RU2613511C1 - Method for producing composite articles with inner cavity by means of explosion welding - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: according to the method, a cavity-forming bimetallic element in the form of a tube with the outer niobium layer 0.8-1.2 mm thick and the inner titanium layer 4-6 mm thick is taken, and a central cavity-forming glass element with the wall thickness of 10-15 mm and with the outer diameter 2-4 mm less than the inner diameter of the cavity-forming bimetallic element is placed coaxially inside it; the gap therebetween is filled with an aqueous filler. After sealing, the resulting assembly is arranged coaxially inside the tubular bimetallic shell made with the outer aluminium layer 1.5-2.5 mm thick and the inner nickel layer 1.2-1.6 mmthick; in the gap therebetween a tubular intermediate copper layer with the wall thickness of 1.5-2.5 mm is coaxially arranged; weld explosion is performed, with the subsequent annealing of the welded blank at regulated modes.

EFFECT: result, all-welded composite article of cylindrical shape with an internal cavity is produced in one act of explosive impact with subsequent annealing, without disturbances of axial symmetry and tightness of the metal layers.

3 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения изделий цилиндрической формы с помощью энергии взрыва и может быть использовано для изготовления изделий с внутренней полостью, например, теплозащитых экранов, термического, химического оборудования и т.п.The invention relates to a technology for producing cylindrical products using explosion energy and can be used to manufacture products with an internal cavity, for example, heat shields, thermal, chemical equipment, etc.

Известен способ получения изделий с внутренними полостями путем взрывного нагружения, при котором берут полостеобразующие элементы в виде труб с удаляемым наполнителем и располагают их пучком в трубчатой оболочке симметрично относительно ее продольной оси, на наружной поверхности стальной трубчатой оболочки располагают кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и производят инициирование процесса детонации ВВ с помощью электродетонатора. Перед сваркой в полости центрального полостеобразующего элемента размещают симметрично его продольной оси удаляемый стальной стержень, зазор между стержнем и полостеобразующим элементом заполняют удаляемым водным наполнителем, располагают на наружной поверхности центрального полостеобразующего элемента из стали вплотную друг к другу наружные медные полостеобразующие элементы в виде труб со слоем из легкоплавкого материала, например из латуни, на их наружных поверхностях и размещают полученный пучок в трубчатой металлической оболочке из стали, удаляемой после взрывного воздействия. Процесс взрывного нагружения ведут при скорости детонации ВВ 3400-4060 м/с и отношении удельной массы ВВ к удельной массе стенки трубчатой оболочки, равном 0,72-0,86, причем после взрывного нагружения проводят термообработку полученной заготовки в течение 5-7 минут при температуре, превышающей на 5-15°С температуру плавления слоев из легкоплавкого материала на наружных полостеобразующих элементах, с образованием при этом цельносварных соединений между всеми полостеобразующими элементами (Патент РФ №2373035, МПК B23K 20/08, опубл. 20.11.2009, бюл. №32).There is a method of producing products with internal cavities by explosive loading, in which cavity-forming elements are taken in the form of tubes with removable filler and their beam is placed in a tubular shell symmetrically with respect to its longitudinal axis, an explosive charge (BB) is placed on the outer surface of the steel tubular shell and initiate the process of detonation of explosives using an electric detonator. Before welding, in the cavity of the central cavity-forming element, a removable steel rod is placed symmetrically to its longitudinal axis, the gap between the rod and the cavity-forming element is filled with a removable aqueous filler, and the outer copper cavity-forming elements in the form of pipes with a layer of a tube made of steel on the outer surface of the central cavity-forming element fusible material, such as brass, on their outer surfaces and place the resulting beam in a tubular metal shell a point made of steel removed after explosive action. The process of explosive loading is carried out at a detonation speed of EXPLOSIVES 3400-4060 m / s and the ratio of the specific gravity of the EXPLOSIVES to the specific gravity of the wall of the tubular shell equal to 0.72-0.86, and after explosive loading, the resulting billet is heat treated for 5-7 minutes at a temperature exceeding 5-15 ° C the melting temperature of the layers of fusible material on the outer cavity forming elements, with the formation of all-welded joints between all cavity forming elements (RF Patent No. 2373035, IPC B23K 20/08, publ. 20.11.2009, bull. No. 32).

Недостатком данного способа является низкая жаростойкость наружной поверхности изделий, получаемых данным способом (их рабочая температура в окислительных газовых средах не превышает 500°С), недостаточно высокая коррозионная стойкость их внутренней поверхности, например, в хлоридах, высокое гидравлическое сопротивление внутренних полостей при пропускании через них жидкостей, что весьма ограничивает применение таких изделий в технике.The disadvantage of this method is the low heat resistance of the outer surface of the products obtained by this method (their working temperature in oxidizing gas environments does not exceed 500 ° C), insufficiently high corrosion resistance of their inner surface, for example, in chlorides, high hydraulic resistance of internal cavities when passing through them liquids, which greatly limits the use of such products in technology.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, при котором берут полостеобразующие элементы в виде труб с удаляемым наполнителем и располагают их пучком в трубчатой оболочке симметрично относительно ее продольной оси, при этом на наружной поверхности трубчатой оболочки располагают кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и производят инициирование процесса детонации ВВ с помощью электродетонатора, центральный полостеобразующий элемент, удаляемый после сварки взрывом, выполняют из хрупкого материала - стекла, дробящегося в процессе взрывного воздействия, с отношением толщины его стенки к толщине стенок смежных с ним полостеобразующих элементов, составляющим (4-10):1, трубчатую оболочку выполняют из коррозионно-стойкого металла с пониженной теплопроводностью - титана, между трубчатой оболочкой и пучком из труб располагают трубчатую промежуточную прослойку из металла с пониженной теплопроводностью - из аустенитной стали, а сварку взрывом осуществляют при скорости детонации ВВ 3270-3820 м/с, при этом отношение удельной массы ВВ к сумме удельных масс стенок трубчатой оболочки и трубчатой промежуточной прослойки, а также сварочные зазоры между трубчатой оболочкой и трубчатой промежуточной прослойкой, между трубчатой промежуточной прослойкой и пучком из труб выбирают из условия получения скорости соударения трубчатой оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой в пределах 610-700 м/с, а скорости соударения трубчатой оболочки с полостеобразующими элементами - 480-680 м/с, после сварки полученную заготовку подвергают отжигу при температуре 850-900°С в течение 2-3,5 ч с формированием при этом между трубчатой оболочкой и трубчатой промежуточной прослойкой сплошной теплозащитной интерметаллидной прослойки с пониженной теплопроводностью, с последующим охлаждением полученного изделия на воздухе. (Патент РФ №2425739, МПК B23K 20/08, B23K 101/04, опубл. 10.08.2011, бюл. №22 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method of producing composite products with internal cavities by explosion welding, in which cavity-forming elements are taken in the form of tubes with removable filler and their bundle is placed in the tubular shell symmetrically with respect to its longitudinal axis, while on the outer surface of the tubular shell have a ring charge of explosive (BB) and initiate the detonation of explosives using an electric detonator, a central cavity The element removed after explosion welding is made of brittle material - glass, which is crushed during the explosive action, with the ratio of its wall thickness to the wall thickness of adjacent cavity-forming elements constituting (4-10): 1, the tubular shell is made of corrosion-resistant resistant metal with reduced thermal conductivity - titanium, between the tubular shell and the bundle of pipes have a tubular intermediate layer of metal with low thermal conductivity of austenitic steel, and explosion welding is carried out at detonation growth explosives 3270-3820 m / s, while the ratio of the specific gravity of the explosive to the sum of the specific gravities of the walls of the tubular shell and the tubular intermediate layer, as well as the welding gaps between the tubular shell and the tubular intermediate layer, between the tubular intermediate layer and the tube bundle are selected from the conditions for obtaining the collision velocity of the tubular shell with the tubular intermediate layer are in the range of 610-700 m / s, and the collision velocity of the tubular shell with the cavity-forming elements is 480-680 m / s, after welding the taste is annealed at a temperature of 850-900 ° C for 2-3.5 hours with the formation of a continuous heat-shielding intermetallic layer with reduced thermal conductivity between the tubular shell and the tubular intermediate layer, followed by cooling of the obtained product in air. (RF patent No. 2425739, IPC B23K 20/08, B23K 101/04, publ. 08/10/2011, bull. No. 22 - prototype).

Недостатком данного способа является низкая жаростойкость наружной поверхности получаемых изделий (рабочая температура не превышает 500°С), а также низкая, коррозионная стойкость их внутренней поверхности, например в хлоридах, повышенное гидравлическое сопротивление внутренних полостей в расчете на единицу длины изделия при пропускании через них жидкостей или газов - теплоносителей, в условиях частых теплосмен (термоциклирования) в зоне расположения интерметаллидной прослойки между титаном и сталью возможно образование трещин, а это весьма ограничивает применение таких изделий во многих технических устройствах ответственного назначения.The disadvantage of this method is the low heat resistance of the outer surface of the obtained products (operating temperature does not exceed 500 ° C), as well as the low corrosion resistance of their inner surface, for example, in chlorides, the increased hydraulic resistance of the internal cavities per unit length of the product when liquids are passed through them or gases - coolants, in the conditions of frequent heat exchanges (thermal cycling) in the zone of location of the intermetallic layer between titanium and steel, cracking is possible, and this esm limits the use of such products in many technical devices responsible destination.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом по новой технологической схеме взрывного воздействия на свариваемую заготовку с последующим отжигом сваренной заготовки, обеспечивающих получение за один технологический цикл цельносварного изделия с осевой симметрией, с повышенной жаростойкостью наружной поверхности, с повышенной коррозионной стойкостью внутренней поверхности, например, в хлоридах, обладающего пониженным гидравлическим сопротивлением внутренней полости в расчете на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей или газов - теплоносителей, обладающего высоким термическим сопротивлением многослойной стенки при теплообмене вещества, располагаемого во внутренней полости изделия с окружающей средой, с полным исключением появления при сварке взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, которые могли бы снизить долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен.In this regard, the most important task is to create a new method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding according to a new technological scheme of explosive action on a welded billet with subsequent annealing of the welded billet, providing for receiving in one technological cycle an all-welded product with axial symmetry, with increased heat resistance of the outer surface , with increased corrosion resistance of the inner surface, for example, in chlorides having a low hydraulic resistance the occurrence of an internal cavity per unit length of a product when liquids or gases passing through it are heat carriers, which has high thermal resistance of the multilayer wall during heat transfer of a substance located in the internal cavity of the product with the environment, with the complete exception of the appearance of metal layers during explosion welding in the zones of connection brittle intermetallic phases, which could reduce the durability of the product during operation in conditions of frequent heat changes.

Техническим результатом заявленного способа получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом является создание новой схемы сварки взрывом, обеспечивающей за один акт взрывного воздействия с последующим отжигом сваренной заготовки получение изделий с осевой симметрией, получение качественного сплошного сварного соединения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди, а также качественного сварного соединения указанной прослойки с ниобиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы без нарушений герметичности свариваемых металлов, с полным исключением возможности появления в процессе сварки взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, снижающих долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен, с обеспечением при этом повышенной жаростойкости его наружной поверхности, повышенной коррозионной стойкости внутренней поверхности, например в хлоридах, пониженного гидравлического сопротивления внутренней полости на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей - теплоносителей и высокого термического сопротивления его многослойной стенки при теплообмене вещества, располагаемого в его внутренней полости с окружающей средой.The technical result of the claimed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding is the creation of a new scheme of explosion welding, which provides axial symmetry in one act of explosive action followed by annealing of the welded workpiece, obtaining a high-quality continuous welded connection of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with the tubular intermediate layer made of copper, as well as a high-quality welded joint of the specified layer with a niobium bimetal layer of a cavity cavity-forming element in the form of a pipe without breaking the tightness of the metals being welded, with the complete exception of the possibility of the appearance of brittle intermetallic phases during explosion welding in the zones of the metal layers that reduce the durability of the product when used in conditions of frequent heat exchange, while ensuring increased heat resistance of its outer surface, increased corrosion resistance of the inner surface, for example in chlorides, low hydraulic resistance of the inner cavity on Dinits product length by passing fluids therethrough - coolants and its high thermal resistance of the multilayer wall in heat exchange material is located in the inner cavity to the environment.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом, при котором используют удаляемый после сварки взрывом центральный полостеобразующий элемент из хрупкого материала - стекла с водным наполнителем в его внутренней полости, трубчатую оболочку и трубчатую промежуточную прослойку, располагают на наружной поверхности трубчатой оболочки кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и инициируют процесс детонации ВВ с помощью электродетонатора, отжиг сваренной заготовки для формирования интерметаллидной прослойки, берут биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем толщиной 0,8-1,2 мм - из ниобия, с внутренним слоем толщиной 4-6 мм - из титана и размещают внутри его соосно центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, заполняют промежуток между ними водным наполнителем, после герметизации полученную сборку располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия и с внутренним слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 1,5-2,5 мм, сварку взрывом ведут при скорости детонации ВВ 2400-3100 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 500-590 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с ниобиевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 490-530 м/с, после сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры 690-710°С, удаляют с ее наружной поверхности расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч с образованием сплошного жаростойкого покрытия на наружной поверхности полученного композиционного изделия с внутренней полостью, после чего производят его охлаждение на воздухе.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding, a central cavity-forming element made of brittle material — glass with water filler in its internal cavity, a tubular shell and a tubular intermediate layer — which is removed after explosion welding, is used on the outer surface of the tubular shell, an annular explosive (BB) charge and initiate the detonation process of the explosive using an electric detonator, about to weld the billet to form an intermetallic layer, take a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer of 0.8-1.2 mm thick - from niobium, with an inner layer of 4-6 mm thick - from titanium and place inside it coaxially the central cavity-forming element glass with a wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter less than 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, fill the gap between them with an aqueous filler, after sealing the assembly is placed coax about inside a tubular bimetallic shell made with an outer layer of a thickness of 1.5-2.5 mm - from aluminum and with an inner layer of a thickness of 1.2-1.6 mm - of nickel, in the gap between them coaxially placed a tubular intermediate layer of copper with a wall thickness of 1.5-2.5 mm, explosion welding is carried out at a detonation speed of EXPLOSIVES 2400-3100 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers are selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with tubular intermediate layer copper in the range of 500-590 m / s, and the collision speed of the tubular intermediate layer with a niobium layer of a bimetallic tubular cavity-forming element within 490-530 m / s, after explosion welding, the obtained billet is annealed to form a continuous intermetallic layer between aluminum layers and nickel at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, then it is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer surface, kept at this temperature for 0.3-1 hours to form a continuous heat resistant th coating on the outer surface of the obtained composite product with an internal cavity, after which it is cooled in air.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по построению схемы сварки взрывом, так и по совокупности технологических приемов и режимов при его осуществлении. Так предложено использовать в схеме сварки взрывом биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем толщиной 0,8-1,2 мм - из ниобия, с внутренним слоем толщиной 4-6 мм - из титана. Его внутренний титановый слой обеспечивает у получаемого изделия повышенную коррозионную стойкость внутренней поверхности в условиях агрессивных сред, например в хлоридах, а также, совместно с остальными металлическими слоями, высокую прочность изготовленного изделия и его высокие теплозащитные свойства. Толщина этого слоя менее 4 мм не обеспечивает у изделия необходимого уровня термического сопротивления, а также прочностных свойств при поперечных сжимающих нагрузках, а его толщина более 6 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу дорогостоящего титана в расчете на одно изделие. Наружный ниобиевый слой биметаллического полостеобразующего элемента обеспечивает возможность получения качественного сварного соединения с трубчатой промежуточной прослойкой из меди без появления в зоне соединения металлов непроваров, хрупких интерметаллидов и других дефектов. Совместно с другими металлическими слоями этот слой способствует формированию высокой прочности изделия при поперечных сжимающих нагрузках, а также высокого термического сопротивления стенки изделия при направлении теплопередачи поперек слоев. Его толщина менее 0,8 мм затрудняет получение качественных изделий без неконтролируемых деформаций при сварке взрывом, а его толщина более 1,2 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу дорогостоящего ниобия в расчете на одно изделие.The proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding has significant differences compared with the prototype both in constructing a scheme for explosion welding and in the aggregate of technological methods and modes during its implementation. So it is proposed to use a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer of 0.8-1.2 mm thick from niobium, with an inner layer of 4-6 mm thick from titanium in the scheme of explosion welding. Its inner titanium layer provides the product with increased corrosion resistance of the inner surface in aggressive environments, such as chlorides, as well as, together with other metal layers, high strength of the manufactured product and its high heat-shielding properties. The thickness of this layer of less than 4 mm does not provide the product with the required level of thermal resistance, as well as strength properties under transverse compressive loads, and its thickness of more than 6 mm is excessive, since this leads to an unjustifiably high consumption of expensive titanium per one product. The outer niobium layer of the bimetallic cavity-forming element provides the possibility of obtaining high-quality welded joints with a tubular intermediate layer of copper without the appearance of lack of fusion, brittle intermetallic compounds and other defects in the metal joint zone. Together with other metal layers, this layer contributes to the formation of high strength products with transverse compressive loads, as well as high thermal resistance of the product wall in the direction of heat transfer across the layers. Its thickness of less than 0.8 mm makes it difficult to obtain quality products without uncontrolled deformation during explosion welding, and its thickness of more than 1.2 mm is excessive, since this leads to unreasonably high consumption of expensive niobium per one product.

Предложено размещать соосно внутри биметаллического полостеобразующего элемента центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента и заполнять промежуток между ними водным наполнителем. В процессе сварки взрывом центральный полостеобразующий элемент, совместно с водным наполнителем, выполняет функции динамической опоры, исключающей недопустимые радиальные по направлению к центру изделия деформации биметаллического полостеобразующего элемента, способствует формированию внутренней полости в изделии требуемого диаметра с гладкой цилиндрической поверхностью. При толщине его стенки менее 10 мм возможно его преждевременное разрушение в процессе сварки взрывом, приводящее к снижению качества получаемых изделий. Толщина его стенки более 15 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу материала на изготовление центрального полостеобразующего элемента. Наружный диаметр центрального полостеобразующего элемента предложено выполнять меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, что обеспечивает необходимый технологический промежуток между ними для заполнения его водным наполнителем, который выполняет функции среды, передающей давление и препятствующей преждевременному разрушению центрального полостеобразующего элемента при сварке взрывом. При диаметре центрального полостеобразующего элемента ниже нижнего предлагаемого предела возможно появление неконтролируемых деформаций внутренней поверхности титанового слоя, а это снижает качество получаемых изделий. При его диаметре выше верхнего предлагаемого предела затруднено заполнение водным наполнителем промежутка между ним и титановым слоем биметаллического полостеобразующего элемента, что также может привести к появлению неконтролируемых деформаций внутренней поверхности титанового слоя биметаллического полостеобразующего элемента.It is proposed to coaxially place inside the bimetallic cavity-forming element a central cavity-forming element made of glass with a wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter less than 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element and fill the gap between them with an aqueous filler. In the process of explosion welding, the central cavity-forming element, together with the aqueous filler, performs the functions of a dynamic support, eliminating unacceptable deformation of the bimetallic cavity-forming element radial toward the center of the product, contributes to the formation of an internal cavity in the product of the desired diameter with a smooth cylindrical surface. If its wall thickness is less than 10 mm, its premature destruction during explosion welding is possible, leading to a decrease in the quality of the products obtained. Its wall thickness of more than 15 mm is excessive, since this leads to an unreasonably large consumption of material for the manufacture of a central cavity-forming element. It is proposed that the outer diameter of the central cavity-forming element be 2-4 mm smaller than the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, which provides the necessary technological gap between them to fill it with an aqueous filler, which acts as a pressure transmitting medium and prevents premature destruction of the central cavity-forming element during explosion welding. When the diameter of the central cavity-forming element is lower than the lower proposed limit, uncontrolled deformations of the inner surface of the titanium layer may occur, and this reduces the quality of the products obtained. With its diameter above the upper proposed limit, it is difficult to fill the gap between it and the titanium layer of the bimetallic cavity-forming element with an aqueous filler, which can also lead to uncontrolled deformations of the inner surface of the titanium layer of the bimetallic cavity-forming element.

Предложено после герметизации полученную сборку располагать соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия, с внутренним слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещать трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 1,5-2,5 мм.After sealing, the assembly was proposed to be placed coaxially inside a tubular bimetallic shell made with an outer layer 1.5–2.5 mm thick — made of aluminum, with an inner layer 1.2–1.6 mm thick — made of nickel, coaxially in the gap between them place a tubular intermediate layer of copper with a wall thickness of 1.5-2.5 mm.

Соблюдение соосности способствует стабильности процесса сварки взрывом всех свариваемых металлических слоев. Наружный алюминиевый слой трубчатой биметаллической оболочки выполняет вспомогательные функции: он необходим для формирования жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности ее никелевого слоя при термообработке (отжиге) сваренной заготовки. Избыточное количество алюминия удаляют с поверхности образовавшегося интерметаллидного слоя при температуре, превышающей его температуру плавления. Предложено внутренний слой трубчатой биметаллической оболочки выполнять из никеля, поскольку в процессе технологической операции отжига при диффузионном взаимодействии с алюминием в зоне их соединения образуется интерметаллидный слой, обладающий повышенной жаростойкостью. Помимо этого, никелевый слой, совместно с другими металлическими слоями способствует формированию высокой прочности изделия при поперечных сжимающих нагрузках, а также высокого термического сопротивления стенки изделия при направлении теплопередачи поперек слоев. Кроме того, как при сварке взрывом этого слоя с наружной поверхностью трубчатой промежуточной прослойки из меди, так и в процессе последующего отжига сваренной заготовки, а также и при последующей эксплуатации полученного изделия, в зоне их соединения полностью исключается возникновение хрупких фаз, снижающих его служебные свойства в условиях частых теплосмен и поперечных сжимающих нагрузок. Предложенные толщины слоев трубчатой биметаллической оболочки являются оптимальными, поскольку при этом у нее обеспечивается необходимая механическая прочность, способствующая стабилизации величины сварочного зазора между ней и трубчатой промежуточной прослойкой, а это, в свою очередь, способствует повышению качества сварных соединений. При толщине слоев трубчатой биметаллической оболочки ниже нижних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации при сварке взрывом, что приводит к снижению качества получаемых изделий. Толщина обоих слоев трубчатой биметаллической оболочки выше верхних предлагаемых пределов может привести к лишнему расходу металлов в расчете на одно изделие, а также к появлению непроваров в зоне соединения трубчатой промежуточной прослойки из меди с ниобиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента.Alignment contributes to the stability of the explosion process of all weldable metal layers. The outer aluminum layer of the tubular bimetallic shell performs auxiliary functions: it is necessary for the formation of a heat-resistant intermetallic coating on the surface of its nickel layer during heat treatment (annealing) of the welded workpiece. Excess aluminum is removed from the surface of the formed intermetallic layer at a temperature above its melting point. It is proposed that the inner layer of the tubular bimetallic shell be made of nickel, because in the process of annealing during diffusion interaction with aluminum, an intermetallic layer with high heat resistance is formed in the zone of their connection. In addition, the nickel layer, together with other metal layers, contributes to the formation of high product strength under transverse compressive loads, as well as high thermal resistance of the product wall when the heat transfer direction is transverse to the layers. In addition, both during explosion welding of this layer with the outer surface of the tubular intermediate layer made of copper, and during the subsequent annealing of the welded billet, as well as during the subsequent operation of the obtained product, the occurrence of brittle phases completely reducing its service properties is completely eliminated in the zone of their connection in conditions of frequent heat exchange and transverse compressive loads. The proposed thicknesses of the layers of the tubular bimetallic shell are optimal, since it provides the necessary mechanical strength, which helps to stabilize the size of the welding gap between it and the tubular intermediate layer, and this, in turn, improves the quality of welded joints. If the thickness of the layers of the tubular bimetallic shell is lower than the lower proposed limits, uncontrolled deformations during explosion welding are possible, which leads to a decrease in the quality of the products obtained. The thickness of both layers of the tubular bimetallic shell above the upper proposed limits can lead to excessive consumption of metals per product, as well as to the appearance of imperfections in the zone of connection of the tubular intermediate layer of copper with a niobium layer of the bimetallic cavity forming element.

Предложено использовать в схеме сварки взрывом трубчатую промежуточную прослойку из меди, поскольку в зонах соединения этого слоя с никелевым и ниобиевым слоями ни при сварке взрывом, ни при последующей эксплуатации не возникает нежелательных хрупких фаз, снижающих служебные свойства изделий, полученных по предлагаемому способу. Кроме того, этот слой способствует стабилизации температуры внутренней поверхности по длине полученного изделия при воздействии на его наружную, либо внутреннюю поверхность концентрированных источников нагрева, совместно с другими металлическими слоями трубчатая промежуточная прослойка способствует формированию высокой прочности изделия при поперечных сжимающих нагрузках. При толщине стенки трубчатой промежуточной прослойки менее 1,5 мм затруднено получение качественных изделий без неконтролируемых деформаций при сварке взрывом, а ее толщина более 2,5 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу меди в расчете на одно изделие, а также к появлению непроваров в зоне соединения меди с ниобием. Использование в схеме сварки взрывом трубчатой биметаллической оболочки, а также биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы позволяет обеспечить высокое качество сварки на всех межслойных границах.It is proposed to use a tubular intermediate layer made of copper in the explosion welding scheme, since in the zones of connection of this layer with the nickel and niobium layers neither undesirable brittle phases arise during explosion welding or subsequent operation, which reduce the service properties of the products obtained by the proposed method. In addition, this layer helps to stabilize the temperature of the inner surface along the length of the obtained product when exposed to its outer or inner surface of concentrated heat sources, together with other metal layers, the tubular intermediate layer contributes to the formation of high strength of the product under transverse compressive loads. When the wall thickness of the tubular intermediate layer is less than 1.5 mm, it is difficult to obtain high-quality products without uncontrolled deformation during explosion welding, and its thickness more than 2.5 mm is excessive, since this leads to an unjustifiably large consumption of copper per one product, as well as the occurrence of lack of fusion in the zone of connection of copper with niobium. The use of a tubular bimetallic shell in the explosion welding scheme, as well as a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe, ensures high quality welding at all interlayer boundaries.

Предложено сварку взрывом вести при скорости детонации ВВ 2400-3100 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирать из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 500-590 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с ниобиевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 490-530 м/с, что обеспечивает получение качественных сварных соединений трубчатой промежуточной прослойки из меди с внутренним никелевым слоем трубчатой биметаллической оболочки и с наружным ниобиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента. При скорости детонации ВВ и скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой, а также скорости соударения последней с ниобиевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента ниже нижнего предлагаемого предела возможно получение некачественных сварных соединений, что может существенно снизить служебные свойства полученных изделий. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения указанных выше составляющих схемы сварки взрывом выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации трубчатой биметаллической оболочки, трубчатой промежуточной прослойки и трубчатого биметаллического полостеобразующих элемента, что может привести к нарушению герметичности металлических слоев, снижению качества получаемых изделий.It is proposed that explosion welding be carried out at a detonation speed of BB 2400-3100 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers should be selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of a tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper within 500-590 m / s, and the collision velocity of the tubular intermediate layer with the niobium layer of the bimetallic tubular cavity-forming element in the range of 490-530 m / s, which ensures high-quality welded pipe joints Ata intermediate layer of copper with an internal nickel layer tubular bimetallic sheath and to the outer layer of niobium polosteobrazuyuschego bimetallic element. At the detonation velocity of the explosive and the collision rate of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with the tubular intermediate layer, as well as the speed of impact of the latter with the niobium layer of the bimetallic tubular cavity-forming element below the lower proposed limit, it is possible to obtain low-quality welded joints, which can significantly reduce the service properties of the obtained products. At the detonation velocity of explosives and the collision speeds of the above components of the explosion welding scheme above the upper proposed limits, uncontrolled deformations of the tubular bimetallic shell, tubular intermediate layer and tubular bimetallic cavity-forming element are possible, which can lead to a violation of the tightness of the metal layers, and the quality of the products obtained.

После сварки взрывом полученную заготовку предложено подвергать отжигу для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч, что за сравнительно короткое время отжига позволяет получить сплошную жаростойкую интерметаллидную прослойку на межслойной границе необходимой толщины и высокого качества. При температуре и времени отжига ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемой интерметаллидной диффузионной прослойки оказывается недостаточной, что снижает способность получаемого покрытия длительно сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку толщина интерметаллидной прослойки становится чрезмерной, при этом повышается вероятность появления трещин в жаростойком покрытии при его дальнейшей эксплуатации в условиях частых теплосмен.After explosion welding, the obtained preform was proposed to be annealed to form a continuous intermetallic interlayer between aluminum and nickel layers at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, which in a relatively short annealing time allows one to obtain a continuous heat-resistant intermetallic interlayer at the interlayer boundary required thickness and high quality. At annealing temperature and time below the lower proposed limits, the thickness of the resulting intermetallic diffusion layer is insufficient, which reduces the ability of the resulting coating to resist gas corrosion for a long time at high temperatures. The temperature and annealing time above the upper proposed limit are excessive, since the thickness of the intermetallic layer becomes excessive, while increasing the likelihood of cracks in the heat-resistant coating during its further operation under conditions of frequent heat changes.

Предложено после завершения отжига нагревать заготовку до температуры 690-710°С, удалять с ее наружной поверхности расплавленный алюминий, выдерживать при этой температуре 0,3-1 ч, что способствует окончательному формированию состава и свойств жаростойкого покрытия на наружной поверхности получаемого изделия, при этом значительно облегчается удаление избыточного алюминия с поверхности покрытия, снижающего служебные свойства получаемых изделий. Нагрев заготовки до температуры ниже нижнего предлагаемого предела приводит к существенным затруднениям при удалении избыточного алюминия. Температура нагрева выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку при этом неоправданно возрастают энергетические затраты на получение изделия. Выдержка менее 0,3 ч является недостаточной для перехода остатков алюминия в интерметаллидный слой, а это может привести к появлению локальных участков с пониженной жаростойкостью на наружной поверхности получаемых изделий. Выдержка более 1 ч является избыточной, поскольку это не способствует улучшению качества изделий, но неоправданно увеличивает энергетические затраты. Последующее охлаждение предложено производить на воздухе, поскольку это наиболее дешевая технологическая операция, обеспечивающая высокое качество полученных изделий.It is proposed that upon completion of annealing, the billet be heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer surface, kept at this temperature for 0.3-1 h, which contributes to the final formation of the composition and properties of the heat-resistant coating on the outer surface of the obtained product, while much easier is the removal of excess aluminum from the surface of the coating, reducing the service properties of the resulting products. Heating the workpiece to a temperature below the lower proposed limit leads to significant difficulties in removing excess aluminum. The heating temperature above the upper proposed limit is excessive, since this unnecessarily increases the energy cost of obtaining the product. Exposure of less than 0.3 h is insufficient for the transfer of aluminum residues to the intermetallic layer, and this can lead to the appearance of local areas with reduced heat resistance on the outer surface of the resulting products. Exposure to more than 1 hour is excessive, because it does not contribute to improving the quality of products, but unnecessarily increases energy costs. It was proposed to perform subsequent cooling in air, since this is the cheapest technological operation providing high quality of the obtained products.

На фиг. 1 изображена схема сварки взрывом, ее продольный осевой разрез, на фиг. 2 - поперечное сечение А-А схемы сварки взрывом, на фиг. 3 - поперечное сечение сваренного композиционного изделия с внутренней полостью, где позиция 23 - жаростойкое покрытие из интерметаллидов системы алюминий-никель, 24 - сдеформированный никелевый слой трубчатой биметаллической оболочки; 25 - сдеформированная трубчатая промежуточная прослойка из меди; 26, 27 - ниобиевый и титановый слои биметаллического полостеобразующего элемента, соответственно; 28 - внутренняя полость изделия; 29, 30 - зоны сварки, полученные при осуществлении способа.In FIG. 1 shows a diagram of explosion welding, its longitudinal axial section, in FIG. 2 is a cross section AA of an explosion welding circuit; FIG. 3 is a cross section of a welded composite product with an internal cavity, where position 23 is a heat-resistant coating of intermetallic compounds of the aluminum-nickel system, 24 is a deformed nickel layer of a tubular bimetallic shell; 25 - deformed tubular intermediate layer of copper; 26, 27 - niobium and titanium layers of a bimetallic cavity forming element, respectively; 28 - the internal cavity of the product; 29, 30 - welding zones obtained by the method.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом осуществляется в следующей последовательности. Берут предварительно изготовленный, например, с помощью сварки взрывом, биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем 1 толщиной 0,8-1,2 мм - из ниобия, с внутренним слоем 2 толщиной 4-6 мм - из титана и размещают внутри его соосно удаляемый центральный полостеобразующий элемент 3 из стекла с толщиной стенки 10-15 мм, с наружным диаметром меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента. Предварительно его внутреннюю полость заполняют водным наполнителем 4, а герметизацию с двух его сторон производят заглушками 5, 6, например, из резины.The proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding is carried out in the following sequence. Take a pre-made, for example, by explosion welding, bimetallic cavity forming element in the form of a pipe with an outer layer 1 of a thickness of 0.8-1.2 mm - from niobium, with an inner layer 2 of a thickness of 4-6 mm - from titanium and place inside it coaxially removed central cavity-forming element 3 of glass with a wall thickness of 10-15 mm, with an outer diameter smaller by 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element. Previously, its internal cavity is filled with water filler 4, and sealing on both sides of it is done with plugs 5, 6, for example, of rubber.

Заполняют промежуток между внутренней поверхностью биметаллического полостеобразующего элемента и наружной поверхностью центрального полостеобразующего элемента водным наполнителем 7, герметизацию и соосность обеспечивают с помощью металлических втулок 8, 9, покрытых герметиком. Полученную сборку располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем 10 толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия, с внутренним слоем 11 толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку 12 - из меди с толщиной стенки 1,5-2,5 мм, их соосность обеспечивают с помощью металлических втулок 13, 14, 15 и 16. Устанавливают направляющий конус 17, например из стали, с углом при вершине 90°, на наружной поверхности трубчатой оболочки размещают защитную прослойку, например, из резины (на чертеже не показана), защищающую наружную поверхность трубчатой оболочки от повреждений продуктами детонации ВВ, а на ее поверхности располагают контейнер 18 с основным кольцевым зарядом ВВ 19 и расположенным над ним вспомогательным зарядом ВВ 20 с повышенной скоростью детонации. Этот заряд способствует выравниванию фронта детонации в основном заряде ВВ. Размещают данную сборку на песчаном грунте 21 и инициируют процесс детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора 22.The gap between the inner surface of the bimetallic cavity-forming element and the outer surface of the central cavity-forming element is filled with water filler 7, sealing and alignment are ensured by metal bushings 8, 9 coated with sealant. The resulting assembly is placed coaxially inside a tubular bimetallic shell made with an outer layer 10 of a thickness of 1.5-2.5 mm from aluminum, with an inner layer 11 of a thickness of 1.2-1.6 mm from nickel, coaxially placed in the gap between them the tubular intermediate layer 12 is made of copper with a wall thickness of 1.5-2.5 mm, their coaxiality is ensured by metal sleeves 13, 14, 15 and 16. A guide cone 17 is installed, for example, of steel, with an angle of 90 ° at the apex, on the outer surface of the tubular shell place a protective layer, for example, of rubber (on h not shown), which protects the outer surface of the tubular shell from damage by explosive detonation products, and on its surface a container 18 with a primary ring charge of explosive 19 and an auxiliary charge of explosive 20 located above it with an increased detonation velocity is located. This charge helps to equalize the detonation front in the main explosive charge. Place this assembly on sandy soil 21 and initiate the detonation process in explosive charges using an electric detonator 22.

При осуществлении процесса сварки взрывом используют основной заряд ВВ со скоростью детонации 2400-3100 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 500-590 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки из меди с ниобиевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 490-530 м/с.When carrying out the explosion welding process, the main explosive charge is used with a detonation speed of 2400-3100 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the metal layers to be welded are selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper within 500-590 m / s, and the collision velocity of the tubular intermediate layer of copper with a niobium layer of a bimetallic tubular cavity-forming element in the range of 490-530 m / s.

При взрывном воздействии происходит высокоскоростная радиальная деформация трубчатой биметаллической оболочки и при соударении ее никелевого слоя с трубчатой промежуточной прослойкой никель сваривается с медью, затем происходит совместное деформирование образовавшегося трехслойного композита (КМ) и при его соударении с наружной поверхностью биметаллического полостеобразующего элемента медный слой КМ сваривается с ниобиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента. Извлекают из внутренней полости сваренной заготовки материал раздробленного центрального полостеобразующего элемента, при этом водный наполнитель удаляется из полостей после взрывного нагружения самопроизвольно при разгрузке сжатой системы.During explosive action, a high-speed radial deformation of the tubular bimetallic shell occurs and upon collision of its nickel layer with the tubular intermediate layer, nickel is welded with copper, then the resulting three-layer composite (CM) is jointly deformed and when it collides with the outer surface of the bimetallic cavity-forming element with copper a niobium layer of a bimetallic cavity-forming element. The material of the crushed central cavity-forming element is removed from the internal cavity of the welded billet, while the aqueous filler is removed from the cavities after explosive loading spontaneously during unloading of the compressed system.

После сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч (первая стадия отжига), затем нагревают ее до температуры 690-710°С, удаляют с ее наружной поверхности расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч (вторая стадия отжига) с образованием сплошного жаростойкого покрытия на наружной поверхности полученного композиционного изделия с внутренней полостью, после чего производят его охлаждение на воздухе и удаление у полученной заготовки торцевых частей с краевыми эффектами, например, механической обработкой.After explosion welding, the obtained preform is annealed to form a continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and nickel at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours (the first stage of annealing), then it is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer surface, kept at this temperature for 0.3-1 h (second stage of annealing) with the formation of a continuous heat-resistant coating on the outer surface of the obtained composite product with an internal cavity, after which it is cooled to air and removing the end parts from the resulting workpiece with edge effects, for example, machining.

В результате за один акт взрывного воздействия с последующим отжигом сваренной заготовки получают цельносварное композиционное изделие с внутренней полостью с осевой симметрией, с качественным сплошным сварным соединением никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди, а также с качественным сварным соединением этой прослойки с ниобиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы без нарушений герметичности свариваемых металлов, с полным исключением возможности появления в процессе сварки взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, снижающих долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен, с обеспечением при этом с повышенной жаростойкости наружной поверхности за счет формирования на его никелевом слое жаростойкого интерметаллидного покрытия из алюминия и никеля, повышенной коррозионной стойкости внутренней поверхности, например в хлоридах, пониженного, в сравнении с прототипом, гидравлического сопротивления внутренней полости на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей - теплоносителей, а также обеспечение более высокого термического сопротивления его пятислойной стенки при теплообмене вещества, располагаемого в его внутренней полости с окружающей средой.As a result, in one act of explosive action followed by annealing of the welded billet, an all-welded composite product with an internal cavity with axial symmetry is obtained, with a high-quality solid welded joint of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper, as well as with a high-quality welded connection of this layer with niobium a layer of a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe without violating the tightness of the welded metals, with the complete exception the occurrence of brittle intermetallic phases during the explosion welding in the zones of the metal layers joining, which reduce the product durability during operation under conditions of frequent heat changes, while providing an increased heat resistance of the outer surface due to the formation of a heat-resistant intermetallic coating of aluminum and nickel on its nickel layer, increased corrosion resistance of the inner surface, for example in chlorides, reduced, in comparison with the prototype, the hydraulic resistance of the inner cavity per unit nitsu product length by passing therethrough of liquids - heat transfer, as well as providing a higher thermal resistance to its five-layer wall in heat exchange material located in the inner cavity to the environment.

Пример 1 (см. также таблицу).Example 1 (see also table).

Биметаллический полостеобразующий элемент (БПЭ) в виде трубы изготавливают, например, с помощью сварки взрывом, с наружным диаметром D_б.н=94,4 мм, внутренним - D_б.в=80 мм, длиной 400 мм с наружным слоем толщиной δ₁=1,2 мм - из ниобия марки ВН2 (ОСТ 190023-71) с коэффициентом теплопроводности λ_Nb=52 Вт/(м⋅К). Его внутренний слой толщиной δ₂=6 мм изготавливают из коррозионностойкого металла с пониженной теплопроводностью - титана ВТ1-00 (ГОСТ 19807-91) с коэффициентом теплопроводности λ_Ti=19,3 Вт/(м⋅К).A bimetallic cavity-forming element (BPE) in the form of a pipe is made, for example, by explosion welding, with an outer diameter D _b.n = 94.4 mm, an inner diameter D _b.v = 80 mm, a length of 400 mm with an outer layer of thickness δ ₁ = 1.2 mm - from niobium grade VN2 (OST 190023-71) with a thermal conductivity coefficient λ _Nb = 52 W / (m⋅K). Its inner layer with a thickness of δ ₂ = 6 mm is made of a corrosion-resistant metal with reduced thermal conductivity - VT1-00 titanium (GOST 19807-91) with a thermal conductivity coefficient λ _Ti = 19.3 W / (m⋅K).

Центральный полостеобразующий элемент (ЦПЭ), удаляемый после сварки взрывом, изготавливают из стекла (ГОСТ 15130-79) с наружным диаметром D_ц.н=78 мм, что на 2 мм меньше внутреннего диаметра D_б.в биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=58 мм, толщина стенки δ_ц=10 мм. Заполняют его внутреннюю полость удаляемым после сварки взрывом водным наполнителем, а герметизацию осуществляют с помощью резиновых заглушек. Полученную при этом сборку №1 размещают соосно внутри БПЭ. Заполняют промежуток между внутренней поверхностью БПЭ и наружной поверхностью ЦПЭ водным наполнителем, герметизацию и соосность обеспечивают с помощью металлических втулок, покрытых герметиком. Полученную при этом сборку №2 располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки (ТБО), а в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку (ТПП). Наружный диаметр ТБО D_о.н=121,6 мм, внутренний - D_о.в=113,4 мм, длина - 405 мм. Наружный слой ТБО толщиной δ₃=2,5 мм - из алюминия АД1 (ГОСТ 21631-76), ее внутренний слой толщиной δ₄=1,6 мм - из никеля марки НП1 (ГОСТ 623591), его коэффициент теплопроводности λ_Ni=92 Вт/(м⋅К).The central cavity-forming element (CPE), which is removed after explosion welding, is made of glass (GOST 15130-79) with an outer diameter of D _tsn = 78 mm, which is 2 mm less than the inner diameter of D _{b.v of the} bimetallic cavity-forming element. Its inner diameter D _c.v = 58 mm, wall thickness δ _c = 10 mm. Fill its internal cavity with a water filler removed by explosion after welding, and the sealing is carried out using rubber plugs. The resulting assembly No. 1 is placed coaxially inside the WPT. The gap between the inner surface of the WPT and the outer surface of the CPE is filled with a water filler, and sealing and alignment are ensured by metal bushings coated with sealant. Thus obtained assembly No. 2 is placed coaxially inside the tubular bimetallic shell (MSW), and a tubular intermediate layer (CCI) is coaxially placed in the gap between them. The outer diameter of solid waste D _o.n = 121.6 mm, the inner diameter D _o.v = 113.4 mm, length - 405 mm. The outer layer of solid waste with a thickness of δ ₃ = 2.5 mm is made of aluminum AD1 (GOST 21631-76), its inner layer with a thickness of δ ₄ = 1.6 mm is made of nickel grade NP1 (GOST 623591), its thermal conductivity λ _Ni = 92 W / (m⋅K).

Трубчатую промежуточную прослойку (ТПП) изготавливают из меди M1 (ГОСТ 859-78), имеющей коэффициент теплопроводности λ_Cu=410 Вт/(м⋅К). Ее наружный диаметр D_п.н=110,4 мм, внутренний - D_п.в=105,4 мм, толщина стенки δ_п=2,5 мм, длина - 400 мм.The tubular intermediate layer (CCI) is made of M1 copper (GOST 859-78), having a thermal conductivity λ _Cu = 410 W / (m⋅K). Its outer diameter D _pn = 110.4 mm, internal - D _pv = 105.4 mm, wall thickness δ _p = 2.5 mm, length - 400 mm.

Соосность ТБО, ТПП, а также сборки №2 обеспечивают с помощью металлических втулок, например из алюминия. При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=1,5 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=5,5 мм. Устанавливают направляющий конус из стали Ст3, с углом при вершине 90°, на наружной поверхности ТБО размещают защитную прослойку из резины толщиной около 1 мм, защищающую наружную поверхность ТБО от повреждений продуктами детонации ВВ, а на ее поверхности располагают контейнер из электрокартона с основным кольцевым зарядом ВВ и расположенным над ним вспомогательным зарядом ВВ с повышенной скоростью детонации (аммонит 6ЖВ). Этот заряд способствует выравниванию фронта детонации в основном заряде ВВ. Размещают данную сборку на песчаном грунте и инициируют процесс детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора.The alignment of solid waste, CCI, as well as assembly No. 2 is provided using metal bushings, for example, from aluminum. With the selected diameters of solid waste, TPP and BPE, the required welding gap between the inner surface of the solid waste and the outer surface of the TPP is h ₁ = 1.5 mm, and the welding gap between the inner surface of the TPP and the external surface of the TPT is h ₂ = 5.5 mm. A guide cone is made of steel St3, with an angle at the apex of 90 °, a protective layer of rubber about 1 mm thick is placed on the outer surface of the MSW, which protects the outside surface of the MSW from damage by explosive detonation products, and a container of electric cardboard with the main ring charge is placed on its surface EXPLOSIVES and the auxiliary explosive charge located above it with an increased detonation velocity (6GV ammonite). This charge helps to equalize the detonation front in the main explosive charge. Place this assembly on sandy soil and initiate the detonation process in explosive charges using an electric detonator.

При осуществлении процесса сварки взрывом используют основной заряд ВВ, в качестве которого использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:4. Его наружный диаметр d_н=423 мм, внутренний - d_в=123 мм, толщина в районе расположения трубчатой оболочки - Т_вв=150 мм, плотность П_вв=0,97-0,98 г/см³, скорость детонации Д_вв=2400 м/с, общая длина - 510 мм вместе с вспомогательным зарядом ВВ, имеющим толщину 20 мм. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=500 м/с, а ТПП с ниобиевым слоем БПЭ V₂=490 м/с. Скорости соударения V₁ и V₂ определяются расчетным путем с помощью компьютерной технологии. Извлекают из внутренней полости сваренной заготовки материал раздробленного центрального полостеобразующего элемента. Водный наполнитель удаляется из полостей после взрывного нагружения самопроизвольно при разгрузке сжатой системы.When carrying out the explosion welding process, the main explosive charge is used, as a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 4. Its outer diameter d _n = 423 mm, inner - d _a = 123 mm, the thickness in the area of the tubular sheath arrangement - T _cc = 150 mm, P _cc = density 0,97-0,98 g / cm ^3, the velocity of detonation D _cc = 2400 m / s, the total length is 510 mm together with an auxiliary explosive charge having a thickness of 20 mm. With the chosen parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid solid waste with TPP from copper leaves V ₁ = 500 m / s, and the TPP with a niobium layer of WPT V ₂ = 490 m / s. Collision speeds V ₁ and V _{2 are} determined by calculation using computer technology. The material of the crushed central cavity-forming element is removed from the inner cavity of the welded billet. Water filler is removed from the cavities after explosive loading spontaneously during unloading of the compressed system.

После сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля, например, в электропечи при температуре t₁=600°С в течение τ₁=7 ч (первая стадия отжига), затем нагревают ее до температуры t₂=690°С, удаляют с ее наружной поверхности расплавленный алюминий, например, металлической щеткой с электроприводом, выдерживают при этой температуре τ₂=1 ч для перехода остатков алюминия в интерметаллидный слой, с образованием при этом сплошного жаростойкого покрытия на наружной поверхности никелевого слоя (вторая стадия отжига). После охлаждения на воздухе удаляют механической обработкой торцевые части полученной заготовки с краевыми эффектами по 20 мм с каждой стороны.After explosion welding, the obtained preform is annealed to form a continuous intermetallic interlayer between aluminum and nickel layers, for example, in an electric furnace at a temperature of t ₁ = 600 ° C for τ ₁ = 7 h (the first stage of annealing), then it is heated to a temperature t ₂ = 690 ° C, molten aluminum is removed from its outer surface, for example, with a metal brush with an electric drive, kept at this temperature τ ₂ = 1 h to transfer aluminum residues to the intermetallic layer, with the formation of a continuous heat-resistant coating on the outer surface of the nickel layer (second stage of annealing). After cooling in air, the end parts of the obtained workpiece with edge effects of 20 mm on each side are removed by machining.

В результате за один акт взрывного воздействия с последующим отжигом сваренной заготовки получают цельносварное композиционное пятислойное изделие (КИ) с центральной внутренней полостью цилиндрической формы, без нарушений осевой симметрии и герметичности металлических слоев, без появления в процессе сварки взрывом в зонах сварки металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, которые могли бы снизить долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен и динамических нагрузок. Наружный диаметр полученного изделия - D_и.н=103,6 мм, внутренний - D_и.в=80 мм, толщина наружного интерметаллидного покрытия - δ_инт=0,07 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni=1,8 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=2,8 мм, смежного с ним ниобиевого - δ_Nb=1,2 мм, внутреннего титанового - δ_Тi=6 мм, длина изделия - 360 мм. Гидравлическое сопротивление его внутренней полости, приходящееся на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей - теплоносителей (ГС), оцениваемое по величине потери давления (напора), в 3,9-5,2 раза меньше чем у изделий по прототипу, при этом также обеспечивается повышенная стойкость его наружной поверхности в газовых средах до температуры 1000°С, что примерно в 2 раза выше, чем у изделий по прототипу, а также повышенная коррозионная стойкость его внутренней поверхности в агрессивных средах, например, в хлоридах. Термическое сопротивление его пятислойной стенки (R_сум) при направлении теплопередачи поперек слоев, определяемое как сумма термических сопротивлений каждого из слоев (отношение толщины слоя к коэффициенту его теплопроводности), равно: R_сум=369,7⋅10^-6 К/(Вт/м²), что на 18-35% больше, чем у изделий, полученных по прототипу.As a result, for one act of explosive action followed by annealing of the welded billet, an all-welded composite five-layer product (CI) with a central cylindrical internal cavity, without breaking axial symmetry and tightness of metal layers, without brittle intermetallic phases appearing during the explosion welding in the welding zones, is obtained , which could reduce the durability of the product during operation in conditions of frequent heat changes and dynamic loads. The outer diameter of the obtained product is D _i.n. = 103.6 mm, the inner one is D _i.v = 80 mm, the thickness of the outer intermetallic coating is δ _int = 0.07 mm, and the adjacent nickel layer is δ _Ni = 1.8 mm, adjacent copper - δ _Cu = 2.8 mm, adjacent niobium - δ _Nb = 1.2 mm, internal titanium - δ _Ti = 6 mm, product length - 360 mm. The hydraulic resistance of its internal cavity per unit length of the product when passing through it liquids - coolants (HS), estimated by the value of pressure loss (pressure), is 3.9-5.2 times less than that of the products of the prototype, while provides increased resistance of its outer surface in gas media to a temperature of 1000 ° C, which is about 2 times higher than that of products of the prototype, as well as increased corrosion resistance of its inner surface in aggressive environments, for example, in chlorides. The thermal resistance of its five-layer wall (R _sum ) in the direction of heat transfer across the layers, defined as the sum of the thermal resistances of each layer (the ratio of the layer thickness to its thermal conductivity), is equal to: R _sum = 369.7910 ^-6 K / (W / m ² ), which is 18-35% more than products obtained by the prototype.

Пример 2 (см. также таблицу).Example 2 (see also table).

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.The same as in example 1, but the following changes.

БПЭ в виде трубы изготавливают, с наружным диаметром D_б.н=102 мм, внутренним - D_б.в=90 мм, с наружным слоем толщиной δ₁=1 мм, с внутренним слоем толщиной δ₂=5 мм.WPT in the form of a pipe is made with an outer diameter of D _bn = 102 mm, an inner diameter of D _bv = 90 mm, with an outer layer of thickness δ ₁ = 1 mm, with an inner layer of thickness δ ₂ = 5 mm.

ЦПЭ изготавливают с наружным диаметром D_ц.н=87 мм, что на 3 мм меньше внутреннего диаметра D_б.в биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=63 мм, толщина стенки δ_ц=12 мм.CPEs are made with an outer diameter of D _tsn = 87 mm, which is 3 mm less than the inner diameter of D _{b in a} bimetallic cavity forming element. Its internal diameter D _c.v = 63 mm, wall thickness δ _c = 12 mm.

ТБО изготавливают с наружным диаметром D_о.н=121,8 мм, внутренним - D_о.в=115 мм. Наружный слой ТБО выполняют толщиной δ₃=2 мм, у внутреннего слоя толщина δ₄=1,4 мм. ТПП изготавливают с наружным диаметром D_п.н=112,8 мм, внутренним - D_п.в=108,8 мм, толщина ее стенки δ_п=2 мм.MSW is made with an outer diameter of D _o.n = 121.8 mm, an internal one - D _o.v = 115 mm. The outer layer of solid waste is performed with a thickness of δ ₃ = 2 mm, the thickness of the inner layer is δ ₄ = 1.4 mm. CCI are made with an outer diameter of D _pn = 112.8 mm, an internal one - D _pv = 108.8 mm, its wall thickness is δ _p = 2 mm.

При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=1,1 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=3,4 мм. При осуществлении процесса сварки взрывом в качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:3. Его наружный диаметр d_н=424 мм, внутренний - d_в=124 мм, толщина Т_вв=150 мм, плотность П_вв=0,96-0,97 г/см³, скорость детонации Д_вв=2600 м/с. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=530 м/с, а ТПП с ниобиевым слоем БПЭ V₂=510 м/с.With the selected diameters of solid waste, TPP and BPE, the required welding gap between the inner surface of the solid waste and the outer surface of the TPP h ₁ = 1.1 mm, and the welding gap between the inner surface of the TPP and the outer surface of the TPP h ₂ = 3.4 mm. When carrying out the explosion welding process, a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 3 was used as the main explosive charge. Its outer diameter d _n = 424 mm, inner - d _a = 124 mm, thickness T _cc = 150 mm, D = _cc density 0,96-0,97 g / cm ^3, the velocity of detonation D = 2600 _cc m / s. With the selected parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid waste with TPP from copper leaves V ₁ = 530 m / s, and TPP with a niobium layer of WPT V ₂ = 510 m / s.

Отжиг сваренной заготовки для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре t₁=615°С в течение τ₁=3,5 ч, затем нагревают ее до температуры t₂=700°С и выдерживают при этой температуре после удаления избыточного алюминия в течение τ₂=0,6 ч.Annealing the welded billet to form a continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and nickel is carried out at a temperature of t ₁ = 615 ° C for τ ₁ = 3.5 h, then it is heated to a temperature of t ₂ = 700 ° C and kept at this temperature after removal of excess aluminum for τ ₂ = 0.6 hours

Результаты те же, что в примере 1, но получают цельносварное композиционное изделие с наружным диаметром - D_и.н=107,3 мм, внутренним - D_и.в=90 мм, толщина наружного интерметаллидного покрытия - δ_инт=0,06 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni=1,5 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=2,15 мм, смежного с ним ниобиевого - δ_Nb=1 мм, внутреннего титанового - δ_Тi=5 мм,The results are the same as in example 1, but they receive an all-welded composite product with an outer diameter of D _i.n = 107.3 mm, an internal one of D and. _In = 90 mm, the thickness of the outer intermetallic coating is δ _int = 0.06 mm the adjacent nickel layer - δ _Ni = 1.5 mm, the adjacent copper layer - δ _Cu = 2.15 mm, the adjacent niobium layer - δ _Nb = 1 mm, the inner titanium layer - δ _Ti = 5 mm,

Гидравлическое сопротивление его внутренней полости, приходящееся на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей - теплоносителей в 6,2-8,3 раза меньше чем у изделий по прототипу, а термическое сопротивление его пятислойной стенки при направлении теплопередачи поперек слоев R_сум=310,8⋅10^-6 К/(Вт/м²), что на 12-14% больше, чем у изделий, полученных по прототипу по примерам 1, 2 и такое же, как у таких же изделий, изготовленных по прототипу по примеру 3.The hydraulic resistance of its internal cavity per unit length of the product when passing through it liquids - coolants is 6.2-8.3 times less than that of the products of the prototype, and the thermal resistance of its five-layer wall in the direction of heat transfer across the layers R _sum = 310, 8⋅10 ^-6 K / (W / m ² ), which is 12-14% more than the products obtained according to the prototype in examples 1, 2 and the same as those of the same products made according to the prototype in example 3 .

Пример 3 (см. также таблицу).Example 3 (see also table).

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.The same as in example 1, but the following changes.

БПЭ в виде трубы изготавливают, с наружным диаметром D_б.н=109,6 мм, внутренним - D_б.в=100 мм, с наружным слоем толщиной δ₁=0,8 мм, с внутренним слоем толщиной δ₂=4 мм.WPT in the form of a pipe is made, with an outer diameter of D _bn = 109.6 mm, an inner one - D _bv = 100 mm, with an outer layer of thickness δ ₁ = 0.8 mm, with an inner layer of thickness δ ₂ = 4 mm .

ЦПЭ изготавливают с наружным диаметром D_ц.н=96 мм, что на 4 мм меньше внутреннего диаметра D_б.в биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=66 мм, толщина стенки δ_ц=15 мм.CPEs are made with an outer diameter of D _tsn = 96 mm, which is 4 mm less than the inner diameter of D _{b in a} bimetallic cavity forming element. Its internal diameter D _c.v = 66 mm, wall thickness δ _c = 15 mm.

ТБО изготавливают с наружным диаметром D_о.н=122,6 мм, внутренним - D_о.в=117,2 мм. Наружный слой ТБО выполняют толщиной δ₃=1,5 мм, у внутреннего слоя толщина δ₄=1,2 мм.MSW is made with an outer diameter of D _o.n = 122.6 mm, an internal one - D _o.v = 117.2 mm. The outer layer of solid waste is performed with a thickness of δ ₃ = 1.5 mm, the inner layer has a thickness of δ ₄ = 1.2 mm.

ТПП изготавливают с наружным диаметром D_п.н=115,6 мм, внутренним - D_п.в=112,6 мм, толщина ее стенки δ_п=1,5 мм.CCIs are made with an outer diameter of D _pn = 115.6 mm, an inner one - D _pv = 112.6 mm, and its wall thickness is δ _p = 1.5 mm.

При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=0,8 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=1,5 мм. При осуществлении процесса сварки взрывом в качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Его наружный диаметр d_н=425 мм, внутренний - d_в=125 мм, толщина Т_вв=150 мм, плотность П_вв=0,92-0,95 г/см³, скорость детонации Д_вв=3100 м/с. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=590 м/с, а ТПП с ниобиевым слоем БПЭ V₂=530 м/с.With the selected diameters of solid waste, TPP and TPE, the necessary welding gap between the internal surface of the solid waste and the outer surface of the TPP h ₁ = 0.8 mm, and the welding gap between the internal surface of the TPP and the external surface of the TPT h ₂ = 1.5 mm. When carrying out the explosion welding process, a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 2 was used as the main explosive charge. Its outer diameter d _n = 425 mm, inner - d _a = 125 mm, thickness T _cc = 150 mm, a density P _cc = 0,92-0,95 g / cm ^3, the velocity of detonation D = 3100 _cc m / s. With the selected parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid waste with TPP from copper leaves V ₁ = 590 m / s, and TPP with a niobium layer of WPT V ₂ = 530 m / s.

Отжиг сваренной заготовки для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре t₁=630°С в течение τ₁=1,5 ч, затем нагревают ее до температуры t₂=710°С и выдерживают при этой температуре после удаления избыточного алюминия в течение τ₂=0,3 ч.Annealing the welded billet to form a continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and nickel is carried out at a temperature of t ₁ = 630 ° C for τ ₁ = 1.5 h, then it is heated to a temperature of t ₂ = 710 ° C and held at this temperature after removal of excess aluminum for τ ₂ = 0.3 hours

Результаты те же, что в примере 1, но получают цельносварное композиционное изделие с наружным диаметром - D_и.н=115,2 мм, внутренним - D_и.в=100 мм, толщина наружного интерметаллидного покрытия - δ_инт=0,05 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni=1,25 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=1,55 мм, смежного с ним ниобиевого - δ_Nb=0,8 мм, внутреннего титанового - δ_Ti=4 мм,The results are the same as in example 1, but they receive an all-welded composite product with an external diameter of D _i.n = 115.2 mm, an internal one of D _i.v = 100 mm, the thickness of the outer intermetallic coating is δ _int = 0.05 mm adjacent nickel layer - δ _Ni = 1.25 mm, adjacent copper - δ _Cu = 1.55 mm, adjacent niobium - δ _Nb = 0.8 mm, internal titanium - δ _Ti = 4 mm,

Гидравлическое сопротивление его внутренней полости, приходящееся на единицу длины изделия при пропускании через нее жидкостей - теплоносителей в 9,5-12,6 раза меньше чем у изделий по прототипу, а термическое сопротивление его пятислойной стенки при направлении теплопередачи поперек слоев достаточно высокое: R_сум=246,7⋅10^-6 К/(Вт/м²) и всего лишь на 10-20% меньше, чем у изделий, полученных по прототипу.The hydraulic resistance of its internal cavity per unit length of the product when passing through it liquids - coolants is 9.5-12.6 times less than that of the products of the prototype, and the thermal resistance of its five-layer wall in the direction of heat transfer across the layers is quite high: R _sum = 246.7⋅10 ^-6 K / (W / m ² ) and only 10-20% less than the products obtained by the prototype.

Среднее значение термического сопротивления пятислойных стенок изделий, полученных по примерам 1-3 предлагаемого способа R_{ср⋅сум}=309⋅10^-6 К/Вт/м², что на 5-20% выше, чем у изделий по прототипу. Таким образом, при необходимости, по предлагаемому способу можно изготавливать изделия как с большим, так и с меньшим термическим сопротивлением многослойной стенки.The average value of the thermal resistance of the five-layer walls of the products obtained according to examples 1-3 of the proposed method R _srcount = 309⋅10 ^-6 K / W / m ² , which is 5-20% higher than that of the products of the prototype. Thus, if necessary, according to the proposed method, it is possible to manufacture products with both large and lower thermal resistance of the multilayer wall.

По прототипу (см. таблицу, пример 4) получают цельносварные изделия с центральной внутренней полостью цилиндрической формы и с двенадцатью полостями, имеющими в поперечных сечениях форму криволинейного четырехугольника. Их наружная оболочка выполнена из коррозионно-стойкого металла с пониженной теплопроводностью - титана ВТ1-00, промежуточная прослойка - из стали 12Х18Н10Т, а полостеобразующие элементы - из меди M1. Между титановым и стальным слоями располагается теплозащитная интерметаллидная прослойка из стали и титана толщиной 0,07-0,08 мм (70-80 мкм). Предельная рабочая температура наружной поверхности такого изделия в газовых средах не превышает 500°С, что в 2 раза меньше, чем у изделий по предлагаемому способу, при этом не обеспечивается коррозионная стойкость его внутренней поверхности в агрессивных средах, например, в хлоридах.According to the prototype (see table, example 4) receive all-welded products with a Central inner cavity of cylindrical shape and with twelve cavities having a cross-sectional shape of a curved quadrangle. Their outer shell is made of corrosion-resistant metal with reduced thermal conductivity - VT1-00 titanium, the intermediate layer is made of 12X18H10T steel, and the cavity forming elements are made of M1 copper. Between the titanium and steel layers there is a heat-protective intermetallic layer of steel and titanium with a thickness of 0.07-0.08 mm (70-80 microns). The maximum working temperature of the outer surface of such a product in gas environments does not exceed 500 ° C, which is 2 times less than that of products by the proposed method, while the corrosion resistance of its inner surface in aggressive environments, for example, in chlorides, is not provided.

Термическое сопротивление четырехслойной стенки из меди, стали, интерметаллидного слоя и титана у каждого такого изделия при направлении теплопередачи поперек слоев R_сум=(254,4-294,7)⋅10^-6 К/(Вт/м²), что на 5-20% ниже среднего значения термического сопротивления пятислойных стенок изделий R_{ср⋅сум}, полученных по примерам 1-3 предлагаемого способа. В условиях частых теплосмен (термоциклирования) в зоне расположения интерметаллидной прослойки между титаном и сталью возможно образование трещин.The thermal resistance of the four-layer wall of copper, steel, intermetallic layer and titanium for each such product with a heat transfer direction across the layers R _sum = (254.4-294.7) ⋅ 10 ^-6 K / (W / m ² ), which is 5 -20% below the average value of thermal resistance of the five-layer walls of the products R _avg.sum obtained according to examples 1-3 of the proposed method. Under conditions of frequent heat exchange (thermal cycling), cracking is possible in the zone where the intermetallic layer is located between titanium and steel.

Claims (1)

Способ получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом, при котором используют удаляемый после сварки взрывом центральный полостеобразующий элемент из хрупкого материала - стекла с водным наполнителем в его внутренней полости, трубчатую оболочку и трубчатую промежуточную прослойку, располагают на наружной поверхности трубчатой оболочки кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и инициируют процесс детонации ВВ с помощью электродетонатора, отжиг сваренной заготовки для формирования интерметаллидной прослойки, отличающийся тем, что берут биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем толщиной 0,8-1,2 мм - из ниобия, с внутренним слоем толщиной 4-6 мм - из титана и размещают внутри его соосно центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром, меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, заполняют промежуток между ними водным наполнителем, после герметизации полученную сборку располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия и с внутренним слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 1,5-2,5 мм, сварку взрывом ведут при скорости детонации ВВ 2400-3100 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 500-590 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с ниобиевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 490-530 м/с, после сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры 690-710°C, удаляют с ее наружной поверхности расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч с образованием сплошного жаростойкого покрытия на наружной поверхности полученного композиционного изделия с внутренней полостью, после чего производят его охлаждение на воздухе.A method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding, in which a central cavity-forming element made of brittle material — glass with water filler in its internal cavity, which is removed after explosion welding — is used, a tubular shell and a tubular intermediate layer are placed on the outer surface of the tubular shell of an explosive charge (BB) and initiate the process of detonation of explosives using an electric detonator, annealing the welded billet to form an intermetallic layer , characterized in that they take a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer of 0.8-1.2 mm thick - from niobium, with an inner layer of 4-6 mm - of titanium and place inside it coaxially the central cavity-forming element of glass with the wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter smaller by 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, fill the gap between them with an aqueous filler, after sealing the resulting assembly is placed coaxially inside the tubular bimetallic shell, filled with an outer layer of a thickness of 1.5-2.5 mm - from aluminum and with an inner layer of a thickness of 1.2-1.6 mm - of nickel, in the gap between them coaxially placed a tubular intermediate layer of copper with a wall thickness of 1.5 -2.5 mm, explosion welding is carried out at a detonation speed of EXPLOSIVES 2400-3100 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers are selected from the conditions for obtaining the collision velocity of the nickel layer of a tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper in limits 500-590 m / s, and the speed of impact a tubular intermediate layer with a niobium layer of a bimetallic tubular cavity-forming element within 490-530 m / s, after explosion welding, the obtained billet is annealed to form a continuous intermetallic layer between aluminum and nickel layers at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-6 -7 hours, then it is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer surface, maintained at this temperature for 0.3-1 hours with the formation of a continuous heat-resistant coating on the outer surface of the obtained composite product with an internal cavity, after which it is cooled in air.

Images