×
20.05.2014
216.012.c4f4

СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СВАРКИ ВЗРЫВОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок и переходных элементов преимущественно из разнородных металлов для электротехники, электрометаллургии, машиностроения и судостроения. Метаемую пластину устанавливают над неподвижной пластиной с зазором и инициируют расположенный на ней заряд взрывчатого вещества (ВВ). Одновременно с инициированием заряда к торцу неподвижной пластины подают ультразвуковые колебания в направлении, противоположном направлению детонации. Амплитуда колебаний составляет не более трех высот волн, образующихся в сварном соединении. Технический результат заключается в увеличении прочности соединения и уменьшении деформации биметаллических заготовок, а также в снижении расхода ВВ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области сварки взрывом и может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок и переходных элементов преимущественно из разнородных металлов для электротехники, электрометаллургии, машиностроения и судостроения.

Известен способ сварки взрывом аморфных металлических фольг, при котором к фольге подсоединяют токоподводы, нагревают ее импульсом тока, а подрыв заряда производят после превышения температурой фольги температуры стеклования сплава (патент РФ №2024374, МПК В23К 20/08, опубл. 15.12.94). Недостатком данного способа является невысокая и нестабильная прочность биметаллического соединения из-за изменения детонационных характеристик взрывчатого вещества (ВВ), связанных с ее нагревом, а также возможность спонтанной или частичной детонации взрывчатки. Кроме того, данный способ не позволяет качественно сваривать такие пары разнородных металлов, как алюминий-сталь, алюминий-медь, титан-сталь и др., которые при нагревах склонны к образованию хрупких интерметаллидных прослоек и оплавов, резко снижающих прочность соединения.

Известен способ сварки взрывом, при котором неподвижную вольфрамовую пластину предварительно нагревают через нержавеющую плиту, подсоединенную проводником к нагревателю; при достижении вольфрамовой пластины заданной температуры ее перемещают под метаемую медную пластину с зарядом ВВ, а затем осуществляют его инициирование во взрывной камере (Э.Картон, М.Стуивинга/ Нидерланды // Автоматическая сварка, 2009, №11, с.57-60). Основными недостатками данного способа являются высокая стоимость и трудоемкость изготовления биметалла, связанные с применением одноразового устройства для перемещения неподвижной пластины, т.к. после подрыва заряда ВВ оно сильно деформируется и практически восстановлению не подлежит. Кроме того, данный способ имеет существенные ограничения по допускаемой мощности взрывчатки и размерам свариваемых заготовок, т.к. сварка взрывом производится только во взрывной камере.

Известен способ сварки взрывом, при котором с целью повышения точности определения параметров сварки взрывом и качества сварного шва боковой поверхности неподвижного листа на заданном расстоянии устанавливают стержневые датчики, выполненные высотой, увеличивающейся в направлении, перпендикулярном направлению волны детонации, с возможностью контактирования их концов с метаемым листом при инициировании заряда ВВ (патент РФ №2270741, МПК В23К 20/08, опубл. 27.02.2006). Недостатками данного способа являются значительная деформация (прогиб) биметаллической заготовки, повышенный расход металла и взрывчатки из-за увеличения размеров бокового нависания заряда ВВ и, соответственно, увеличения размеров метаемой заготовки, что связано с необходимостью исключения отрицательного влияния волн боковой разгрузки на краевых участках и обеспечения равномерного импульса давления продуктов детонации по всей площади биметалла. Кроме того, данный способ очень трудоемок, имеет низкую производительность и высокую стоимость изготовления биметалла вследствие применения дорогостоящей электронной измерительно-регистрационной аппаратуры, ее настройки и сложного монтажа электропроводной сети.

Наиболее близким по технической сущности является способ сварки взрывом, при котором с целью повышения качества сварного соединения путем дополнительного нагрева метаемой пластины и исключения дистанционных элементов предварительно метаемую пластину устанавливают в контакте с неподвижной пластиной, на которую воздействуют импульсным магнитным полем (авт. свидетельство №1503185, МКИ B23K 20/08, опубл. 27.05.99). Недостатками данного способа являются невысокая прочность и существенная деформация биметаллической заготовки из-за изменения детонационных характеристик взрывчатого вещества и пластических свойств свариваемых заготовок в результате воздействия на них высоких температур, а также склонности при нагревах ряда разнородных пар металлов к образованию хрупких интерметаллидных прослоек и оплавов, резко снижающих прочность соединения. Кроме того, данный способ требует повышенного расхода взрывчатки, т.к. при сварке взрывом разнородных металлов с резко отличающимися физико-механическими свойствами (например, алюминий-сталь) для того, чтобы обеспечить требуемую пластическую сдвиговую деформацию более твердого металла свариваемой пары, необходимо увеличивать скорость соударения, а это, в свою очередь, потребует увеличения высоты заряда ВВ.

В связи с этим актуальной задачей является разработка нового способа комбинированной сварки взрывом, позволяющего изготавливать высококачественный и экономически выгодный биметалл из трудносвариваемых разнородных металлов, обеспечивая высокую прочность и стабильную структуру по всей площади соединения при минимальной деформации заготовок.

Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, - увеличение прочности соединения и уменьшение деформации биметаллических заготовок, а также снижение расхода ВВ.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе комбинированной сварки взрывом, включающем установку метаемой пластины над неподвижной пластиной с зазором и инициирование расположенного на ней заряда взрывчатого вещества, одновременно с инициированием заряда к торцу неподвижной пластины подают ультразвуковые колебания в направлении, противоположном направлению детонации.

Причем ультразвуковые колебания подают с амплитудой не более трех высот волн, образующихся в сварном соединении.

В отличие от прототипа в заявляемом способе одновременно с инициированием заряда к торцу неподвижной пластины подают ультразвуковые колебания, что позволяет повысить прочность соединения за счет активации атомов, разрушения окисных пленок и сглаживания микронеровностей в поверхностном слое неподвижной пластины в результате ее предварительной ультразвуковой обработки, а также уменьшить деформацию биметаллической заготовки и минимизировать количество оплавленного металла в зоне соединения вследствие снижения высоты заряда ВВ, а следовательно, и уменьшения тепловложения и энергии, затрачиваемой на пластическую сдвиговую деформацию поверхностных слоев свариваемых металлов.

Подача ультразвуковых колебаний к торцу неподвижной пластины одновременно с инициированием заряда позволяет повысить прочность соединения за счет активации атомов, разрушения окисных пленок и сглаживания микронеровностей в поверхностном слое неподвижной пластины, способствуя тем самым сближению межатомного расстояния и увеличению площади физического контакта соединяемых поверхностей металлов непосредственно в процессе сварки.

Подача ультразвуковых колебаний к торцу неподвижной пластины в направлении, противоположном направлению детонации, позволяет повысить прочность соединения и уменьшить деформацию биметаллической заготовки за счет осуществления одновременно процесса сварки взрывом с ультразвуковой обработкой металла, обеспечивающей предварительную подготовку поверхности неподвижной пластины к физическому контакту с метаемой пластиной, а также уменьшения тепловложения и энергии, затрачиваемой на пластическую сдвиговую деформацию поверхностных слоев свариваемых металлов вследствие снижения высоты заряда ВВ. При подаче ультразвуковых колебаний в направлении детонации не будет происходить одновременно процесс сварки взрывом с ультразвуковой обработкой металла, т.к. после инициирования заряда ВВ и соударения метаемой пластины с неподвижной мгновенно разрушится пьезокерамический преобразователь с волноводом и передающим ультразвуковые колебания стержнем, а следовательно, физический контакт соединяемых металлов и непосредственно процесс сварки взрывом будут происходить без ультразвуковой обработки неподвижной пластины.

Подача ультразвуковых колебаний с амплитудой не более трех высот волн, образующихся в сварном соединении, позволяет наиболее эффективно подготовить к сварке поверхностный слой неподвижной пластины на ту небольшую глубину, достаточную для реализации максимальной сдвиговой пластической деформации металла, ответственной за образование высокопрочного сварного соединения. При подаче ультразвуковых колебаний с амплитудой более трех высот волн, образующихся в сварном соединении, эффективность ультразвуковой обработки поверхностного слоя снижается, т.к. в этом случае «ультразвуковое давление» будет меньше из-за увеличения глубины и площади обрабатываемого поверхностного слоя, в результате чего активация атомов будет недостаточной для полного разрушения поверхностных окисных пленок и сглаживания микронеровностей, а значит, не будет реализована необходимая максимальная сдвиговая пластическая деформация металла и прочность соединения существенно снизится.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема комбинированной сварки взрывом, в которой к торцу неподвижной пластины подают ультразвуковые колебания; на фиг.2 - микроструктура зоны соединения биметалла медь + алюминий, полученного по предлагаемому способу; на фиг.3 - микроструктура зоны соединения биметалла медь + алюминий, полученного по способу-прототипу.

Способ осуществляется следующим образом (фиг.1). Во взрывной камере (или на полигоне) на сформированное песчаное основание 1 укладывают неподвижную пластину 2 с предварительно приваренным к ее торцу передающим ультразвуковые колебания стержнем 3, соединенным через волновод 4 с пьезокерамическим преобразователем 5. С помощью магистральных проводов 6 преобразователь подключают к ультразвуковому генератору 7, удаленному на безопасное расстояние. Затем по углам песчаного основания вставляют опорные элементы 8, обеспечивающие требуемый зазор между метаемой и неподвижной пластинами. Далее на опорные элементы устанавливают метаемый лист 9 с приклеенным картонным контейнером 10, в который засыпают взрывчатое вещество 11 и вставляют электродетонатор 12. После сборки пакета монтируют электрическую цепь, подключая ее к взрывной машинке, а затем включают ультразвуковой генератор 7 и одновременно производят инициирование заряда ВВ, в результате процесс сварки взрывом осуществляется одновременно с ультразвуковой обработкой металла.

Пример исполнения

Предлагаемый способ комбинированной сварки взрывом опробовали при изготовлении биметалла медь + алюминий толщинами 2,5+5 мм. Сборку пакета производили во взрывной камере согласно схеме, приведенной на фиг.1, в которой одновременно с инициированием заряда к торцу неподвижной пластины подавали ультразвуковые колебания. При этом ультразвуковые колебания подавали в направлении, противоположном направлению детонации, с амплитудой не более трех высот волн, образующихся в сварном соединении. Полученные сваркой взрывом биметаллические заготовки медь + алюминий разрезались на образцы для проведения механических испытаний и металлографических исследований. Данные о влиянии условий инициирования заряда ВВ, направления подачи и амплитуды ультразвуковых колебаний на качество сваренного взрывом биметалла медь + алюминий приведены в табл.1.

Результаты проведенных исследований показали, что амплитуда ультразвуковых колебаний должна быть не более трех высот волн, образующихся в сварном соединении. Такая амплитуда ультразвуковых колебаний позволила получить самую высокую прочность соединения (80-88 МПа, табл.1, фиг.2) за счет эффективной подготовки к сварке поверхностного слоя неподвижной алюминиевой пластины путем активации атомов, разрушения окисных пленок и сглаживания микронеровностей. При подаче ультразвуковых колебаний более трех высот волн (табл.1) происходит снижение прочности соединения до 65-71 МПа из-за малой эффективности ультразвуковой обработки, т.к. в этом случае «ультразвуковое давление» будет меньше вследствие увеличения глубины, а значит, и площади обрабатываемого поверхностного слоя, в результате активация атомов будет недостаточной для полного разрушения поверхностных окисных пленок и сглаживания микронеровностей.

Сравнение качества сварки и экономической эффективности изготовления биметалла производили на примере сварки взрывом пары медь + алюминий, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу. Сравнительные данные механических испытаний, металлографических исследований и расхода ВВ сваренного биметалла медь + алюминий приведены в табл.2 и на фиг.2 и 3. Полученные результаты исследований показали, что способ комбинированной сварки взрывом по сравнению с прототипом позволил получить более высокую прочность соединения и значительно меньшую деформацию биметаллической заготовки при существенной экономии расхода ВВ. Так, биметалл медь + алюминий, полученный по предлагаемому способу, имел высокую прочность соединения 87 МПа, стабильную структуру с минимальным количеством оплавов и неметаллических включений 6%, максимальную относительную деформацию 0,16 при небольшом расходе ВВ, равном 0,9 кг (табл.2, фиг.2); биметалл медь + алюминий, полученный по способу-прототипу, имел меньшую прочность соединения 56 МПа, нестабильную структуру с большим количеством оплавов и неметаллических включений 25%, значительную максимальную относительную деформацию 0,30 при повышенном расходе ВВ - более чем на 30% (табл.2, фиг.3).


СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СВАРКИ ВЗРЫВОМ
СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СВАРКИ ВЗРЫВОМ
СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СВАРКИ ВЗРЫВОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 220 items.
10.01.2013
№216.012.17dd

Керамический флюс

Изобретение может быть использовано при механизированной наплавке и сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей с использованием керамических флюсов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбонат кальция 20-25, плавиковый шпат 50-60, глинозем 10-20, полевой шпат 3-6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471601
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.26e1

3-феноксифенилсодержащие 1,3-дикетоны в качестве исходных соединений для получения их хелатных комплексов с ионами меди (ii) и способ получения 3-феноксифенилсодержащих 1,3-дикетонов

Изобретение относится к химии производных дифенилоксида, а именно к новым 3-феноксифенилсодержащим 1,3-дикетонам, промежуточным соединениям в синтезах широкого спектра веществ, обладающих биологической активностью, общей формулы например, в качестве исходных соединений для получения их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475473
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2933

Способ получения мягкого сыра

Способ предусматривает пастеризацию молока при температуре 93-95°C, коагуляцию белков кислой молочной сывороткой с кислотностью 85-150°T, нагревание полученной смеси до температуры 90-93°C в течение коагуляции, удаление сыворотки, самопрессование, введение обогащающего наполнителя - масла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476074
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.03.2013
№216.012.30cb

Композиционная проволока для дуговой сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки и наплавки сложнолегированных жаропрочных сплавов на основе алюминида никеля NiАl. Композиционная проволока состоит из двухслойной оболочки, наружной никелевой и внутренней алюминиевой, внутри которой в контакте с ней находятся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478029
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30cc

Порошковая проволока для наплавки

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах. Порошковая проволока состоит из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478030
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.3307

Способ получения 1-(2-метил-4-феноксифенил)-бутан-1,3-диона

Изобретение относится к способу получения 1-(2-метил-4-феноксифенил)-бутан-1,3-диона формулы который может быть использован в качестве синтона в синтезе биологически активных веществ. Способ заключается во взаимодействии 1-(2-метил-4-феноксифенил)-этанона с этилацетатом в присутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478606
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.376e

Способ диагностирования системы топливоподачи двигателя с впрыском легкого топлива

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для определения технического состояния системы топливоподачи двигателей с впрыском легкого топлива. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности результатов диагностирования системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479743
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.05.2013
№216.012.3dba

Способ крепления резин друг к другу

Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу. Способ заключается в нанесении на склеиваемые поверхности раствора на основе хлорированного натурального каучука в органическом растворителе, сушки и последующего контактирования поверхностей. В качестве каучука...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481369
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3dbb

Способ склеивания деталей из стеклопластика внахлест

Изобретение относится к технологии склеивания конструкционных материалов и может использоваться для склеивания деталей из стеклопластика внахлест. Способ включает нанесение на склеиваемые поверхности клея и контактирование поверхностей. На поверхности двукратно наносят клей на основе раствора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481370
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3df5

Состав для огнезащитной обработки полиэфирных волокон

Изобретение относится к производству огнестойких текстильных материалов, в частности к получению составов для огнезащитной обработки полиэфирных волокон, и может быть использовано в текстильной промышленности, в самолето-, автомобилестроении и для других специальных целей. Состав для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481428
Дата охранного документа: 10.05.2013
Showing 1-10 of 296 items.
10.01.2013
№216.012.1890

Способ получения 1-адамантилгидропероксида

Способ получения 1-адамантилгидропероксида формулы, приведенной ниже. Данное соединение представляет собой полупродукт в тонком органическом синтезе и в синтезе некоторых биологически активных веществ. Предложенный способ получения 1-адамантилгидропероксида заключается во взаимодействии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471780
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f83

Способ получения окисленного изотактического полипропилена

Изобретение относится конкретно к получению гетероатомных производных полипропилена, которые могут быть использованы в качестве ингредиента композиционных материалов для дорожных покрытий, кровельных материалов и материалов для антикоррозионных покрытий. Описан способ получения окисленного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473568
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.26e1

3-феноксифенилсодержащие 1,3-дикетоны в качестве исходных соединений для получения их хелатных комплексов с ионами меди (ii) и способ получения 3-феноксифенилсодержащих 1,3-дикетонов

Изобретение относится к химии производных дифенилоксида, а именно к новым 3-феноксифенилсодержащим 1,3-дикетонам, промежуточным соединениям в синтезах широкого спектра веществ, обладающих биологической активностью, общей формулы например, в качестве исходных соединений для получения их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475473
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2933

Способ получения мягкого сыра

Способ предусматривает пастеризацию молока при температуре 93-95°C, коагуляцию белков кислой молочной сывороткой с кислотностью 85-150°T, нагревание полученной смеси до температуры 90-93°C в течение коагуляции, удаление сыворотки, самопрессование, введение обогащающего наполнителя - масла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476074
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a5d

Аварийно-спасательная машина

Изобретение относится к спасательным средствам, используемым для разборки завалов и перемещения обломков разрушенных сооружений в зонах катастроф. Аварийно-спасательная машина содержит шасси, поворотную стойку с шарнирно закрепленной на ней стрелой и приводной гидроцилиндр, который...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476372
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ac0

Способ крепления резин друг к другу

Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу. Способ крепления вулканизованных резин друг к другу включает нанесение на склеиваемые поверхности клея на основе полихлоропренового каучука, бутилфенолформальдегидной смолы и модификатора. Модификатор добавляют в клей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476471
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.03.2013
№216.012.30cc

Порошковая проволока для наплавки

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах. Порошковая проволока состоит из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478030
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32e8

Способ получения твердого хлоралюминийсодержащего коагулянта

Изобретение относится к области химии. Твердый хлоралюминийсодержащий коагулянт получают их жидкого коллоидного раствора гидрохлорида алюминия (ГОХА) путем взаимодействия его с ацетоном в массовом соотношении ацетон:вода в растворе ГОХА, равном 1:(0,17-0,27) соответственно при комнатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478575
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3307

Способ получения 1-(2-метил-4-феноксифенил)-бутан-1,3-диона

Изобретение относится к способу получения 1-(2-метил-4-феноксифенил)-бутан-1,3-диона формулы который может быть использован в качестве синтона в синтезе биологически активных веществ. Способ заключается во взаимодействии 1-(2-метил-4-феноксифенил)-этанона с этилацетатом в присутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478606
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3350

Способ крепления резин друг к другу

Изобретение относится к способу крепления вулканизованных резин друг к другу. Способ крепления вулканизованных резин друг к другу включает нанесение на склеиваемые поверхности клея на основе полихлоропренового каучука в сочетании с бутилфенолформальдегидной смолой и модификатором. Модификатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478679
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД