Способ сварки взрывом композиции из малопластичных материалов

Изобретение может быть использовано при изготовлении взрывом биметаллических композиций из малопластичных материалов. Для исключения появления на границе соединения сдвиговых трещин сначала приваривают взрывом к плакирующему листу технологическую прокладку из меди, толщиной 0,3-0,5 мм. Затем приваривают взрывом полученный двухслойный плакирующий лист к плакируемой заготовке в режиме, соответствующем режиму упомянутой приварки технологической прокладки. Способ обеспечивает получение качественных биметаллических листовых композиций. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов энергией взрыва, в частности к сварке взрывом многослойных композиций.

Известен способ сварки взрывом (см. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980. С. 115-124), в которых соединение двух пластин из одинаковых или различных материалов получают метанием одной (плакирующей) пластины на другую неподвижную (плакируемую) пластину под некоторым углом γ. Известен также способ соединения сваркой взрывом стали с алюминием (см. патент 3689232 США, МПК В23К20/08, 1971), в котором на неподвижную, обычно более толстую пластину, предварительно наносится сваркой взрывом тонкая технологическая прокладка, а затем основной плакирующий слой. Эти способы позволяют получать многослойные композиции из различных металлов и сплавов, однако с их применением нельзя получать композиции, содержащие малопластичные склонные к трещинообразованию при деформации металлы и сплавы. Причина в том, что (см. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980. С. 130-132) в результате соударения плакирующей пластины толщиной δ с плакируемой пластиной в зоне соединения образуются волны с длиной λ=26⋅δ⋅sin2(γ/2) и амплитудой a=(0,14-0,30)-λ. Эти параметры связаны с временем прохождения волн напряжений по толщине плакирующей пластины. В результате волнообразования в местах с наибольшими пластическими деформациями (см. Захаренко И.Д., Злобин Б.С. Влияние твердости свариваемых материалов на положение нижней границы сварки взрывом // Физика горения и взрыва. 1983. Т. 19. №5. С. 170-174) на гребнях волн образуются сдвиговые трещины, которые не позволяют получать качественные многослойные композиции с использованием таких материалов, как высокопрочные стали в термообработанном состоянии, титановые и молибденовые сплавы. При большой толщине плакирующей пластины волны достигают значительных размеров и большие сдвиговые деформации приводят к образованию трещин (см. Фиг. 1) в зоне соединения, что приводит к разрушению всей композиции.

Известен способ плакирования взрывом деталей из стали (см. А.С. 1042931 СССР, В 23К/20, 1979), принятый за прототип, где в качестве технологической прокладки используют железоуглеродистый сплав на ферритовой основе или армко-железо, причем технологическую прокладку предварительно наносят сваркой взрывом на плакирующую пластину. Данный способ обладает тем недостатком, что акустические импедансы (произведение плотности материала на скорость звука в нем) технологической прокладки и свариваемых через нее сталей практически не отличаются (см. табл. 1).

Плакирующая пластина является однородной с точки зрения прохождения по ней волн напряжений, возникающих при соударении с неподвижной плакируемой пластиной. В результате величина образующихся в зоне соединения волн определяется суммарной толщиной плакирующей пластины и технологической прокладки и, в соответствии с вышеприведенной формулой, размер волн растет с ростом толщины плакирующей пластины. Для свариваемых малопластичных материалов (см. Фиг. 1) рост волн приводит к трещинообразованию.

Предлагаемый способ плакирования взрывом по сравнению с прототипом решает следующие задачи: повышает качество многослойной композиции из малопластичных металлов и сплавов, таких как, например, высокопрочные стали в термообработанном состоянии, титановые и молибденовые сплавы, и расширяет возможности сварки взрывом в области создания биметаллических и многослойных композиций. Изложенные задачи решаются тем, что в качестве тонкой технологической прокладки, которую предварительно наносят на плакирующую пластину, используют пластичный материал с акустическим импедансом, отличным от акустического импеданса плакирующей пластины. Для высокотвердых сталей таким материалом является, например, медь (см. табл. 1). Рекомендуемая толщина технологической прокладки 0,3÷1,2 мм. Известно (см. Плакирование стали взрывом / Гельман А.С. и др., М. Машиностроение, 1978. С. 25-27), что распространение волн напряжений в слоистых средах, когда разные слои имеют различный акустический импеданс, существенно отличается от прохождения волн в однородных средах. В слоистых средах происходит отражение волн напряжений от границ слоев, что может существенно влиять на процесс сварки взрывом. Опыты показали, что при метании плакирующей пластины с нанесенной на нее технологической прокладкой размер волн в зоне соединения определяется толщиной технологической прокладки, если акустические импедансы пластины и прокладки различны.

Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом.

На Фиг. 1 показана зона соединения после сварки взрывом твердых сталей через медную прокладку по обычной схеме, когда прокладку предварительно сваривают с плакируемой пластиной. Видны сдвиговые трещины, образующиеся на гребнях волн, на границе между плакирующим листом и медной прокладкой.

На Фиг. 2 показана зона шва после сварки взрывом твердых сталей через медную прокладку по предлагаемому способу, когда прокладку предварительно сваривают с плакирующей пластиной. Трещины на границе соединения не образуются.

Заявляемый способ (см. Фиг. 2) заключается в следующем.

Проводят необходимую технологическую термообработку плакирующего листа 1 и плакируемой заготовки 2 из основного металла. Плакирующий лист 1 покрывают методом сварки взрывом тонкой технологической прокладкой из пластичного металла 3 с отличным от плакирующего листа акустическим импедансом. Для этого над плакирующим листом 1 устанавливают тонкую технологическую прокладку, размещают на ней заряд ВВ и производят сварку. Затем плакирующий лист 1 с нанесенной на него технологической прокладкой устанавливают над плакируемой заготовкой 2, размещают на нем заряд ВВ и производят сварку в режиме, соответствующем сварке материала технологической прокладки с плакируемой заготовкой.

Благодаря применению тонкой технологической прокладки и выполнению сварки в вышеописанной последовательности, волны на границе соединения имеют минимальный размер и не приводят к возникновению трещин.

Пример. Изготавливали биметаллическую композицию из стали 60Г2А и стали 30ХГСА по следующей технологии.

Термообработанный лист из стали 60Г2А, HRC 45 толщиной 3 мм плакировали медной фольгой толщиной 0,3 мм по технологии сварки взрывом.

Далее проводили термическую обработку основной заготовки из стали 30ХГСА до HRC 45.

Сварку взрывом осуществляли как сварку двухслойного плакирующего листа и основной заготовки. Результат металлографического исследования полученной композиции соответствует Фиг. 2.

Заявляемый способ экспериментально опробован в КТФ ИГиЛ СО РАН.

Способ изготовления сваркой взрывом многослойной композиции из малопластичных сталей, включающий приварку взрывом к плакирующему листу технологической прокладки, выполненной из меди, толщиной 0,3-0,5 мм, и последующую приварку взрывом полученного двухслойного плакирующего листа к плакируемой заготовке в режиме, соответствующем режиму упомянутой приварки технологической прокладки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области армирующих материалов и касается многослойного элемента, содержащего армирующий материал, объединенный с опорным слоем посредством электростатического контакта.

Изобретение относится к области нетканых композиционных материалов для использования в изделиях личной гигиены и касается нетканой эластичной пленки с отверстиями, обладающей улучшенными характеристиками скрепления.
Изобретение может быть использовано при производстве многослойных плакированных листов и плит горячей прокаткой с различными вариантами основного и плакирующего слоя (слоев), в частности, для изготовления листов с высокой коррозионной стойкостью рабочих поверхностей.

Изобретение относится к барьерным полимерным пленкам и касается инкапсулирующей барьерной многослойной структуры, способной инкапсулировать изделие, чувствительное к влаге и/или кислороду.

Изобретение может быть использовано для получения композиционных материалов с высокими значениями предела прочности и модуля упругости. Производят пакетирование чередующихся слоев металла-основы и армирующего перфорированного листа металла со сквозными каналами, распределенными равномерно по всей площади листа.

Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных труб, в том числе тонкостенных, в частности биметаллических труб из драгоценных металлов. Трубчатую заготовку с меньшей температурой плавления выполняют из первого металлического сплава, компоненты которого образуют твердый раствор с низкоплавкой эвтектической фазой.

Изобретение может быть использовано для получения биметалла из меди и низкоуглеродистой стали при изготовлении деталей, применяемых в конструкциях установок для электролиза алюминия.

Изобретение относится к слоистым химическим ректорам, в частности микроканальным устройствам, способам их производства и эксплуатации. Химический реактор для проведения одной или более технологических операций включает слоистый микроканальный узел, включающий смежные первый и второй листы, которые являются по существу плоскими, причем площадь поперечного сечения листа превышает 100 см2, при этом первый лист содержит системы параллельных микроканалов, отделенные друг от друга перегородкой, и включающий сварные швы, которые проходят по длине перегородок и соединяют первый и второй листы.

Изобретение относится к картам и, в частности, к подлежащим ламинированию основам карт (например, смарт-карт, идентификационных карт, кредитных карт, банковских карт с наименованием некоммерческой организации, связанной с банком-эмитентом и т.д.) и способу выполнения таких подлежащих ламинированию основ.

Изобретение относится к вспененным продуктам, в частности к вспененным полимерным материалам, используемым в качестве легкого и теплостойкого заполнителя в производстве сэндвич-панелей.

Изобретение может быть использовано для получения жаростойких покрытий при изготовлении деталей энергетических и химических установок. Составляют пакет с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали толщиной не менее 3 мм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Способ может быть использован при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Между биметаллическими пластинами, состоящими из слоя легированной стали и слоя низкоуглеродистой стали, с зазором размещают алюминиевую пластину толщиной 1-1,5 мм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.

Изобретение может быть использовано при изготовлении токоподводящих рельсов для метрополитена. Изготавливают множество рельсовых несущих профилей из алюминия или его сплава с соответствующими лицевыми поверхностями их головок.

Изобретение может быть использовано при изготовлении взрывом изделий цилиндрической формы с внутренней полостью, например теплозащитных экранов, деталей термического, химического оборудования.

Изобретение может быть использовано для изготовления взрывом изделий цилиндрической формы с внутренней полостью, например деталей термического, химического оборудования.

Изобретение может быть использовано для изготовления изделий цилиндрической формы с внутренней полостью с помощью энергии взрыва. Внутри биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы с наружным слоем из никеля и внутренним слоем из алюминия размещают соосно центральный полостеобразующий элемент из стекла.
Изобретение может быть использовано при производстве многослойных плакированных листов и плит горячей прокаткой с различными вариантами основного и плакирующего слоя (слоев), в частности, для изготовления листов с высокой коррозионной стойкостью рабочих поверхностей.

Изобретение может быть использовано при изготовлении взрывом биметаллических композиций из малопластичных материалов. Для исключения появления на границе соединения сдвиговых трещин сначала приваривают взрывом к плакирующему листу технологическую прокладку из меди, толщиной 0,3-0,5 мм. Затем приваривают взрывом полученный двухслойный плакирующий лист к плакируемой заготовке в режиме, соответствующем режиму упомянутой приварки технологической прокладки. Способ обеспечивает получение качественных биметаллических листовых композиций. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх