close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6554

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6554
(13) C1
(19)
7
(51) B 23K 20/08
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПЛАКИРОВАНИЯ ВЗРЫВОМ ЗАГОТОВОК С
КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ В ФОРМЕ ШАРОВОГО
СЕГМЕНТА
(21) Номер заявки: a 19991010
(22) 1999.11.12
(46) 2004.09.30
(71) Заявители: Государственное учреждение "Научно-исследовательский
институт импульсных процессов с
опытным производством"; Общество с ограниченной ответственностью
Научно-производственное предприятие "Хорда-гидравлика" (BY)
(72) Авторы: Ядевич Александр Иванович;
Стефанович Роман Викторович; Корнилович Александр Васильевич; Волчек
Анатолий Яковлевич; Борисов Евгений
Павлович; Сериков Юрий Викторович
(BY)
(73) Патентообладатели: Государственное
учреждение "Научно-исследовательский
институт импульсных процессов с
опытным производством"; Общество с
ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Хорда-гидравлика" (BY)
BY 6554 C1
(57)
Способ плакирования взрывом заготовок с криволинейной поверхностью в форме шарового сегмента, включающий профилирование плакирующей заготовки по конфигурации
поверхности плакируемой, расположение их с зазором друг относительно друга, формование взрывчатого вещества и его инициирование, отличающийся тем, что плакирующую заготовку перед инициированием взрывчатого вещества смещают в сторону, обратную направлению детонации, на 0,5…1,0 высоты зазора.
Фиг. 1
BY 6554 C1
(56)
RU 2113955 C1, 1998.
RU 2098250 C1, 1997.
DE 3135560 A1, 1983.
JP 57156882 A, 1982.
US 5470012 A, 1995.
Изобретение относится к области композиционных материалов. Способ может найти
применение в машиностроении, автомобилестроении, тракторостроении и других отраслях промышленности для изготовления плакированных деталей различного назначения, в
частности блоков цилиндров аксиально-плунжерных насосов.
Известен способ плакирования взрывом, при котором плакирующую заготовку с зарядом взрывчатого вещества (ВВ) устанавливают относительно плакируемой с зазором и
инициируют заряд ВВ [1].
Недостатком способа является низкая прочность или отсутствие соединения при плакировании криволинейных поверхностей.
Наиболее близким техническим решением является способ плакирования взрывом,
включающий профилирование плакирующей заготовки по конфигурации поверхности
плакируемой, расположение их с зазором друг относительно друга, формование взрывчатого вещества и его инициирование [2].
Недостатком указанного способа плакирования взрывом является невозможность получения равнопрочного соединения (с одинаковой прочностью по всей площади сварного
шва) при плакировании заготовок с криволинейной поверхностью, например с внутренней
полостью в форме шарового сегмента. В этом случае при плакировании заготовок по указанному способу в центральных частях полости сваренной заготовки образуются непровары, а на остальной плакированной поверхности наблюдается соединение с увеличенными
амплитудой и длиной волн к краю сферической поверхности, то есть не достигается равнопрочность соединения.
Известно, что при плакировании взрывом металлических поверхностей прочность
сварного шва определяется углом соударения (γ) свариваемых заготовок [1]. При данной
толщине определенного металла угол соударения зависит от высоты заряда ВВ (Н) и величины зазора между заготовками (hо). При равной высоте заряда ВВ угол соударения определяется временем разворота плакирующей заготовки под действием давления продуктов детонации заряда ВВ, который, в свою очередь, определяется величиной зазора между
заготовками (ho). Известно, что при высоте зазора (ho), равной 0,8 толщины плакирующей
пластины, ее разворот происходит практически на максимальный угол соударения. При
сварке заготовок с плоскими поверхностями угол соударения γ равен углу разворота плакирующей заготовки продуктами детонации β. При прочих равных условиях с увеличением угла соударения до определенных значений прочность соединения возрастает от 0 до
максимального значения и затем падает до 0. В тех случаях, когда для определенных заготовок угол соударения γ является недостаточным для получения прочного соединения
применяется угловая схема сварки, когда заготовки устанавливаются предварительно под
углом ϕ. Тогда γ = ϕ + β.
При плакировании заготовок с криволинейной поверхностью в форме шарового сегмента в зоне перехода плоской плакируемой поверхности к поверхности сферической выемки
(зона А, фиг. 1) происходит скачкообразное увеличение угла соударение на величину:
ϕ = arc Sin d/2R,
где d - диаметр сферической выемки у основания,
R - радиус выемки.
2
BY 6554 C1
Например, при плакировании бронзой с медным подслоем толщиной 3 мм стальной
заготовки при d = 80 мм и R = 175 мм в зоне А (фиг. 1) угол ϕ составляет около 13°, при
оптимальном угле соударения на плоской части γ = β = 6°, то есть угол соударения в этой
зоне скачкообразно возрастает более, чем в 3 раза. Вследствие этого в зоне перехода к
сферической части происходит резкий рост волн, наблюдается их неравномерность и турбулентность, что в свою очередь приводит к непроварам, прожогам и т.д. и в конечном
итоге к низкой прочности сварного соединения.
Обратная картина наблюдается в зоне перехода от поверхности сферической выемки к
плоской плакируемой поверхности (зона В, фиг. 1). В этом случае происходит скачкообразное уменьшение угла соударения, что приводит к плоскому соударению свариваемых
поверхностей и соединение не образуется.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в получении равнопрочного
соединения при плакировании плоских заготовок с криволинейной поверхностью в форме
шарового сегмента.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе плакирования взрывом
заготовок с криволинейной поверхностью в форме шарового сегмента, включающем профилирование плакирующей заготовки по конфигурации поверхности плакируемой, расположение их с зазором друг относительно друга, формование взрывчатого вещества и его
инициирование, плакирующую заготовку перед инициированием взрывчатого вещества
смещают в сторону, обратную направлению детонации, на 0,5...1,0 высоты зазора.
В заявляемой совокупности отличительных признаков формообразование плакирующей заготовки по конфигурации плакируемой поверхности обеспечивает режим скользящего соударения с двойным перегибом метаемой пластины при сохранении постоянными
режимов сварки, что обеспечивает равнопрочное соединение.
Изобретение поясняется чертежом (фиг. 2), на котором представлена схема установки
обоймы с плакирующей заготовкой и зарядом ВВ на ней относительно плакируемой заготовки.
Экспериментально установлено, что стабилизация режимов соударения, а, соответственно, получение равнопрочного соединения достигается тогда, когда плакирующую заготовку профилируют по конфигурации плакируемой поверхности в форме шарового сегмента на плоской заготовке и при установке смещают в сторону, обратную направлению
детонации, на 0,5...1,0 высоты зазора между свариваемыми поверхностями.
В этом случае в зоне перехода плоской плакируемой поверхности к поверхности сферической выемки (зона А, фиг. 1) происходит уменьшение зазора, а соответственно,
уменьшение угла разворота плакирующей пластины продуктами детонации β, что приводит в свою очередь к уменьшению угла соударения γ. В зоне перехода от поверхности
сферической выемки к плоской плакируемой поверхности (зона В, фиг. 1) при смещении
заготовок друг относительно друга происходит увеличение зазора, а, соответственно, возрастает угол разворота плакирующей пластины продуктами детонации β и одновременно
увеличивается угол соударения γ.
При смещении плакирующей заготовки относительно плакируемой на величину менее
0,5 высоты зазора (hо) эффект не достигается, а при смещении на величину более 1,0 высоты зазора (hо), зазор в зоне перехода плоской поверхности к поверхности сферической
выемки уменьшается настолько, что при метании затрудняется выход воздуха из зазора,
вследствие чего происходит его захлопывание, прожог и разрушение заготовки.
Сущность изобретение поясняется следующими примерами.
Предлагаемый способ реализован при плакировании цилиндрической заготовки из
стали 45 бронзой ПА Бр Огр 9-3 с медным подслоем толщиной 3,2 мм (фиг. 2).
Изготавливают заготовку из стали 45 ∅ 120 мм высотой 40 мм, имеющую полость в
форме шарового сегмента радиусом 175 мм и диаметром сечения у основания 80 мм.
Бронзовую заготовку 1 с медным подслоем общей толщиной 3 мм, диаметром 140 мм
профилируют по конфигурации плакируемой поверхности стальной заготовки. Спрофи3
BY 6554 C1
лированную бронзовую заготовку 1 устанавливают на обойму 2 из полипропилена. Затем
на поверхности плакирующей бронзовой заготовки формуют заряд ВВ 3 высотой 18 мм с
33 % NaCl. Обойму 2 с профилированной бронзовой заготовкой 1 и зарядом ВВ 3 устанавливают в выточки на стальной заготовке 4, обеспечив зазор 2,4 мм, что составляет 0,8
толщины плакирующей бронзовой заготовки 1. Затем обойму 2 с плакирующей бронзовой
заготовкой 1 смещают относительно плакируемой в сторону, обратную направлению
фронта детонации ВВ на 0; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,3 высоты зазора hо, равного 2,4 мм, то есть
на 0; 0,7; 1,2; 1,9; 2,4 и 3,1 мм. Затем на заряде ВВ 3 располагают электродетонатор 5 и
проводят инициирование. После сварки обойма 2 разрушается.
Результаты измерений прочности на отрыв слоев в зависимости от величины смещения плакирующей заготовки относительно плакируемой (как результат трех измерений)
представлены в таблице. Место определения прочности соединения на сваренной заготовке представлено на фиг. 3.
Таблица
Прочность соединения, МПа
№
Величина
Место определения прочности соединения
п/п
смещения
зона А
зона Б
зона В
зона Г
1
0
230
50
145
200
2
0,3 ho
225
80
160
210
3
0,5 ho
230
220
225
225
4
0,8 ho
220
210
220
230
5
1,0 ho
225
205
215
220
6
1,3 ho
220
0
0
25
7
по прототипу
230
25
0
0
Как видно из результатов испытаний, равнопрочное соединение между сталью и бронзой достигается при смещении плакирующей заготовки относительно плакируемой на 0,51,0 высоты зазора (пп. 3, 4, 5). В этом случае различие в прочности по длине сваренной заготовки составляет 25 МПа. В других случаях это различие составляет 180 МПа (п. 1),
145 МПа (п. 2) и 220 МПа (п. 6).
При плакировании взрывом стальной заготовки с криволинейной поверхностью в форме шарового сегмента по способу-прототипу без смещения происходит разрушение заготовки, то есть получить равнопрочное соединение невозможно.
Экспериментально установлено, что использование предлагаемого способа позволяет
получить равнопрочное соединение плакированием взрывом заготовок с локальными сферическими полостями в случаях, когда соотношение радиуса сферы к диаметру сферической выемки не менее 1,5 при радиусе сферы не более 300 мм.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить равнопрочное соединение при плакировании взрывом металлических поверхностей с локальными полостями в форме шарового сегмента.
Источники информации:
1. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. - Новосибирск: Наука, 1972. С. 47-51.
2. Крупин А.В. и др. Обработка металлов взрывом. - М.: Металлургия, 1991. - С. 458459.
4
BY 6554 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
181 Кб
Теги
by6554, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа