RU2113955C1 - Method of cladding by explosion - Google Patents

Abstract

FIELD: cladding. SUBSTANCE: cladding plate is installed in a spaced relation to the blank to be clad, an explosive charge is placed on the cladding plate, the explosive charge is made in the form of a layer of different thickness, depending on the shape of the surface to be clad the minimum and maximum relation between the explosive mass and mass of cast plate in the given section ensures the explosion welding area by limiting the upper and lower weld area joints. EFFECT: enhanced quality of cladding of plane surfaces. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии соединения металлов сваркой взрывом и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленности и машиностроении при плакировании крупногабаритных металлических конструкций с криволинейной поверхностью. The invention relates to a technology for joining metals by explosion welding and can be used in various fields of the metalworking industry and mechanical engineering when cladding large-sized metal structures with a curved surface.

Известны способы сварки взрывом цилиндрических заготовок [1, 2], при которых взрывчатое вещество (ВВ) располагают вокруг металлической втулки, контактирующей со свариваемым соединением, а толщина слоя взрывчатого вещества увеличивается от краев к центру указанной втулки. Known methods of explosion welding of cylindrical billets [1, 2], in which an explosive (BB) is placed around a metal sleeve in contact with the welded joint, and the layer thickness of the explosive increases from the edges to the center of the specified sleeve.

Недостаток этих способов, связан с тем, что они ограничивают тип свариваемых деталей, т.е. указанными способами можно сваривать только цилиндрические детали. The disadvantage of these methods is that they limit the type of parts to be welded, i.e. by these methods, only cylindrical parts can be welded.

Наиболее близким по технической сущности является способ сварки металлов взрывом [3], заключающийся в том, что свариваемые детали устанавливают с зазором, на поверхность привариваемой металлической детали помещают заряд ВВ, при подрыве которого обеспечивается сварка. The closest in technical essence is the method of welding metals by explosion [3], which consists in the fact that the parts to be welded are installed with a gap, an explosive charge is placed on the surface of the metal part being welded, under which welding is provided.

Недостатком известного способа является нестабильность качества сварного соединения криволинейной поверхности. The disadvantage of this method is the instability of the quality of the welded joint of a curved surface.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа, обеспечивающего качественное плакирование неплоских (криволинейных) поверхностей. The problem to which the invention is directed, is to create a method that provides high-quality cladding non-planar (curved) surfaces.

Технический результат, достигаемый при осуществлении способа, заключается в обеспечении возможности качественной сварки взрывом плоского листа с заготовкой, имеющей криволинейную поверхность. The technical result achieved by the method is to enable high-quality explosion welding of a flat sheet with a workpiece having a curved surface.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном способе сварки взрывом, включающем установку плакирующего листа и плакируемой заготовки с зазором относительно друг друга и размещение на плакирующем листе заряда ВВ, который инициируют, новым является то, что заряд ВВ укладывают в виде слоя разной толщины в зависимости от профиля плакируемой поверхности, обеспечивая область сварки взрывом внутри зоны, ограниченной верхней и нижней границами области сварки (которые определяются по справочным данным [4]) подбором min и max соотношения массы ВВ к массе метаемой пластины на данном участке. The specified technical result is ensured by the fact that in the known method of explosion welding, comprising installing a clad sheet and a clad blank with a gap relative to each other and placing an explosive charge on the clad sheet that is initiated, it is new that the explosive charge is laid in the form of a layer of different thicknesses in depending on the profile of the clad surface, providing an explosion weld area inside the zone bounded by the upper and lower boundaries of the weld area (which are determined by reference data [4]) by selecting min and max ootnosheniya explosive mass to the mass of the hurlled plate at this site.

Изменяя толщину слоя ВВ, меняется профиль ударника, подлетающего к конкретным участкам, и изменяются параметры соударения, определяющие качество сварки. By changing the thickness of the explosive layer, the profile of the projectile flying up to specific areas changes, and the impact parameters determining the quality of welding change.

Чтобы осуществить сварку взрывом криволинейной и плоской поверхностей необходимо плавно перейти от исходных данных V_к-γ (постоянной величине в области плоского соударения) к переменной, причем меняющееся соотношение величин V_к-γ (в области сварки плоской и искривленной поверхностей) должно все время оставаться в зоне устойчивой сварки взрывом (фиг.1). Достигается это изменением толщины слоя ВВ над заданным участком, который должен подлетать к искривленной зоне, (где V_к - скорость точки контакта, γ - угол соударения пластины). Изменение толщины слоя ВВ приводит к изменению параметра R - (отношение массы ВВ к массе метаемой пластины) и, следовательно, параметров w (скорость полета метаемой пластины), V_к (скорость точки контакта), β (угол разворота метаемой пластины), γ (угол соударения пластины). Исходные параметры α (начальный угол наклона метаемой пластины) и D (скорость детонации слоя ВВ) (фиг.2).In order to carry out explosion welding of curved and flat surfaces, it is necessary to smoothly switch from the initial data V _to-γ (constant value in the plane of collision) to a variable, and the changing ratio of the values of V _to-γ (in the field of welding of flat and curved surfaces) must always remain in the zone of sustainable explosion welding (figure 1). This is achieved by changing the thickness of the explosive layer over a given section, which should fly up to the curved zone, (where V _to is the speed of the contact point, γ is the angle of impact of the plate). A change in the thickness of the explosive layer leads to a change in the parameter R - (the ratio of the explosive mass to the mass of the missile plate) and, therefore, the parameters w (the speed of the missile plate), V _to (the speed of the contact point), β (the angle of rotation of the missile plate), γ ( plate impact angle). The initial parameters α (initial angle of inclination of the missile plate) and D (detonation velocity of the explosive layer) (figure 2).

По изменению R можно рассчитать, в конечном итоге V_к и γ в каждой заданной точке.From the change in R, one can ultimately calculate V _к and γ at each given point.

На фиг.3 изображена схема для осуществления предлагаемого способа сварки взрывом, где 1 - плакируемая деталь; 2 - плакирующая деталь; 3 - слой ВВ. Figure 3 shows a diagram for implementing the proposed method of explosion welding, where 1 is a clad part; 2 - cladding part; 3 - layer BB.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Стальной диск диаметром 120 мм и толщиной 20 мм имеет в центре лунку (часть сферы). На его поверхность метается стальной лист толщиной 3,5 мм. Для соединения стальных образцов (из условий существования сварных соединений) выбираются параметры V_к = 2,5 мм/мкс, γ примерно равен 20^o. В качестве ВВ используется аммонит (6ЖВ) со скоростью детонации D = 3,33 мм/мкс, удельной плотностью ρ = 0,715 г/см³. Толщина слоя ВВ h = 62 мм, начальный угол α = 5^o (при данном значении обеспечивается надежная сварка слоев и стали). Профиль лунки разбивается на четыре характерных участка. При исходных условиях нагружения в т.1 (фиг.3) соударение происходит под углом
γ₁ = γ + φ₁= 20 + 17= 37^o;
в т.2 γ₂ = 20 + 5 = 25^o;
в т.3 γ₃ = 20 - 5 = 15^o;
в т.4 γ₄ = 20 - 17 = 3^o.The proposed method can be implemented as follows. A steel disk with a diameter of 120 mm and a thickness of 20 mm has a hole in the center (part of a sphere). A 3.5 mm thick steel sheet is thrown onto its surface. To connect steel samples (from the conditions for the existence of welded joints), the parameters V _k = 2.5 mm / μs are selected, γ is approximately equal to 20 ^o . Ammonite (6ZHV) with a detonation velocity of D = 3.33 mm / μs and specific density ρ = 0.715 g / cm ^{3 is} used as an explosive. The thickness of the explosive layer h = 62 mm, the initial angle α = 5 ^o (with this value, reliable welding of layers and steel is ensured). The profile of the hole is divided into four characteristic sections. Under the initial loading conditions in t.1 (Fig. 3), the collision occurs at an angle
γ ₁ = γ + φ ₁ = 20 + 17 = 37 ^o ;
in t.2 γ ₂ = 20 + 5 = 25 ^o ;
in t.3 γ ₃ = 20 - 5 = 15 ^o ;
in t. 4 γ ₄ = 20 - 17 = 3 ^o .

Видно, что в зоне 1-2 следует понизить γ , в зоне 3-4, наоборот, повысить. Достигается это изменением профиля ударника, подлетающего к конкретным зонам, чего можно добиваться, меняя толщину слоя ВВ над конкретным участком. Из соотношений для косого соударения и фиг.1 следует, что для т.2 при уменьшении толщины слоя ВВ на 12 мм имеем γ₂ примерно 36^o V_к примерно 1,4 мм/мкс (параметры V_к-γ лежат внутри области сварки взрывом). Для т.4 при увеличении толщины слоя ВВ на 7 мм реализуется соотношение параметров V_к-γ, лежащих внутри области сварки взрывом. Выполнить искривленную геометрию поверхности ВВ можно при помощи шаблона (из глины, древесины и т.п.), с которого изготавливают облицовку из жести. Облицовку погружают в насыпное ВВ и выполняют углубление. Подрыв осуществляют при наличии облицовки.It is seen that in zone 1-2 it is necessary to lower γ, in zone 3-4, on the contrary, increase. This is achieved by changing the profile of the projectile, flying to specific areas, which can be achieved by changing the thickness of the explosive layer over a specific area. From the ratios for oblique collision and figure 1 it follows that for t.2 with a decrease in the thickness of the explosive layer by 12 mm, we have γ _{2 of} about 36 ^o V _to about 1.4 mm / μs (the parameters V _to-γ lie inside the region of explosion welding ) For t. 4, with an increase in the explosive layer thickness by 7 mm, the ratio of the parameters V _to-γ lying inside the explosion welding region is realized. You can perform the curved geometry of the surface of the explosive using a template (from clay, wood, etc.), from which the cladding is made of tin. The lining is immersed in a bulk explosive and a recess is performed. Undermining is carried out in the presence of lining.

Наличие начального наклона ударника под углом α можно исключить, если применять ВВ со скоростью детонации 2 мм/мкс ≤ D≤ 2,5 мм/мкс (50% аммонита + 50% селитры). The presence of the initial inclination of the projectile at an angle α can be eliminated if an explosive with a detonation speed of 2 mm / μs ≤ D ≤ 2.5 mm / μs (50% ammonite + 50% nitrate) is used.

Применение предложенного способа по сравнению с известными позволило получить надежное соединение плоской и искривленной поверхностей металлических деталей. The application of the proposed method in comparison with the known allowed to obtain a reliable connection of flat and curved surfaces of metal parts.

Использованная литература:
1. Заявка Франции 2221230, кл. B 23 P 3/09 Взрывной заряд для сварки.References:
1. Application of France 2221230, cl. B 23 P 3/09 Explosive charge for welding.

2. Патент ФРГ PS 2403437, кл. B 23 K 20/08 Способ и устройство для сварки цилиндрических металлических заготовок взрывом. 2. The patent of Germany PS 2403437, cl. B 23 K 20/08 A method and apparatus for welding cylindrical metal billets by explosion.

3. Патент РФ 2056987, кл. B 23 K, 20/08, 1996. 3. RF patent 2056987, cl. B 23 K, 20/08, 1996.

4. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом, -Новосибирск: Наука, 1980. 4. Deribas A.A. Physics of hardening and explosion welding, Novosibirsk: Nauka, 1980.

Claims (1)

Способ плакирования взрывом, при котором с зазором относительно плакируемой заготовки устанавливают плакирующий лист и инициируют расположенный на нем заряд ВВ, отличающийся тем, что используют заряд в виде слоя ВВ с разной толщиной в зависимости от профиля плакируемой поверхности, при этом min и max соотношение массы ВВ к массе метаемой пластины на данном участке должно обеспечивать область плакирования взрывом путем ограничения верхней и нижней границ области сварки. Explosion cladding method, in which a clad sheet is installed with a gap relative to the plated workpiece and an explosive charge located on it is initiated, characterized in that the charge is used in the form of an explosive layer with different thickness depending on the profile of the plated surface, with min and max weight ratio of explosives to the mass of the missile plate in this area should provide an explosion cladding region by restricting the upper and lower boundaries of the welding region.

Images