности трубчатой облицовки и повышение качества слоя из сверхпроводящего материала. Сущность первого варианта изобретения заключается в том, что при получении изделий со сквозной внутренней полостью устанавливают соосно трубчатый полостеобразующий элемент с удаляемым наполнителем и трубчатую облицовку, в зазор между ними засыпают порошок сверхпроводящего материала и инициируют наружный заряд взрывчатого вещества, между зарядом ВВ и трубчатой облицовкой соосно размещают защитную трубчатую прослойку, между ней и трубчатой облицовкой в зазор засыпают тонкодисперсный керамический порошок, берут ВВ со скоростью детонации 1580-3800 м/с, а процесс ведут при отношении удельной массы ВВ к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки, тонкодисперсного керамического порошка, трубчатой облицовки и порошка сверх- проводящего материала равном 0,51-0,81. Сущность второго варианта изобретения, касающегося получения изделий с несквозной внутренней полостью, аналогична первому варианту, но скорость детонации ВВ составляет 1580-2280 м/с. На фиг.1 изображена схема получения сверхпроводящего материала со сквозной внутренней полостью, ее осевой разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 изображено поперечное сечение полученного материала, где 1 сдеформированная трубчатая облицовка, 2 спрессованный слой сверхпроводящего материала; на фиг.4 схема сверхпроводящего материала с несквозной (заглушенной с одного конца) внутрнней полостью; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 сечение В-В на фиг.4; на фиг.7 поперечное сечение материала в заглушенной части изделия; на фиг.8 поперечное сечение изделия на участке с внутренней полостью, где позиция 3 спрессованный сверхпроводящий материал, 4 сдеформированная трубчатая облицовка. Предлагаемый способ получения сверхпроводящих изделий с внутренней сквозной полостью осуществляется в следующей последовательности. Очищают поверхности заготовок от окислов и загрязнений. Берут полостеобразующий элемент в виде трубы 5, герметизируют с одного конца пробкой 6, заполняют водным наполнителем и герметизируют с другого конца пробкой 7. Устанавливают полостеобразующий элемент и трубчатую облицовку 8 соосно с помощью конуса 9. Засыпают между полостеобразующим элементом и трубчатой облицовкой порошок сверхпроводящего материала 10, при этом дополнительная центровка осуществляется с помощью втулки 11. Устанавливают защитную трубчатую прослойку 12, засыпают в зазор между защитной трубчатой прослойкой и трубчатой облицовкой 8 тонкодисперсный керамический порошок 13, центровку осуществляют втулкой 14. Устанавливают вокруг сборки кольцевой основной заряд ВВ 15 со скоростью детонации 1580-3800 м/с, осуществляют инициирование основного заряда ВВ с помощью электродетонатора 16 и вспомогательного заряда ВВ 17, служащего для предотвращения отказов в инициировании детонации в заряде ВВ 15. Отношение удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки, тонкодисперсного керамического порошка, трубчатой облицовки и порошка сверхпроводящего материала выбирают равным 0,51-0,81. После осуществления взрывного воздействия защитную трубчатую прослойку и слой керамического порошка уделяют механической обработкой и извлекают полученное изделие. Удаление наполнителя из полостеобразующего элемента осуществляется после взрывного воздействия самопроизвольно под действием волн разгрузки. Предлагаемый способ получения сверхпроводящих изделий с заглушенной с одного конца внутренней полостью осуществляется в следующей последовательности. Очищают поверхности заготовок от окислов и загрязнений. Берут полостеобразующий элемент в виде трубы 18, герметизируют с одного конца пробкой 19, заполняют водным наполнителем 20 и герметизируют с другого конца пробкой 21. Устанавливают полостеобразующий элемент и трубчатую облицовку соосно с помощью втулки 22 так, чтобы полостеобразующий элемент размещался на части длины трубчатой облицовки, как показано на фиг.4. Засыпают внутрь трубчатой облицовки порошок сверхпроводящего материала 23, устанавливают направляющий конус 24, поворачивают сборку на 180^оС, устанавливают защитную трубчатую прослойку 25, засыпают в зазор между защитной трубчатой прослойкой и трубчатой облицовкой 26 тонкодисперсный керамический порошок 27, центровку осуществляют втулкой 28. Устанавливают вокруг сборки кольцевой основной заряд ВВ 29 со скоростью детонации 1580-2280 м/с, осуществляют инициирование основного заряда ВВ с помощью электродетонаторов 30 и вспомогательного заряда ВВ 31, служащего для предотвращения отказов в инициировании детонации в заряде ВВ 29. Отношение удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной прослойки, тонкодисперсного керамического порошка, трубчатой облицовки и слоя порошка сверхпроводящего материала между полостеобразующим элементом и трубчатой облицовкой должно быть равным 0,51-0,81. После осуществления взрывного воздействия защитную трубчатую прослойку и слой керамического порошка удаляют механической обработкой и извлекают полученное изделие. По усмотрению потребителя в зависимости от требуемых условий работы их можно не удалять. Удаление наполнителя из полостеобразующего элемента осуществляется после взрывного воздействия самопроизвольно под действием волн разгрузки. П р и м е р 1. Получение сверхпроводящих изделий с внутренней сквозной полостью. В качестве материала полостеобразующего элемента использовали медь марки М₁ (ГОСТ 859-66). Для его изготовления использовалась труба с наружным диаметром 6 мм, внутренним 4 мм, длиной 250 мм. В качестве материала трубчатой облицовки использовали латунь Л80 (ГОСТ 15527-70) с плотностью 8,65 г/см³. Ее изготавливали из трубы с наружным диаметром 16 мм, внутренним 12,8 мм, длиной 250 мм. Удельная масса трубчатой облицовки (произведение толщины на плотность) при этом составляет М_обл. 1,4 г/см². Заполняли полостеобразующий элемент наполнителем, например водой, концы его герметизировали герметиком, например резиной. Соосную установку полостеобразующего элемента и трубчатой облицовки осуществляли с помощью конуса, например, из стали с углом при вершине конуса 90^о. Засыпали между полостеобразующим элементом и трубчатой облицовкой порошок сверхпроводящего материала, например, состава YBa₂Cu₃O_7-x (ТУ 6-09-02-465-87) с насыпной плотностью 3 г/см³. Толщина слоя составляет 3,4 мм, удельная масса слоя сверхпроводника составляет М_свпр 1,02 г/см². Устанавливали центрирующую втулку, например, из стали. Устанавливали защитную трубчатую прослойку, например, из стали Ст.3 (ГОСТ 380-71) с наружным диаметром 28 мм, внутренним 24 мм, длиной 260 мм. Плотность материала защитной трубчатой прослойки 7,8 г/см³, удельная масса М_пр 1,56 г/см². Засыпали в зазор между защитной трубчатой прослойкой и трубчатой облицовкой тонкодисперсный керамический порошок, например глинозем со средним размером частиц 3-7 мкм, центровку трубчатых элементов относительно друг друга осуществляли втулкой, например, из стали Ст.3. Плотность порошка глинозема 1,1 г/см³. При выбранных размерах защитной трубчатой прослойки и трубчатой облицовки толщина слоя глинозема 4 мм, удельная масса М_пор 0,44 г/см². Сумма удельных масс М_пр + М_пор + М_обл. + М_свпр 1,56 + 0,44 + 1,4+ + 1,02 4,42 г/см². Устанавливали вокруг сборки кольцевой заряд ВВ, представляющий собой смесь аммонита N 6ЖФ с аммиачной селитрой в соотношении 1:1. Наружный диаметр основного заряда ВВ 98 мм, внутренний 28 мм, плотность ВВ 0,9 г/см³, удельная масса заряда ВВ составляла М_ВВ 3,15 г/см². Устанавливали сверху основного заряда ВВ вспомогательный заряд ВВ с повышенной склонностью к детонации, например, из аммонита N 6ЖВ толщиной 15 мм, диаметром 98 мм. Осуществляли инициирование детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора, при этом скорость детонации в основном заряде ВВ 2660 м/с, а отношение удельной массы ВВ (М_ВВ) к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки (М_пр), тонкодисперсного керамического порошка (М_пор.), трубчатой облицовки (М_обл.) и порошка сверхпроводящего материала (М_свпр) равно 0,71. После взрывного воздействия защитную трубчатую прослойку и слой спрессованного керамического порошка удаляли токарной обработкой. В результате получали изделие со сквозной внутренней полостью с тонкостенной наружной облицовкой из высокоэлектропроводного материала латуни Л80, при этом амплитуда неровностей на поверхности латуни не превышает 5-10 мкм, что примерно соответствует среднему размеру частиц керамического порошка. При изготовлении сверхпроводящих изделий с внутренней полостью по прототипу амплитуда неровностей составляет 300-800 мкм, т.е. в 60-80 раз больше и свидетельствует о невозможности применения этого способа для получения изделий с тонкой наружной оболочкой (облицовкой) из мягких высокоэлектропроводных материалов, например из латуни). П р и м е р 2. Получение сверхпроводящих изделий с заглушенной с одного конца внутренней полостью. В качестве материала полостеобразующего элемента использовали медь марки М1 (ГОСТ 859-66). Для его изготовления использовалась труба с наружным диаметром 6 мм, внутренним 4 мм, длиной 210 мм. В качестве материала трубчатой облицовки использовали латунь Л80 (ГОСТ 15527-70) с плотностью 8,65 г/см³. Ее изготавливали из трубы с наружным диаметром 16 мм, внутренним 12,8 мм, длиной 250 мм. Удельная масса трубчатой облицовки (произведение толщины на плотность) при этом составляет М_обл. 1,4 г/см². Заполняли полостеобразующий элемент наполнителем, например водой, концы его герметизировали герметиком, например резиной. Соосную установку полостеобразующего элемента и трубчатой облицовки осуществляли с помощью втулки, например, из стали Ст.3. Засыпали внутрь трубчатой облицовки порошок сверхпроводящего материала, например, состава YBa₂Cu₂O_7-x (ТУ6-02-465-87) с насыпной плотностью 3 г/см³. Толщина слоя порошка сверхпроводящего материала между полостеобразующим элементом и трубчатой облицовкой составляет 3,4 мм, удельная масса слоя сверхпроводника составляет М_свпр. 1,02 г/см². Устанавливали направляющий конус, например, из стали Ст.3 с размером С 15 мм, размер К сказывается равным 25 мм (см.фиг.4). Размер К выбирается и устанавливается по усмотрению исполнителя. Переворачивали сборку на 180^о (ставят ее вертикально), устанавливали защитную трубчатую прослойку, например, из стали Ст.3 (ГОСТ 380-7) с наружным диаметром 28 мм, внутренним 24 мм, длиной 265 мм. Плотность материала защитной трубчатой прослойки 7,8 г/см³, удельная масса М_пр 1,56 г/см². Засыпали в зазор между защитной трубчатой прослойкой и трубчатой облицовкой тонкодисперсный керамический порошок, например глинозем со средним размером частиц 3-7 мкм, центровку трубчатых элементов относительно друг друга осуществляли втулкой, например, из стали Ст.3. Плотность порошка глинозема 1,1 г/см³. При выбранных размерах защитной трубчатой прослойки и трубчатой облицовки толщина слоя глинозема 4 мм, удельная масса М_пор. 0,44 г/см². Сумма удельных масс М_пр + М_пор. + М_обл + М_свпр 1,56 + 0,44+ + 1,4 + 1,02 4,42 г/см². Устанавливали вокруг сборки кольцевой заряд ВВ, представляющий собой смесь аммонита N 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Наружный диаметр основного заряда ВВ 98 мм, внутренний 28 мм, плотность ВВ 0,9 г/см³, удельная масса заряда ВВ составляла М_ВВ 3,15 г/см². Устанавливали сверху основного заряда ВВ вспомогательный заряд ВВ с повышенной склонностью к детонации, например, из аммонита N 6ЖВ толщиной 15 мм, диаметром 98 мм. Осуществляли инициирование детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора, при этом скорость детонации в основном заряде ВВ 2145 м/с, а отношение удельной массы ВВ (М_ВВ) к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки (М_пр), тонкодисперсного керамического порошка (М_пор,) трубчатой облицовки (М_обл.) и слоя порошка сверхпроводящего материала (М_свпр), равно 0,71. После взрывного воздействия защитную трубчатую прослойку и слой спрессованного керамического порошка удаляли токарной обработкой. В результате получили изделие с несквозной внутренней полостью с тонкостенной наружной облицовкой из высокоэлектропроводного материала латуни Л80. При этом амплитуда неровностей на поверхности латуни не превышала 5-10 мкм, что примерно соответствует среднему размеру частиц керамического порошка. При изготовлении сверхпроводящих изделий с внутренней полостью по прототипу амплитуда неровностей составляет 300-800 мкм, т.е. в 60-80 раз больше и свидетельствует о невозможности применения этого способа для получения изделий с тонкой наружной оболочкой (облицовкой) из мягких высокоэлектропроводных материалов, например из латуни. Кроме того, в заглушенной части изделий в сверхпроводнике не обнаруживается несплошностей.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ С ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТЬЮ сваркой взрывом, при котором устанавливают соосно трубчатый полостеобразующий элемент с удаляемым наполнителем и трубчатую облицовку, в зазор между ними засыпают порошок сверхпроводящего материала и инициируют наружный заряд взрывчатого вещества, отличающийся тем, что, с целью исключения повреждения поверхности трубчатой облицовки и повышения качества слоя из сверхпроводящего материала, между зарядом взрывчатого вещества и трубчатой облицовкой соосно размещают защитную трубчатую прослойку, между ней и трубчатой облицовкой в зазор засыпают тонкодисперсный керамический порошок, берут взрывчатое вещество со скоростью детонации 1580 - 3800 м/с, а процесс ведут при отношении удельной массы взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной трубчатой прослойки, тонкодисперсного керамического порошка, трубчатой облицовки и порошка сверхпроводящего материала, равном 0,51 - 0,81. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения несквозной внутренней полости, берут взрывчатое вещество со скоростью детонации не более 2280 м/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8